棒磨機減速機改造總結

王多旭

(蒲城清潔能源化工有限責任公司 陜西蒲城 715500)

1 棒磨機運行中存在的問題

蒲城清潔能源化工有限責任公司(以下簡稱蒲化公司)一期工程700 kt/a聚烯烴裝置的主產品為300 kt/a聚乙烯以及400 kt/a聚丙烯，同時副產精甲醇、硫黃等。該工程于2010年開工建設，2014年12月打通全流程，生產出合格的聚烯烴產品，目前處于滿負荷運行狀態。該工程氣化裝置選用GE水煤漿加壓氣化技術，由華陸工程科技有限公司EPC總包，磨煤工段共配置棒磨機6臺(5開1備)，設計單臺棒磨機負荷120 t/h。棒磨機主要技術性能對比如表1所示。

煤氣化裝置投運初期，備煤系統故障頻發，主要表現為：①筒體頻繁漏漿、跑漿；②棒磨機氣動離合器氣源系統和氣動離合器頻繁出現故障；③棒磨機主減速機選型偏小，主減速機多次出現打齒、斷軸情況；④棒磨機加棒量無法達到設計值，水煤漿產能及質量無法達到要求。

表1 棒磨機主要技術性能對比

2 改進措施

(1)將氣源穩定的281空壓站儀表空氣用于棒磨機氣動離合器，以降低氣動離合器的故障率。2017年4月改造至今，因氣動離合器氣源問題引發的停機次數為零。

(2)對棒磨機的筒體螺栓密封件進行改造，筒體消漏頻次由原來的每日消漏降低至每周1次。

(3)根據多家棒磨機供貨商提供的數據和煤化工企業多年來的運行監測數據，得出加棒量占筒體容積22%時為運行最優模式的結論。為此，通過調整加棒量，并定期進行檢查和維護，使減速機損壞問題得以緩解。

(4)根據美國AGMA齒輪標準，棒磨機主減速機的負載系數應≥2。H2SH15A減速機額定功率2 380 kW；電動機功率1 600 kW，額定轉速995 r/min；則負載系數為2 380/1 600=1.48。H1SH19減速機額定功率4 861 kW；電動機功率1 600 kW，額定轉速995 r/min；則負載系數為4 861/1 600=3.03。由此可以判定，減速機選型偏小是造成棒磨機頻繁出現故障的主要原因。為此，將4#棒磨機的主減速機由原來的H2SH15A更換為H2SH19A，同時更換匹配的主電動機機座及主減速機輸出軸靠背輪，輸入軸聯軸器由柱銷聯軸器改成蛇簧聯軸器。在施工過程中，破除主減速機、主電動機機座二次灌漿層，軸系各部件安裝完成后重新進行二次灌漿并找平、找正。此外，主減速機增設振動檢測系統，同時將主減速機的測溫信號引入中控監控界面，實現了對棒磨機主減速機這一薄弱環節的實時監控。

4#棒磨機主減速機改造以后，機組軸系振動情況良好(表1)，在高負荷、接近設計工況的條件下運行穩定；加棒量明顯增加，制得的水煤漿中粗粒子含量明顯下降(表2)，從而有利于煤氣化裝置的穩定運行。自2017年4月對4#棒磨機主減速機改造后投運至今，因主減速機損壞而引發的停機次數為零。

表1 4#棒磨機主減速機改造后機組軸系振動情況 mm/s

表2 4#棒磨機主減速機改造后制取的水煤漿質量

3 管道煤漿不確定性分析

集團公司根據美國黑梅薩煤漿管道的使用經驗，計劃建設國內首條長727 km的輸煤管道(神木至蒲城)。輸煤管道投運后，煤化工企業可采用2種流程：①通過添加管道煤漿(質量分數46%～53%)和一定干煤，在不改變原給料途徑的基礎上增加管道煤漿入口，調整工藝級配，經現有的棒磨機即可進一步研磨制成合格的氣化用水煤漿；②通過超細磨工藝制成質量分數63%左右的合格水煤漿。

對于主減速機為H2SH15A的棒磨機，設備自身質量292.5 t，加棒質量90.0 t，煤漿質量2.0 t，負荷質量384.5 t，煤漿質量占負荷質量0.52%。對于主減速機為H2SH19A的棒磨機，設備自身質量292.5 t，加棒質量120.0 t，煤漿質量2.0 t，負荷質量414.5 t，煤漿質量占負荷質量0.48%。因此，管道煤漿的質量分數和負荷大小對棒磨機自身運行的影響可以忽略不計。

國家水煤漿工程技術研究中心研發的間斷粒度級配水煤漿制備技術可以在常規制漿技術的基礎上，可以使水煤漿質量分數提高6%～8%。該技術已完成中試，正在進行工業化示范，尚需進行工業化生產線試驗驗證，以及時發現問題并予以完善。

4 改造方案建議

(1)分期改造設想和方案選擇

根據4#棒磨機的運行情況以及制得的水煤漿質量，其他5臺棒磨機采用分期改造并改用H2SH19A減速機的方案可行，改造后正常運行模式采用4開1備1檢修。

(2)主減速機改造存在的風險

在施工準備工作全部完成的情況下，單臺棒磨機從停機到改造完成、具備帶料開機的時間為30 d(施工周期為10 d，灌漿料凝固期20 d)，磨煤工段將長時間無備機，其他棒磨機無法進行計劃性維護檢修，系統存在因故障而降負荷運行的風險。

5 投資估算和經濟分析

(1)改造費用核算(單臺含稅)

主減速機(含振動監測系統、輸入軸聯軸器)50.0萬元、機座及靠背輪8.9萬元、機械安裝費12.3萬元、土建施工費2.0萬元，總改造費用73.2萬元。

(2)節省費用

主減速機改造完成后，棒磨機運行數量將由目前的5臺變為4臺，因少投運1臺棒磨機，年可節省電費約374萬元。

(3)經濟評價

從經濟性方面看，對主減速機實施改造是可行的。

6 結論和建議

(1)對剩余的5臺棒磨機實施減速機改造。

(2)每臺棒磨機運行2個月左右停機進行筒體螺栓復緊、軸系對中復查調整、氣動離合器拆檢、儀表測量點檢查緊固、螺旋給料機拆檢等系統性維護檢修工作，以提高棒磨機運行的穩定性。

(3)大修周期一般為5～10年，在主減速機改造期間，結合大修周期，引進專業隊伍檢查棒磨機主軸瓦和大齒輪、筒體、小齒輪軸、滾筒篩，更換部分棒磨機襯板，撿出棒磨機內的斷棒及直徑小于45 mm的鋼棒并視實際情況進行補充。