水煤漿氣化裝置激冷水泵故障原因分析及解決措施

于 雷

(中海石油華鶴煤化有限公司， 黑龍江鶴崗 154100)

中海石油華鶴煤化有限公司年產(chǎn)30萬t合成氨、52萬t尿素，其中氣化裝置采用水煤漿加壓氣化技術(shù)，包括3個(gè)系統(tǒng)，即制漿系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)和渣水處理系統(tǒng)。氣化系統(tǒng)配置3臺(tái)氣化爐(2開1備)，爐內(nèi)壓力為6.5 MPa，爐內(nèi)溫度為1 350 ℃。

激冷水泵是為氣化爐內(nèi)部激冷環(huán)提供冷卻水源的關(guān)鍵設(shè)備，保障氣化爐及爐內(nèi)零部件在高溫環(huán)境下的正常工作。如果激冷水流量波動(dòng)，可能引起激冷環(huán)或下降管局部燒穿，進(jìn)而使得高溫工藝氣體不經(jīng)水浴降溫，氣化爐本體有變形的重大風(fēng)險(xiǎn)隱患。

1 激冷水泵原始設(shè)計(jì)情況

激冷水泵原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。激冷水泵泵體見圖1。

表1 激冷水泵原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

(a) 激冷水泵泵頭部位裝配圖

2 存在的問題

激冷水泵輸送介質(zhì)為黑水(含少量NH3、H2S、CO2、Cl-)，1開1備。激冷水泵啟動(dòng)7 d后運(yùn)行效果變差，主要表現(xiàn)在流量下降或波動(dòng)，振動(dòng)值變化±0.23 mm，電機(jī)的電流上升，軸承溫度升高，不同安裝位置的激冷水泵波動(dòng)范圍不盡相同。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)葉輪、內(nèi)襯板、進(jìn)口口環(huán)和軸承等處普遍磨損，備件更換頻繁。激冷水泵運(yùn)行時(shí)需要定時(shí)定頻重點(diǎn)看護(hù)，造成人工成本高，檢修頻率高造成維修成本高。

3 原因分析

根據(jù)激冷水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線、現(xiàn)場(chǎng)巡檢點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和近2年檢修檢查情況對(duì)比，從激冷水泵本體、附件、工藝條件和周圍環(huán)境進(jìn)行分析，激冷水泵在生產(chǎn)過程中運(yùn)行效果差的原因主要集中在3個(gè)方面：

(1) 葉輪、內(nèi)襯板和口環(huán)等部位磨損的原因是黑水介質(zhì)壓力為6.5 MPa，而且內(nèi)含固體顆粒(周期性檢修時(shí)管道內(nèi)提取物分析)，長(zhǎng)期在泵進(jìn)口壓力設(shè)計(jì)值高位運(yùn)行，對(duì)葉輪及接觸零部件形成沖刷[1-2]。

(2) 流量下降或波動(dòng)的主要原因是黑水介質(zhì)溫度在245 ℃，存在的氣液相對(duì)葉輪及接觸零部件形成沖擊；次要原因是冷卻水部分被汽化，造成使用溫度偏高，從而影響泵的輸送[3]。

(3) 振動(dòng)值上升和軸承溫度高的原因一方面是葉輪受損影響泵的動(dòng)平衡，另一方面是泵進(jìn)口管道冷態(tài)和熱態(tài)的溫差比較大，管道應(yīng)力影響了泵與電機(jī)的對(duì)中[4]。

4 解決方案

綜合3個(gè)方面的原因分析，第一要消減黑水介質(zhì)對(duì)水泵本體的影響；第二要消減管道等周邊環(huán)境因素對(duì)水泵本體的影響。制定的解決方案如下：

(1) 將葉輪型式更改為開式葉輪并改變?nèi)~輪導(dǎo)向。

(2) 擴(kuò)充水泵進(jìn)口和出口容積。

(3) 將水泵冷卻系統(tǒng)管道公稱直徑增大至3.33 cm，增加冷卻水壓力。

(4) 委托設(shè)計(jì)院對(duì)以上3點(diǎn)技術(shù)改造進(jìn)行性能計(jì)算，確定性能曲線并出具數(shù)據(jù)表。

(5) 選擇1個(gè)水泵基礎(chǔ)，挖開至地下1.2 m檢查土方擾動(dòng)情況，檢查回填土密實(shí)程度。

(6) 測(cè)量水泵基礎(chǔ)沉降，對(duì)水泵基礎(chǔ)進(jìn)行一次和二次灌漿。

(7) 將水泵進(jìn)口管道和出口管道進(jìn)行切割并重新組對(duì)安裝。

(8) 對(duì)電機(jī)進(jìn)行全面檢查，動(dòng)平衡復(fù)測(cè)。

5 技術(shù)改造方案

根據(jù)解決方案的思路和架構(gòu)，實(shí)施水泵技術(shù)改造工作：

(1) 按設(shè)計(jì)院數(shù)據(jù)表采購技術(shù)改造后的水泵泵體見圖2。

(a) 水泵泵頭裝配圖

(2) 將水泵進(jìn)行安裝、調(diào)試、盤車和性能試驗(yàn)。

(3) 測(cè)量并記錄冷卻水進(jìn)出口溫度、振動(dòng)值、軸承溫度、電流和流量。

6 結(jié)語

在煤種與氣化爐負(fù)荷都不變的正常生產(chǎn)情況下，激冷水泵技術(shù)改造后運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行效果良好，達(dá)到了預(yù)期效果，既節(jié)約了備件消耗量，又節(jié)省了人力成本，同時(shí)對(duì)氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。