粉煤加壓氣化裝置中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備常見(jiàn)運(yùn)行故障分析及多方聯(lián)合解決方案

王 璠* 毛文睿 殷雨田 王 卉 馬涵托

（航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司）

0 前言

在煤化工行業(yè)粉煤加壓氣化裝置中，主要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備包括高溫高壓化工流程泵、高壓耐磨泵、真空泵、循環(huán)風(fēng)機(jī)、螺桿空氣壓縮機(jī)等機(jī)泵設(shè)備，還有磨煤機(jī)、耙料機(jī)、壓濾機(jī)、臥螺離心機(jī)等機(jī)械設(shè)備。在項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備存在振動(dòng)、磨損、老化、控制邏輯不合理或運(yùn)行工況不穩(wěn)定等現(xiàn)象，均會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生故障，增加設(shè)備維護(hù)成本，若由于設(shè)備故障造成項(xiàng)目停車，將會(huì)給工廠帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文詳細(xì)分析了轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的常見(jiàn)故障情況，并從多角度提出了解決方案[1-2]。

1 機(jī)泵設(shè)備

中壓鍋爐水循環(huán)泵的常見(jiàn)故障為：（1）備泵啟動(dòng)時(shí)機(jī)械密封極易損壞；（2）PLAN23 外置換熱器容易結(jié)垢。

故障原因分析如下：（1）由于該泵需要熱備，故機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)長(zhǎng)期處于240 ℃高溫下，在備用泵啟動(dòng)時(shí)，機(jī)封無(wú)法及時(shí)冷卻，致使動(dòng)靜環(huán)高溫變形導(dǎo)致密封泄漏[3]；（2）PLAN23 換熱器用循環(huán)水未進(jìn)行除鹽處理，長(zhǎng)期在高溫下運(yùn)行易結(jié)垢。

解決方案為：（1）增加泵機(jī)械密封背部的沖洗水部件，以保證在熱備狀態(tài)時(shí)，機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)的溫度不會(huì)過(guò)高，從而解決備泵啟動(dòng)初期機(jī)械密封的損壞問(wèn)題。同時(shí)，此路水的介質(zhì)需為脫鹽水，以免出現(xiàn)結(jié)垢問(wèn)題；（2）關(guān)于結(jié)垢問(wèn)題，換熱器在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加換熱面積、減小管徑（提高流速），從而提高了換熱效率并延長(zhǎng)了換熱器壽命。

2 機(jī)械設(shè)備

2.1 中速磨煤機(jī)

該設(shè)備的常見(jiàn)故障為：（1）振動(dòng)問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致磨盤支撐斷裂；（2）殼體磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致殼體磨穿。

故障原因分析如下：（1）磨煤機(jī)干磨或者煤種變化導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)[4]；（2）由于煤質(zhì)分析僅可得到可磨指數(shù)，無(wú)法測(cè)得磨損指數(shù)，且不同煤種磨損指數(shù)存在較大差異，在運(yùn)行過(guò)程中變換煤種，可能會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)磨損加劇[5]。

解決方案為：（1）對(duì)于磨煤機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，調(diào)整控制邏輯以減少干磨工況，當(dāng)煤種變化時(shí)對(duì)加載力及時(shí)作出反饋?lái)憫?yīng)，避免長(zhǎng)時(shí)間在不穩(wěn)定工況下運(yùn)行；（2）在設(shè)備設(shè)計(jì)階段，應(yīng)對(duì)耐磨部位對(duì)焊材料和厚度進(jìn)行規(guī)定，機(jī)殼防磨板和磨輥輥架的護(hù)板、基板采用厚度不低于12.5 mm 的16Mn 材料，堆焊采用厚度不低于12.5 mm 高鉻堆焊復(fù)合材料耐磨層；壓架底面和側(cè)面迎風(fēng)部位，基板采用厚度不低于8 mm的16Mn 材料，采用堆焊厚度不低于6 mm 的高鉻堆焊復(fù)合材料作為耐磨層；分離器出粉口、頂板、基板采用厚度不低于6 mm 的16Mn 材料，堆焊厚度不低于6 mm 高鉻堆焊復(fù)合材料耐磨層。在設(shè)備安裝運(yùn)行過(guò)程中，每一次設(shè)備檢修時(shí)均需對(duì)殼體內(nèi)耐磨襯板進(jìn)行堆焊處理，應(yīng)保證磨輥兩年進(jìn)行一次堆焊，滿足設(shè)備的耐磨要求。

2.2 循環(huán)風(fēng)機(jī)

該設(shè)備的常見(jiàn)故障為：（1）電機(jī)選型偏小，冷態(tài)無(wú)法正常啟動(dòng)；（2）風(fēng)機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重。

故障原因分析如下：（1）影響循環(huán)風(fēng)機(jī)軸功率的主要因素是風(fēng)壓和風(fēng)量，風(fēng)壓設(shè)計(jì)可分為動(dòng)壓和靜壓，靜壓為工藝設(shè)計(jì)的核心參數(shù)，動(dòng)壓由設(shè)備供應(yīng)商根據(jù)自身設(shè)備的結(jié)構(gòu)自行選取，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，介質(zhì)從風(fēng)機(jī)出口經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓管進(jìn)入出口主管道，擴(kuò)壓管的作用是將風(fēng)機(jī)出口的部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓，該部分壓力也應(yīng)計(jì)入靜壓部分，對(duì)于總靜壓有一定影響[6]；工況密度對(duì)風(fēng)量設(shè)計(jì)有較大的影響，由于不同設(shè)備供應(yīng)商對(duì)于工程建設(shè)地點(diǎn)的溫度與海拔的修正系數(shù)選取不同，風(fēng)量計(jì)算結(jié)果也存在較大出入。綜合供應(yīng)商對(duì)于風(fēng)壓和風(fēng)量不同的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果及經(jīng)濟(jì)性分析，對(duì)于電機(jī)選型會(huì)存在功率偏小等風(fēng)險(xiǎn)，電機(jī)選型偏小會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，存在冷態(tài)風(fēng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的工況；（2）由于循環(huán)風(fēng)機(jī)參數(shù)較大，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的動(dòng)載荷，對(duì)于這部分載荷的考慮并不全面；普通基礎(chǔ)和筏板之間有回填土，隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，回填土壓實(shí)會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)下沉，會(huì)加劇設(shè)備振動(dòng)。

解決方案如下：（1）工藝中壓力參數(shù)選取時(shí)，應(yīng)用全壓升替代靜壓與動(dòng)壓條件。風(fēng)量則通過(guò)設(shè)備供應(yīng)商根據(jù)工藝參數(shù)中兩組密度（工況密度和標(biāo)態(tài)密度）來(lái)測(cè)算體積流量。通過(guò)對(duì)以上兩種方式的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，來(lái)避免供應(yīng)商選擇小功率電機(jī)的可能性。同時(shí)在招標(biāo)采購(gòu)過(guò)程中，提出對(duì)于工頻啟動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)余量的相關(guān)要求，確保風(fēng)機(jī)的正常啟動(dòng)與運(yùn)行；（2）需對(duì)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)資料中提供的動(dòng)、靜載荷的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)放大，并采用基礎(chǔ)和筏板直連的方式，將風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)直接安裝在筏板上，從而最大限度地減弱振動(dòng)現(xiàn)象。

2.3 撈渣機(jī)

該設(shè)備的常見(jiàn)故障為：（1）改變工況運(yùn)行時(shí)，撈渣機(jī)存在溢流情況；（2）排渣固結(jié)，渣斗卸渣困難。

故障原因分析如下：（1）為了使廠房布置緊湊并節(jié)約設(shè)備投資成本，撈渣機(jī)增加了互備要求，即在特殊工況下可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)渣鎖斗向一臺(tái)撈渣機(jī)排渣。按照工藝專業(yè)要求撈渣機(jī)前倉(cāng)有效容積需滿足兩批爐渣同時(shí)卸放的工況，但由于受到設(shè)備布置空間的限制，若要滿足兩批爐渣同時(shí)卸料，前倉(cāng)容積將會(huì)非常大，很難滿足布置要求，且設(shè)備造價(jià)較高。但根據(jù)框架的實(shí)際要求來(lái)設(shè)計(jì)前倉(cāng)，則會(huì)出現(xiàn)溢流情況；（2）撈渣機(jī)進(jìn)行撈渣處理后，通過(guò)振動(dòng)脫水篩到達(dá)渣斗的熱渣含水量為30%，且由于渣具有一定的黏性，在渣斗中熱渣會(huì)繼續(xù)脫水干燥，造成渣料固結(jié)[7]。

解決方案為：（1）調(diào)整渣鎖斗的排渣邏輯，對(duì)于兩臺(tái)渣鎖斗向一臺(tái)撈渣機(jī)排放渣水的工況，保證兩批卸料時(shí)間間隔為15 min，避免同時(shí)排放，則可縮小前倉(cāng)有效設(shè)計(jì)容積且保證渣水不溢流；（2）應(yīng)保證儲(chǔ)渣斗高頻排渣，避免長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)后形成集渣固結(jié)等情況，并應(yīng)盡量改用皮帶輸送方式代替儲(chǔ)渣斗定期排渣，從而徹底避免排渣固結(jié)。

2.4 壓濾機(jī)

該設(shè)備的常見(jiàn)故障為：（1）壓榨階段排液不暢；（2）夾布器嚴(yán)重變形；（3）部分項(xiàng)目濾布堵塞。

故障原因分析如下：（1）在淤漿含水量較高工況，隨進(jìn)料壓力增加，會(huì)有大量濾液排出，若采用暗流水嘴排液，由于暗流管徑的限制，會(huì)導(dǎo)致排液不暢[8]；（2）由于淤漿水溫為80 ℃左右，常規(guī)夾布器配置為塑料材質(zhì)，在高溫下使用易變形[9]；（3）由于不同項(xiàng)目細(xì)渣成分不同，黏度、固體顆粒及濾布材質(zhì)有差異，若物料與濾布材質(zhì)不匹配，會(huì)導(dǎo)致濾布堵塞。

解決方案為：（1）在設(shè)計(jì)階段，依據(jù)極端工況設(shè)計(jì)排水管徑或采用明流水嘴，進(jìn)而保證排液要求；（2）夾布器選用不銹鋼材質(zhì)，以避免塑料高溫變形；（3）工藝專業(yè)對(duì)物料組分進(jìn)行詳細(xì)分析及描述，以便設(shè)備供應(yīng)商對(duì)濾布進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，避免濾布堵塞。

3 結(jié)論

本文對(duì)粉煤加壓氣化裝置中機(jī)泵設(shè)備、機(jī)械設(shè)備的常見(jiàn)運(yùn)行故障進(jìn)行了深入分析，并提出了多方聯(lián)合的解決方案：在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，通過(guò)工藝專業(yè)、管道專業(yè)、土建專業(yè)、自控專業(yè)與動(dòng)設(shè)備多專業(yè)共同協(xié)作，避免設(shè)備選型不當(dāng)；在項(xiàng)目運(yùn)行階段，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察，并結(jié)合實(shí)際故障分析，與供應(yīng)商聯(lián)合研討后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行；在產(chǎn)品生產(chǎn)階段，對(duì)運(yùn)行團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)維指導(dǎo)，保證在設(shè)備運(yùn)行期間操作規(guī)范并及時(shí)、有效維護(hù)。綜合、全面的方法可以充分保證轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，從而有效提高了煤化工項(xiàng)目氣化工段的安全性、高效性、經(jīng)濟(jì)性。