多元料漿氣化系統(tǒng)撈渣機(jī)運(yùn)行問(wèn)題分析及優(yōu)化改造

李 龍，杜 倫，李 驁，王 濤，丁彥斌

(陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工股份有限公司，陜西 靖邊 718500)

0 引 言

陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工股份有限公司(簡(jiǎn)稱榆能化)一期600 kt/a煤制甲醇裝置(隸屬于1 800 kt/a煤+天然氣制甲醇聯(lián)合裝置，于2014年6月投產(chǎn))配套多元料漿氣化系統(tǒng)(配置3臺(tái)多元料漿氣化爐，兩開(kāi)一備)，多元料漿氣化爐內(nèi)反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴冷卻后沉降，經(jīng)破渣機(jī)破碎后排入鎖斗，大部分灰渣沉降至鎖斗底部，鎖斗中的灰渣定時(shí)(排渣周期一般約30 min)排入渣池，下料管(DN300)插入撈渣機(jī)水槽內(nèi)，形成一個(gè)嚴(yán)密的封閉系統(tǒng)，渣水直接流入撈渣機(jī)渣倉(cāng)中，經(jīng)緩沖沉淀后，運(yùn)動(dòng)的撈渣機(jī)刮板將灰渣撈至機(jī)體外渣倉(cāng)，再用渣車運(yùn)走。榆能化一期多元料漿氣化系統(tǒng)配套撈渣機(jī)為刮板撈渣機(jī)(兩開(kāi)一備)，具有易于運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝/維護(hù)方便、出渣效率高、不易出現(xiàn)結(jié)焦卡澀等優(yōu)點(diǎn)，屬于現(xiàn)代大型火電廠及水煤漿氣化系統(tǒng)首選除渣裝置。

刮板撈渣機(jī)主要由機(jī)體總成、刮板鏈條總成、導(dǎo)輪總成、托輪總成、鏈輪主軸總成、尾輪總成、驅(qū)動(dòng)裝置、液壓張緊裝置總成、粗渣斗及電氣系統(tǒng)等組成。榆能化一期多元料漿氣化系統(tǒng)配套撈渣機(jī)，設(shè)備出力(額定)8～55.2 t/h(干基渣)，正常操作渣水總量63 t/h，刮板速度0.3～3.5 m/min，刮板(有效)尺寸1 400 mm×200 mm，控制形式為變頻控制。撈渣機(jī)是水煤漿氣化系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，一旦撈渣機(jī)出現(xiàn)故障，灰渣不能及時(shí)撈出，氣化爐不能及時(shí)排渣，易造成氣化爐被迫減負(fù)荷乃至停車，影響氣化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。榆能化一期多元料漿氣化系統(tǒng)配套撈渣機(jī)自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)刮板脫落、鏈條脫軌、鏈齒故障、內(nèi)導(dǎo)輪卡澀、粗渣含水率高等問(wèn)題，經(jīng)不斷摸索與嘗試，近年來(lái)從工藝優(yōu)化、操作調(diào)整、設(shè)備改造等方面采取了一系列措施，撈渣機(jī)故障率及粗渣含水率明顯降低，不僅滿足了粗渣拉運(yùn)安全環(huán)保方面的要求，而且保障了氣化系統(tǒng)的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行。以下對(duì)有關(guān)情況作一介紹。

1 撈渣機(jī)常見(jiàn)運(yùn)行問(wèn)題及原因分析

1.1 撈渣機(jī)常見(jiàn)運(yùn)行問(wèn)題

榆能化一期多元料漿氣化系統(tǒng)配套撈渣機(jī)實(shí)際運(yùn)行中多次出現(xiàn)銷子脫落、刮板脫落、鏈條脫軌、托鏈輪卡澀、內(nèi)導(dǎo)輪卡澀等現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)圃鼨C(jī)不能正常平穩(wěn)運(yùn)行，且灰渣含水率較高，在灰渣轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中易出現(xiàn)道路上拋灑渣水的現(xiàn)象，給榆能化的安全環(huán)保工作帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

1.2 故障原因分析

1.2.1 銷子、刮板脫落原因分析

撈渣機(jī)托輥分為導(dǎo)向托輥和支撐托輥，運(yùn)行過(guò)程中，由于潤(rùn)滑不到位、液壓張緊裝置左右兩端壓力不均勻，會(huì)導(dǎo)致托輥受力不均，托鏈輪軸承受損，出現(xiàn)托輥不轉(zhuǎn)現(xiàn)象，繼而造成銷子和鏈條磨損、刮板脫落。撈渣機(jī)鏈條設(shè)計(jì)可運(yùn)行1 500 h，但由于銷子和刮板受負(fù)荷變化及與托輥和導(dǎo)輪接觸磨損的影響，同時(shí)受到渣水的腐蝕，運(yùn)行中易出現(xiàn)銷子、刮板脫落問(wèn)題，造成撈渣機(jī)故障頻發(fā)、運(yùn)行周期縮短，維修記錄也顯示銷子和刮板檢修頻次高、檢修耗時(shí)長(zhǎng)。

1.2.2 鏈條脫軌原因分析

鏈條脫軌原因與銷子、刮板脫落及內(nèi)導(dǎo)輪卡澀有直接的關(guān)系。撈渣機(jī)刮板脫落后會(huì)導(dǎo)致兩邊鏈條間距在這一區(qū)間變短，與兩邊導(dǎo)輪、托輪或驅(qū)動(dòng)鏈輪距離變小是鏈條脫軌、掉鏈的一個(gè)重要原因。再者，撈渣機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)一側(cè)內(nèi)導(dǎo)輪卡澀、不轉(zhuǎn)時(shí)，鏈條與導(dǎo)輪間由滑動(dòng)摩擦變?yōu)殪o態(tài)摩擦，會(huì)加劇鏈環(huán)與鏈環(huán)接觸點(diǎn)的磨損，使得一側(cè)鏈條整體變長(zhǎng)，刮板傾斜運(yùn)行，兩側(cè)張緊輪張緊壓力不一致，也易造成鏈條脫軌。

1.2.3 托鏈輪卡澀原因分析

撈渣機(jī)原回程托鏈輪采用的是回程通軸托鏈輪，此種托鏈輪傳動(dòng)方式是軸不動(dòng)、輪體通過(guò)內(nèi)部軸承傳動(dòng)，其密封采用唇形油封密封，主要缺點(diǎn)是在排渣不穩(wěn)定時(shí)渣水會(huì)漫過(guò)托鏈輪，渣水退去后細(xì)小的灰渣會(huì)黏結(jié)在傳動(dòng)處，久而久之會(huì)造成油封密封磨破而灰渣進(jìn)入軸承腔導(dǎo)致輪體不轉(zhuǎn)，同時(shí)鏈條與輪體間會(huì)由滑動(dòng)過(guò)渡變?yōu)槟Σ吝^(guò)渡，這樣鏈條和輪體都會(huì)因?yàn)閭鲃?dòng)方式的改變而縮短托鏈輪的使用壽命。

1.2.4 內(nèi)導(dǎo)輪卡澀原因分析

原內(nèi)導(dǎo)輪軸承為內(nèi)置型，內(nèi)導(dǎo)輪軸承室長(zhǎng)期處于渣水中，工況惡劣，極易導(dǎo)致軸承進(jìn)水進(jìn)渣，從而對(duì)軸承造成嚴(yán)重的破壞，頻繁發(fā)生故障，嚴(yán)重影響撈渣機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。該型內(nèi)導(dǎo)輪運(yùn)行中主軸不轉(zhuǎn)，套裝在主軸上的軸承及內(nèi)導(dǎo)輪隨鏈條運(yùn)行而轉(zhuǎn)動(dòng)，其損壞的普遍原因及進(jìn)程為，軸封損壞→軸承腔潤(rùn)滑脂乳化→補(bǔ)充加注潤(rùn)滑脂困難→潤(rùn)滑失效→軸承損壞→內(nèi)導(dǎo)輪整體損壞。

據(jù)內(nèi)導(dǎo)輪拆檢維修情況，內(nèi)導(dǎo)輪內(nèi)部積渣多、易結(jié)垢，導(dǎo)輪卡死；另外，內(nèi)導(dǎo)輪沖洗水支路多，沖洗水流量低、壓力低，甚至因沖洗水管道結(jié)垢堵塞而內(nèi)導(dǎo)輪無(wú)沖洗水，渣水進(jìn)入內(nèi)導(dǎo)輪[撈渣機(jī)內(nèi)導(dǎo)輪密封水壓力要求為0.1～0.2 MPa(清水)，而實(shí)際生產(chǎn)中觀察發(fā)現(xiàn)內(nèi)導(dǎo)輪密封水壓力僅約0.05 MPa]而致?lián)圃鼨C(jī)故障率高。

1.2.5 灰渣含水率高原因分析

榆能化多元料漿氣化爐運(yùn)行負(fù)荷高，撈渣機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)在100%轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，灰渣在撈渣機(jī)斜升段停留時(shí)間較短，灰渣在較短的時(shí)間內(nèi)被撈出，撈渣機(jī)出料口撈出的灰渣含水率較高，而后續(xù)的脫水振動(dòng)篩又僅能過(guò)濾部分渣水，使得裝車時(shí)渣水經(jīng)堆積擠壓在車斗縫隙處形成水流，污染廠內(nèi)環(huán)境及渣車行經(jīng)道路。當(dāng)前安全環(huán)保管理標(biāo)準(zhǔn)較高，灰渣含水率較高會(huì)導(dǎo)致其不得拉運(yùn)。

2 撈渣機(jī)優(yōu)化改造

總結(jié)撈渣機(jī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)查閱資料、參考榆能化二期項(xiàng)目撈渣機(jī)運(yùn)行參數(shù)及與業(yè)內(nèi)對(duì)標(biāo)交流，并借鑒一些優(yōu)化技改措施，榆能化自行對(duì)撈渣機(jī)實(shí)施了一系列優(yōu)化改造，具體如下。

2.1 托鏈輪結(jié)構(gòu)改造

原回程通軸托鏈輪之傳動(dòng)方式容易出現(xiàn)問(wèn)題，升級(jí)改造后，采用軸承外置式托鏈輪，其輪體和軸通過(guò)鍵連接融為一體，傳動(dòng)點(diǎn)被改到了渣倉(cāng)殼體的外側(cè)，這樣的傳動(dòng)點(diǎn)(軸承座)就很難接觸到渣水，不至于因細(xì)灰渣將密封處磨破而致軸承抱死不轉(zhuǎn)，且外置式托鏈輪加油潤(rùn)滑也較為方便。改造后，托鏈輪使用壽命大大延長(zhǎng)，同時(shí)也減少了托鏈輪對(duì)鏈條、刮板及銷子的磨損，有效減少了銷子、刮板脫落現(xiàn)象。

2.2 內(nèi)導(dǎo)輪及沖洗水改造

升級(jí)改造后，采用側(cè)翻式內(nèi)導(dǎo)輪，內(nèi)導(dǎo)輪有螺栓緊固在輪座上，輪座由螺栓緊固在焊接于撈渣機(jī)倉(cāng)壁上的法蘭座上，輪座與法蘭座之間有橡膠密封條，輪座的一側(cè)焊接在撈渣機(jī)倉(cāng)壁上的銷座間有鉸鏈連接的機(jī)構(gòu)上。側(cè)翻式內(nèi)導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)合理，當(dāng)需拆卸、安裝內(nèi)導(dǎo)輪時(shí)，可以在撈渣機(jī)倉(cāng)壁外操作，且不需要起吊工具，操作方便、簡(jiǎn)單，節(jié)省作業(yè)時(shí)間；側(cè)翻式內(nèi)導(dǎo)輪運(yùn)行時(shí)軸承置于軸承座體內(nèi)，軸承座位于渣倉(cāng)外，與渣水接觸端在密封結(jié)構(gòu)上采用多道進(jìn)口油封密封，且油封與軸的摩擦處全部采用拋光加工技術(shù)，防止因傳動(dòng)軸的光滑度低而磨破油封讓灰渣進(jìn)入軸承腔造成內(nèi)導(dǎo)輪卡死，內(nèi)導(dǎo)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從外側(cè)可以直接觀察判斷輪體是否轉(zhuǎn)動(dòng)；另外，原內(nèi)導(dǎo)輪沖洗水管直徑為1″，沖洗水管線細(xì)且支路多，沖洗水壓力不足，內(nèi)導(dǎo)輪故障頻發(fā)，將沖洗水管線直徑升級(jí)改造為2″，且增大沖洗水壓力以保證內(nèi)導(dǎo)輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。改造后，內(nèi)導(dǎo)輪運(yùn)行狀況良好，鏈條與內(nèi)導(dǎo)輪的滑動(dòng)摩擦正常，鏈條脫軌現(xiàn)象也得到明顯改善。

2.3 鑄石板鋪設(shè)(角度)改造

撈渣機(jī)渣池底部及傾斜段底部鋪設(shè)有40 mm厚的玄武巖鑄石板以抵抗粗渣的沖擊及渣水的腐蝕，并減小刮板與底板的阻力。原設(shè)計(jì)撈渣機(jī)水平段、斜升段鑄石板為90°鋪設(shè)，運(yùn)行一段時(shí)間后，易出現(xiàn)刮板將鑄石板刮起而造成刮板卡死致?lián)圃鼨C(jī)跳車事故。將鑄石板改為45°鋪設(shè)后，再未出現(xiàn)過(guò)因鑄石板問(wèn)題導(dǎo)致的撈渣機(jī)故障。

2.4 斜升段長(zhǎng)度改造

為從根本上解決灰渣含水率高的問(wèn)題，即使脫水篩停運(yùn)也能將含水率較低的灰渣轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)行了相應(yīng)的技改：延長(zhǎng)斜升段殼體4 m，斜升段殼體刮渣區(qū)長(zhǎng)度由原9 255 mm增至13 255 mm，斜升段殼體延長(zhǎng)后，圓環(huán)鏈條和刮板數(shù)量相應(yīng)增加，同時(shí)對(duì)撈渣機(jī)主電機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)、輸出端雙排鏈輪、脫水振動(dòng)篩等配套設(shè)施進(jìn)行適應(yīng)性改造，在滿足現(xiàn)場(chǎng)布置、工況、資金等方面要求的前提下延長(zhǎng)刮渣區(qū)的長(zhǎng)度，降低撈渣機(jī)運(yùn)行速度，讓含水率較高的灰渣在撈渣機(jī)內(nèi)充分瀝水，再經(jīng)脫水振動(dòng)篩進(jìn)一步脫水，從而最大程度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗與環(huán)境保護(hù)。斜升段技改前后，分別統(tǒng)計(jì)1個(gè)月內(nèi)的灰渣含水率數(shù)據(jù)，技改前灰渣含水率大致在39%～46%，技改后灰渣含水率大致在33%～41%，灰渣含水率下降約5%。

3 撈渣機(jī)運(yùn)行維護(hù)要求

(1)減速機(jī)每連續(xù)工作半年更換1次46#機(jī)械油，減速機(jī)和液壓站投運(yùn)后，須保持其正常油位(油位應(yīng)處于油標(biāo)中心線附近)。

(2)滾子鏈應(yīng)1周涂1次鋰基潤(rùn)滑脂，導(dǎo)輪內(nèi)每月注入1次3#鋰基潤(rùn)滑脂，內(nèi)導(dǎo)輪及托輪每年小修時(shí)應(yīng)清洗軸承腔，重新加滿3#鋰基潤(rùn)滑脂(加油時(shí)可打開(kāi)軸承蓋用加油槍注射)。

(3)圓環(huán)鏈若磨損和拉長(zhǎng)不均勻，將影響其傳動(dòng)質(zhì)量，當(dāng)圓環(huán)鏈的總體伸長(zhǎng)率>5%時(shí)，應(yīng)對(duì)鏈條予以更換；若因使用不當(dāng)造成鏈環(huán)單側(cè)局部磨損時(shí)，磨損至圓環(huán)直徑的2/3時(shí)應(yīng)更換鏈條，且須兩側(cè)同時(shí)更換。

(4)日常注意檢查液壓驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行是否正常、張緊裝置液壓站油位是否正常，是否有漏油現(xiàn)象，有無(wú)異常的振動(dòng)和噪音。

(5)撈渣機(jī)每小時(shí)巡檢1次，對(duì)其進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)異常狀況及時(shí)處理，防患于未然或避免事故擴(kuò)大化。

4 結(jié)束語(yǔ)

撈渣機(jī)是多元料漿氣化系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，撈渣機(jī)運(yùn)行狀況的好壞直接影響著氣化爐的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。榆能化針對(duì)一期多元料漿氣化系統(tǒng)撈渣機(jī)運(yùn)行常見(jiàn)故障如銷子脫落、刮板脫落、鏈條脫軌、托鏈輪卡澀、內(nèi)導(dǎo)輪卡澀等進(jìn)行了詳細(xì)的原因分析，于2020-2022年陸續(xù)采取了一系列的優(yōu)化改造措施，并加強(qiáng)撈渣機(jī)日常運(yùn)行維護(hù)與工藝操作調(diào)優(yōu)等。實(shí)踐表明，優(yōu)化改造后，銷子脫落、刮板脫落、鏈條脫軌、托鏈輪卡澀、內(nèi)導(dǎo)輪卡澀等故障發(fā)生頻次大大降低--撈渣機(jī)總體故障率下降50%以上，且灰渣含水率平均下降5%左右，既保證了氣化爐的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，又達(dá)到了灰渣拉運(yùn)安全環(huán)保方面的要求，有效提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。