粉煤加压气化装置中转动设备常见运行故障分析及多方联合解决方案

王 璠* 毛文睿 殷雨田 王 卉 马涵托

（航天长征化学工程股份有限公司）

0 前言

在煤化工行业粉煤加压气化装置中，主要转动设备包括高温高压化工流程泵、高压耐磨泵、真空泵、循环风机、螺杆空气压缩机等机泵设备，还有磨煤机、耙料机、压滤机、卧螺离心机等机械设备。在项目运行过程中，转动设备存在振动、磨损、老化、控制逻辑不合理或运行工况不稳定等现象，均会导致设备产生故障，增加设备维护成本，若由于设备故障造成项目停车，将会给工厂带来巨大的经济损失。本文详细分析了转动设备的常见故障情况，并从多角度提出了解决方案[1-2]。

1 机泵设备

中压锅炉水循环泵的常见故障为：（1）备泵启动时机械密封极易损坏；（2）PLAN23 外置换热器容易结垢。

故障原因分析如下：（1）由于该泵需要热备，故机械密封动静环长期处于240 ℃高温下，在备用泵启动时，机封无法及时冷却，致使动静环高温变形导致密封泄漏[3]；（2）PLAN23 换热器用循环水未进行除盐处理，长期在高温下运行易结垢。

解决方案为：（1）增加泵机械密封背部的冲洗水部件，以保证在热备状态时，机械密封动静环的温度不会过高，从而解决备泵启动初期机械密封的损坏问题。同时，此路水的介质需为脱盐水，以免出现结垢问题；（2）关于结垢问题，换热器在设计时适当增加换热面积、减小管径（提高流速），从而提高了换热效率并延长了换热器寿命。

2 机械设备

2.1 中速磨煤机

该设备的常见故障为：（1）振动问题，严重时会导致磨盘支撑断裂；（2）壳体磨损，严重时会导致壳体磨穿。

故障原因分析如下：（1）磨煤机干磨或者煤种变化导致设备振动[4]；（2）由于煤质分析仅可得到可磨指数，无法测得磨损指数，且不同煤种磨损指数存在较大差异，在运行过程中变换煤种，可能会导致磨煤机磨损加剧[5]。

解决方案为：（1）对于磨煤机基础进行加固处理，调整控制逻辑以减少干磨工况，当煤种变化时对加载力及时作出反馈响应，避免长时间在不稳定工况下运行；（2）在设备设计阶段，应对耐磨部位对焊材料和厚度进行规定，机壳防磨板和磨辊辊架的护板、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 高铬堆焊复合材料耐磨层；压架底面和侧面迎风部位，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 的高铬堆焊复合材料作为耐磨层；分离器出粉口、顶板、基板采用厚度不低于6 mm 的16Mn 材料，堆焊厚度不低于6 mm 高铬堆焊复合材料耐磨层。在设备安装运行过程中，每一次设备检修时均需对壳体内耐磨衬板进行堆焊处理，应保证磨辊两年进行一次堆焊，满足设备的耐磨要求。

2.2 循环风机

该设备的常见故障为：（1）电机选型偏小，冷态无法正常启动；（2）风机振动现象严重。

故障原因分析如下：（1）影响循环风机轴功率的主要因素是风压和风量，风压设计可分为动压和静压，静压为工艺设计的核心参数，动压由设备供应商根据自身设备的结构自行选取，实际运行过程中，介质从风机出口经过扩压管进入出口主管道，扩压管的作用是将风机出口的部分动压转化为静压，该部分压力也应计入静压部分，对于总静压有一定影响[6]；工况密度对风量设计有较大的影响，由于不同设备供应商对于工程建设地点的温度与海拔的修正系数选取不同，风量计算结果也存在较大出入。综合供应商对于风压和风量不同的设计计算结果及经济性分析，对于电机选型会存在功率偏小等风险，电机选型偏小会导致风机启动时转动惯量较大，存在冷态风机无法启动的工况；（2）由于循环风机参数较大，在运行过程中会产生很大的动载荷，对于这部分载荷的考虑并不全面；普通基础和筏板之间有回填土，随着运行时间延长，回填土压实会导致现场基础下沉，会加剧设备振动。

解决方案如下：（1）工艺中压力参数选取时，应用全压升替代静压与动压条件。风量则通过设备供应商根据工艺参数中两组密度（工况密度和标态密度）来测算体积流量。通过对以上两种方式的设计参数进行改进，来避免供应商选择小功率电机的可能性。同时在招标采购过程中，提出对于工频启动电机设计余量的相关要求，确保风机的正常启动与运行；（2）需对风机的设计资料中提供的动、静载荷的参数进行适当放大，并采用基础和筏板直连的方式，将风机基础直接安装在筏板上，从而最大限度地减弱振动现象。

2.3 捞渣机

该设备的常见故障为：（1）改变工况运行时，捞渣机存在溢流情况；（2）排渣固结，渣斗卸渣困难。

故障原因分析如下：（1）为了使厂房布置紧凑并节约设备投资成本，捞渣机增加了互备要求，即在特殊工况下可以实现两台渣锁斗向一台捞渣机排渣。按照工艺专业要求捞渣机前仓有效容积需满足两批炉渣同时卸放的工况，但由于受到设备布置空间的限制，若要满足两批炉渣同时卸料，前仓容积将会非常大，很难满足布置要求，且设备造价较高。但根据框架的实际要求来设计前仓，则会出现溢流情况；（2）捞渣机进行捞渣处理后，通过振动脱水筛到达渣斗的热渣含水量为30%，且由于渣具有一定的黏性，在渣斗中热渣会继续脱水干燥，造成渣料固结[7]。

解决方案为：（1）调整渣锁斗的排渣逻辑，对于两台渣锁斗向一台捞渣机排放渣水的工况，保证两批卸料时间间隔为15 min，避免同时排放，则可缩小前仓有效设计容积且保证渣水不溢流；（2）应保证储渣斗高频排渣，避免长时间作业后形成集渣固结等情况，并应尽量改用皮带输送方式代替储渣斗定期排渣，从而彻底避免排渣固结。

2.4 压滤机

该设备的常见故障为：（1）压榨阶段排液不畅；（2）夹布器严重变形；（3）部分项目滤布堵塞。

故障原因分析如下：（1）在淤浆含水量较高工况，随进料压力增加，会有大量滤液排出，若采用暗流水嘴排液，由于暗流管径的限制，会导致排液不畅[8]；（2）由于淤浆水温为80 ℃左右，常规夹布器配置为塑料材质，在高温下使用易变形[9]；（3）由于不同项目细渣成分不同，黏度、固体颗粒及滤布材质有差异，若物料与滤布材质不匹配，会导致滤布堵塞。

解决方案为：（1）在设计阶段，依据极端工况设计排水管径或采用明流水嘴，进而保证排液要求；（2）夹布器选用不锈钢材质，以避免塑料高温变形；（3）工艺专业对物料组分进行详细分析及描述，以便设备供应商对滤布进行选型设计，避免滤布堵塞。

3 结论

本文对粉煤加压气化装置中机泵设备、机械设备的常见运行故障进行了深入分析，并提出了多方联合的解决方案：在项目设计阶段，通过工艺专业、管道专业、土建专业、自控专业与动设备多专业共同协作，避免设备选型不当；在项目运行阶段，通过现场考察，并结合实际故障分析，与供应商联合研讨后，进行结构改进，从而实现设备稳定运行；在产品生产阶段，对运行团队进行设备运维指导，保证在设备运行期间操作规范并及时、有效维护。综合、全面的方法可以充分保证转动设备稳定运行，从而有效提高了煤化工项目气化工段的安全性、高效性、经济性。