粉煤加壓氣化裝置中轉動設備常見運行故障分析及多方聯合解決方案

王 璠* 毛文睿 殷雨田 王 卉 馬涵托

（航天長征化學工程股份有限公司）

0 前言

在煤化工行業粉煤加壓氣化裝置中，主要轉動設備包括高溫高壓化工流程泵、高壓耐磨泵、真空泵、循環風機、螺桿空氣壓縮機等機泵設備，還有磨煤機、耙料機、壓濾機、臥螺離心機等機械設備。在項目運行過程中，轉動設備存在振動、磨損、老化、控制邏輯不合理或運行工況不穩定等現象，均會導致設備產生故障，增加設備維護成本，若由于設備故障造成項目停車，將會給工廠帶來巨大的經濟損失。本文詳細分析了轉動設備的常見故障情況，并從多角度提出了解決方案[1-2]。

1 機泵設備

中壓鍋爐水循環泵的常見故障為：（1）備泵啟動時機械密封極易損壞；（2）PLAN23 外置換熱器容易結垢。

故障原因分析如下：（1）由于該泵需要熱備，故機械密封動靜環長期處于240 ℃高溫下，在備用泵啟動時，機封無法及時冷卻，致使動靜環高溫變形導致密封泄漏[3]；（2）PLAN23 換熱器用循環水未進行除鹽處理，長期在高溫下運行易結垢。

解決方案為：（1）增加泵機械密封背部的沖洗水部件，以保證在熱備狀態時，機械密封動靜環的溫度不會過高，從而解決備泵啟動初期機械密封的損壞問題。同時，此路水的介質需為脫鹽水，以免出現結垢問題；（2）關于結垢問題，換熱器在設計時適當增加換熱面積、減小管徑（提高流速），從而提高了換熱效率并延長了換熱器壽命。

2 機械設備

2.1 中速磨煤機

該設備的常見故障為：（1）振動問題，嚴重時會導致磨盤支撐斷裂；（2）殼體磨損，嚴重時會導致殼體磨穿。

故障原因分析如下：（1）磨煤機干磨或者煤種變化導致設備振動[4]；（2）由于煤質分析僅可得到可磨指數，無法測得磨損指數，且不同煤種磨損指數存在較大差異，在運行過程中變換煤種，可能會導致磨煤機磨損加劇[5]。

解決方案為：（1）對于磨煤機基礎進行加固處理，調整控制邏輯以減少干磨工況，當煤種變化時對加載力及時作出反饋響應，避免長時間在不穩定工況下運行；（2）在設備設計階段，應對耐磨部位對焊材料和厚度進行規定，機殼防磨板和磨輥輥架的護板、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 高鉻堆焊復合材料耐磨層；壓架底面和側面迎風部位，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 高鉻堆焊復合材料耐磨層。在設備安裝運行過程中，每一次設備檢修時均需對殼體內耐磨襯板進行堆焊處理，應保證磨輥兩年進行一次堆焊，滿足設備的耐磨要求。

2.2 循環風機

該設備的常見故障為：（1）電機選型偏小，冷態無法正常啟動；（2）風機振動現象嚴重。

故障原因分析如下：（1）影響循環風機軸功率的主要因素是風壓和風量，風壓設計可分為動壓和靜壓，靜壓為工藝設計的核心參數，動壓由設備供應商根據自身設備的結構自行選取，實際運行過程中，介質從風機出口經過擴壓管進入出口主管道，擴壓管的作用是將風機出口的部分動壓轉化為靜壓，該部分壓力也應計入靜壓部分，對于總靜壓有一定影響[6]；工況密度對風量設計有較大的影響，由于不同設備供應商對于工程建設地點的溫度與海拔的修正系數選取不同，風量計算結果也存在較大出入。綜合供應商對于風壓和風量不同的設計計算結果及經濟性分析，對于電機選型會存在功率偏小等風險，電機選型偏小會導致風機啟動時轉動慣量較大，存在冷態風機無法啟動的工況；（2）由于循環風機參數較大，在運行過程中會產生很大的動載荷，對于這部分載荷的考慮并不全面；普通基礎和筏板之間有回填土，隨著運行時間延長，回填土壓實會導致現場基礎下沉，會加劇設備振動。

解決方案如下：（1）工藝中壓力參數選取時，應用全壓升替代靜壓與動壓條件。風量則通過設備供應商根據工藝參數中兩組密度（工況密度和標態密度）來測算體積流量。通過對以上兩種方式的設計參數進行改進，來避免供應商選擇小功率電機的可能性。同時在招標采購過程中，提出對于工頻啟動電機設計余量的相關要求，確保風機的正常啟動與運行；（2）需對風機的設計資料中提供的動、靜載荷的參數進行適當放大，并采用基礎和筏板直連的方式，將風機基礎直接安裝在筏板上，從而最大限度地減弱振動現象。

2.3 撈渣機

該設備的常見故障為：（1）改變工況運行時，撈渣機存在溢流情況；（2）排渣固結，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約設備投資成本，撈渣機增加了互備要求，即在特殊工況下可以實現兩臺渣鎖斗向一臺撈渣機排渣。按照工藝專業要求撈渣機前倉有效容積需滿足兩批爐渣同時卸放的工況，但由于受到設備布置空間的限制，若要滿足兩批爐渣同時卸料，前倉容積將會非常大，很難滿足布置要求，且設備造價較高。但根據框架的實際要求來設計前倉，則會出現溢流情況；（2）撈渣機進行撈渣處理后，通過振動脫水篩到達渣斗的熱渣含水量為30%，且由于渣具有一定的黏性，在渣斗中熱渣會繼續脫水干燥，造成渣料固結[7]。

解決方案為：（1）調整渣鎖斗的排渣邏輯，對于兩臺渣鎖斗向一臺撈渣機排放渣水的工況，保證兩批卸料時間間隔為15 min，避免同時排放，則可縮小前倉有效設計容積且保證渣水不溢流；（2）應保證儲渣斗高頻排渣，避免長時間作業后形成集渣固結等情況，并應盡量改用皮帶輸送方式代替儲渣斗定期排渣，從而徹底避免排渣固結。

2.4 壓濾機

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

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

解決方案為：（1）在設計階段，依據極端工況設計排水管徑或采用明流水嘴，進而保證排液要求；（2）夾布器選用不銹鋼材質，以避免塑料高溫變形；（3）工藝專業對物料組分進行詳細分析及描述，以便設備供應商對濾布進行選型設計，避免濾布堵塞。

3 結論

本文對粉煤加壓氣化裝置中機泵設備、機械設備的常見運行故障進行了深入分析，并提出了多方聯合的解決方案：在項目設計階段，通過工藝專業、管道專業、土建專業、自控專業與動設備多專業共同協作，避免設備選型不當；在項目運行階段，通過現場考察，并結合實際故障分析，與供應商聯合研討后，進行結構改進，從而實現設備穩定運行；在產品生產階段，對運行團隊進行設備運維指導，保證在設備運行期間操作規范并及時、有效維護。綜合、全面的方法可以充分保證轉動設備穩定運行，從而有效提高了煤化工項目氣化工段的安全性、高效性、經濟性。