捞渣机的运行故障及养护措施

吴树桂，王国春，虎维明

(1.恒力石化(大连)炼化有限公司，辽宁 大连 116000；2.兖州煤业榆林能化有限公司，陕西 榆林 719000；3.中天合创能源有限责任公司化工分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

0 引言

煤气化在国民经济中起重要作用。捞渣机作为气化装置的主要设备之一，在煤气化装置中发挥着举足轻重的作用。这是优化气化系统水质、粗渣处理、装置环境改善的重要设备，并且在很多气化工艺中被广泛采用，尤其在水煤浆气化工艺中。然而在捞渣机的实际运行过程中会出现许多许多问题，比如捞渣机会经常发生断链或卡死的现象，致使捞渣机执行断链保护动作，触发其主电机联锁跳车的捞渣机出现问题，会直接威胁到系统的正常运行，一方面影响水质；另一方面捞渣机的长时间停车会造成捞渣机壳体内的灰渣大量堆积。若不能及时得到清理，可能会造成气化炉被迫停车，这样会消耗大量的人力、物力和时间。因此，对捞渣机链轮的探究，通过优化操作、技术改造及设备管理，有利于维护捞渣机的正常运行，从而延长捞渣机的运行寿命。

本文主要以水煤浆气化装置捞渣机在实践运行的情况，就捞渣机断链原因从冲洗水和设备两方面进行深入讨论分析，以期为通过优化工艺来延长捞渣机的运行寿命。

1 工艺原理及问题分析

1.1 工艺原理

在水煤浆气化中，煤进入气化炉内燃烧，发生复杂反应，气化产生的熔渣通过下降管进入激冷室，被激冷固化后由激冷室底部进入渣锁斗，渣经锁斗定时排入捞渣机第一渣池内，并沉淀到下层。捞渣机的电动机通过减速机及传动链条带动链轮转动，链轮拖动两根环形链条运动。在两条链条间安装有角钢型刮渣板，刮渣板的运动将沉淀在渣池底部的固态渣捞出，并在提升段脱除其中的水分后收集在捞渣机头下方的集渣斗内，并用汽车定时运走。第一渣池内析出的黑水通过锁斗系统阀门定时排入相邻的第二渣室，并用渣池泵输送到真空闪蒸罐进行真空闪蒸，将大量溶解在水中的酸性气体解析出来，进一步浓缩黑水中的含固量和降低黑水的温度，其工艺原理如图1所示。

图1 捞渣机流程图

捞渣机系统主要由第一渣池、第二渣池、主动圆环链轮、刮板、内导轮、张紧装置、壳体、驱动机构、拖动机构等部件构成。凹齿型链轮配圆环链，刮板铰叉式连接，通过驱动机构带动链轮及圆环链、刮板运行而将灰渣输出[1]。

1.2 存在的问题及处理办法

故障一：电机无启动响声，不转动。

故障原因分析：电动机烧坏；保护器跳开。

处理方法：更换新电机；检查捞渣机内是否有异物卡住链条，保护器复位。

故障二：电机有启动响声，不转动。

故障原因分析：电机断相运行；链条被异物卡住。

处理方法：检查三相电源；

按反转按钮10 s，再按正转按钮，反复几次，如排除不了，再取出异物。

故障三：刮板跳一个齿造成倾斜运行(如右链轮)。

故障原因分析：渣块被带入链轮齿窝引起。

处理方法：设备运行中，把木块(与齿窝大小相同)放入左链轮齿窝，链条可跳过一个齿，与右边链条同步。

故障四：链条过松。

故障原因分析：液压系统压力降低检查液压管路或油缸是否有渗漏；蓄能器气压不足。

处理方法：修复渗漏管路或油缸换油封；蓄能器加氮气(5 MPa)。

1.3 冲洗水的影响

捞渣机在正常运行的工况下，凹齿型链轮配圆环链，刮板铰叉式连接，通过驱动机构带动链轮及圆环链、刮板运行而将灰渣输出[2]。然而，由于粒化的熔渣具有一定的摩擦系数，粒化的熔渣被带入链轮后，会对链轮造成一定的磨损。当添加链条冲洗水后，冲洗水会对粘在链轮上的灰渣进行冲洗，从而降低运行过程中链轮的磨损程度。从实践运行过程中，发现冲洗水并不是解决主动轮卡链条的主要措施，但是能减缓链条及主动轮的磨损速度，而造成主动轮卡主要原因在于链条张紧装置太紧。然而，冲洗水的角度也会影响捞渣机的运转负荷。当冲洗水与刮板成的运行方向相反且有一定的角度的话，进一步增加刮板的前进阻力，进而会造成捞渣机的电流异常增加。

1.4 设备的影响

1.4.1 主链轮磨损

国内某水煤浆气化装置自2019年2月开车以来，由于在低转速下，水下压链轮易卡涩，当断链报警投用后，捞渣机会频繁发生断链误跳，且机头回程处会发出异响。为了避免此问题，所以捞渣机转速始终运行在850～900 r/min，转速约在4.5 m/min。该捞渣机厂家技术协议要求最快转速为3 m/min，目前因断链检测联锁未投且机头处安装回程托链轮后，捞渣机转速约为2 m/min，在设计要求转速范围内。

然而，经实际测量，刮板的速度为4.5 m/min，超出设计最大转速的50%。在捞渣机累计运行约7 700 h后，回程齿轮内边剩余28 mm，原装为38 mm，磨损10 mm(如图2所示)。磨损后的链轮(如图3所示)易卡住回程链条存在不脱扣的现象，便出现链条间断性抽搐异响，而造成减速机运行不稳定，出现断轴现象，或连接环受力不均而导致脱销或断裂、捞渣机电流波动。

图2 回程齿轮内边原装和运行7 700 h后厚度的变化

图3 主链轮在运行7 700 h后的磨损情况

1.4.2 链条磨损

每个捞渣机有两条环状链条，在两链条间安装有刮渣板，机头驱动链轮通过链条将动力传递给刮板，从而牵引刮板运行。链条作为带动捞渣机刮板运行的一个重要部件，在日常的运行中，最容易出现磨损现象。合适的链条张紧设置、日常正常的巡检和定期排查会有效增加链条的运行周期，避免事故的发生。在实践运行中，可以发现链条磨损最严重的部分一般存在于先接触到碎渣的一侧，其次是连接环之间的磨损[2]。

若因为链轮之间的链条太松(如图4所示)，这只能会增加链条立环和平环相切点的摩擦。链环与链环之间不是存在拉动的力，而是在摩擦，这样大大降低链条使用寿命。在张紧装置拉紧行程范围饱和的情况下，可以采用截短链条让其恢复。截取链条一定要立环和平环各截取一个，用连接环接起来即可。

图4 两托轮之间链条太松图

2020年8月，气化装置捞渣机连接环销钉脱落，导致链条脱开，刮板卡入主动轮，电流过高引发连锁载跳车，造成气化炉被迫停车。该化工厂捞渣机采用了两种不同厂家的连接环，图5为不同厂家接链环对比。由图5可以看出，厂家一连接环磨损严重、锈迹斑斑，锈蚀非常严重；而厂家二连接环较光亮，虽然有磨损，但没有发生明显锈迹现象。从长时间运行故障率的统计表明，连接环是捞渣机非常薄弱的环节，发生故障率高、隐患大。为了提高捞渣机的运行周期，这就需要：一是要加强日常巡检，及时关注连接环的磨损情况及销钉的完整程度；二是可以选择高质量的连接环来增加链条的使用寿命；三是尽量减少连接环的数量，并对连接环焊接用销钉加以固定。

图5 不同厂家的连接环对比

1.4.3 内导轮故障

内导轮与链条接触是直接接触，链条想带动导轮转动只能在链条较紧、炉渣适合、链轮油封内没有异物的情况下正常旋转。然而，目前由于部分水下导轮运行卡涩，致使断链检测无法投用，为捞渣机运行埋下隐患。造成内导轮卡涩的原因在于密封面密封效果差，若在密封面可以采用双层凹式多重密封，2道密封和旋转轮体及轴有机结合，既相对运动，又相对密封[3]，确保灰渣不进入轴承腔内，从而减缓由于链轮卡涩造成断链无法检测的隐患。

2 设备的维护与保养

2.1 日常维护的重点

(1)捞渣机在运行期间定时巡检环链与链轮的啮合、环链接头、刮板与环链的连接、液压系统中油箱中的油位等情况，减速机连续工作每半年更换一次润滑油(L-TSE46)。设备长期停运后再投运时，必须更换新机油。

(2)液压油的补充与更换，液压油箱必须保持正常油位(油标中心线位置)，液压油随着运行时间的延长，会损耗或失效，应及时补充或更换。

(3)滚子链应每星期涂一次锂基润滑脂。

(4)导轮内每月注入一次3号锂基润滑脂(应加满轴承腔)。加油时可打开轴承盖用加油枪注射，当导轮轮齿磨损严重无法保证与链条的正常啮合时，易造成脱链现象，应及时更换新的链导轮。链导轮采用螺栓等紧固件固定于轮毂上，更换前应先脱开链条。

(5)拆减速机上的链轮时不能用锤头打击，要用专用工具。

(6)装减速机上的链轮时，应采用加热法(温度1 000 ℃)。

(7)更换圆环链条时，左右两链条应搭配，其长度误差≤30 mm。

(8)刮板磨损后，可用“堆焊焊条”堆焊，堆焊高度4 mm。当刮板磨损严重无法保证与环链的正常连接，有脱落的趋势时，应及时更换新的刮板。更换时，先降低刮板的运行速度，并卸压液压装置降低张紧油缸的高度使链条处松弛状态。然后拆下渣池上面的盖板，在上面拆装刮板(需暂停机，完成一个刮板更换后再开启，注意刮板上耐磨条的方向)。如因操作不熟练整个过程历时较长时，更换完几个刮板后让捞渣机运行一段时间以清除槽体内存储的炉渣，然后再更换其余的刮板。

(9)设备每年涂一遍面漆。漆膜厚度≥0.2 mm。

(10)内导轮及托轮每年小修时应清洗轴承腔，重新加满3号锂基润滑脂(形成油墙以保护轴承免受灰水侵袭)。

2.2 启动前的检查

(1)检查各连接部位(驱动机构、拖动机构及各导向轮组、张紧油缸支座、拖动链轮、各导向板等)连接螺栓是否已紧固。

(2)检查所有刮板是否已安装到位，刮板方向是否正确，接链环方向是否正确，接链环锁紧销是否已装配到位。

(3)检查盖板盖好，防止盖板掉入池内影响链条正常运转。

(4)检查气动蝶阀气源压力符合要求(0.5～0.7 MPa)，蝶阀关闭。

(5)减速箱内润滑油符合规定，油位正常(1/2～2/3)。

(6)各链轮轴滑动轴承座均已注油润滑。

(7)打开新鲜水补水手阀，渣池内液位已建立至60%。

(8)链条张紧液压系统、逆时针旋转压力表开关将其打开、逆时针旋转溢流手轮，使液压系统处于卸压状态、顺时针旋转溢流阀手轮，逐级升压至使用压力、检查各连接部位是否有泄漏。

(9)检查链条、链轮冲洗水投用正常。

(10)检查渣池气力搅拌压缩空气手阀打开，搅拌投用正常。

(11)确认振动筛单机试车完成，具备投用条件。(12)确认捞渣机主电机变频器调试正常。

2.3 注意事项

(1)捞渣机运转之前一定要检查清理渣池里面大块的遗留物。

(2)捞渣机运转之前一定要把张紧装置的张紧余量放到最大(切记不可将将余量调整到饱和状态)。

(3)液压油管路和油缸的进出口连接前一定要让油管路压出油后在拧紧在油缸上，防止油管路有异物和空气存在影响液压效果。

(4)一般情况下，为便于调节捞渣机流量使设备运行在合理状态，旋钮开关应置于变频位置。当变频器发生故障时可将置于工频位置，以防捞渣机运行故障而停机。

(5)变频器联机调试后，已经将频率变化范围设置在0～50 Hz，不要随便修改，否则会超出机械设备本身的允许范围。

(6)变频器本身具有变频器超温和过载保护功能，当长时间过载后会自动降低频率，降压低速运行直至无输出。遇到该情况时，必须按电控柜上的停车按钮，使设备停机，查明过载原因并排除故障后再运行。

3 结语

捞渣机作为气化灰渣处理的一个重要机构，维护好捞渣机的正常运行对气化炉“安稳长满优”的具有重要的意义。本文从捞渣机的实践中运行的情况进行分析，针对捞渣机断链现象从冲洗水、设备原因进行深入探讨，得出以下几点结论：

(1)冲洗水并不是解决主动轮卡链条的主要措施，但是能减缓链条及主动轮的磨损速度，而造成主动轮卡主要原因在于链条张紧装置太紧。

(2)刮板运转的速度过快，会造成链轮磨损，出现磨损后的链轮易卡住回程链条，便出现链条间断性抽搐异响，而造成减速机运行不稳定，出现断轴现象，或连接环受力不均而导致脱销或断裂，捞渣机电流波动。

(3)尽量要减少链条连接环的数量，并对连接环焊接用销钉加以固定。此外还需要加强日常的巡检和设备的维护保养，进一步延长捞渣机的运行周期，链条的使用寿命，提出了日常设备巡检注意的事项和启动前检查的事项。