水煤漿氣化裝置激冷水泵故障原因分析及解決措施

于 雷

(中海石油華鶴煤化有限公司， 黑龍江鶴崗 154100)

中海石油華鶴煤化有限公司年產30萬t合成氨、52萬t尿素，其中氣化裝置采用水煤漿加壓氣化技術，包括3個系統，即制漿系統、氣化系統和渣水處理系統。氣化系統配置3臺氣化爐(2開1備)，爐內壓力為6.5 MPa，爐內溫度為1 350 ℃。

激冷水泵是為氣化爐內部激冷環提供冷卻水源的關鍵設備，保障氣化爐及爐內零部件在高溫環境下的正常工作。如果激冷水流量波動，可能引起激冷環或下降管局部燒穿，進而使得高溫工藝氣體不經水浴降溫，氣化爐本體有變形的重大風險隱患。

1 激冷水泵原始設計情況

激冷水泵原始設計數據見表1。激冷水泵泵體見圖1。

表1 激冷水泵原始設計數據

(a) 激冷水泵泵頭部位裝配圖

2 存在的問題

激冷水泵輸送介質為黑水(含少量NH3、H2S、CO2、Cl-)，1開1備。激冷水泵啟動7 d后運行效果變差，主要表現在流量下降或波動，振動值變化±0.23 mm，電機的電流上升，軸承溫度升高，不同安裝位置的激冷水泵波動范圍不盡相同。檢修時發現葉輪、內襯板、進口口環和軸承等處普遍磨損，備件更換頻繁。激冷水泵運行時需要定時定頻重點看護，造成人工成本高，檢修頻率高造成維修成本高。

3 原因分析

根據激冷水泵運行數據曲線、現場巡檢點實測數據和近2年檢修檢查情況對比，從激冷水泵本體、附件、工藝條件和周圍環境進行分析，激冷水泵在生產過程中運行效果差的原因主要集中在3個方面：

(1) 葉輪、內襯板和口環等部位磨損的原因是黑水介質壓力為6.5 MPa，而且內含固體顆粒(周期性檢修時管道內提取物分析)，長期在泵進口壓力設計值高位運行，對葉輪及接觸零部件形成沖刷[1-2]。

(2) 流量下降或波動的主要原因是黑水介質溫度在245 ℃，存在的氣液相對葉輪及接觸零部件形成沖擊；次要原因是冷卻水部分被汽化，造成使用溫度偏高，從而影響泵的輸送[3]。

(3) 振動值上升和軸承溫度高的原因一方面是葉輪受損影響泵的動平衡，另一方面是泵進口管道冷態和熱態的溫差比較大，管道應力影響了泵與電機的對中[4]。

4 解決方案

綜合3個方面的原因分析，第一要消減黑水介質對水泵本體的影響；第二要消減管道等周邊環境因素對水泵本體的影響。制定的解決方案如下：

(1) 將葉輪型式更改為開式葉輪并改變葉輪導向。

(2) 擴充水泵進口和出口容積。

(3) 將水泵冷卻系統管道公稱直徑增大至3.33 cm，增加冷卻水壓力。

(4) 委托設計院對以上3點技術改造進行性能計算，確定性能曲線并出具數據表。

(5) 選擇1個水泵基礎，挖開至地下1.2 m檢查土方擾動情況，檢查回填土密實程度。

(6) 測量水泵基礎沉降，對水泵基礎進行一次和二次灌漿。

(7) 將水泵進口管道和出口管道進行切割并重新組對安裝。

(8) 對電機進行全面檢查，動平衡復測。

5 技術改造方案

根據解決方案的思路和架構，實施水泵技術改造工作：

(1) 按設計院數據表采購技術改造后的水泵泵體見圖2。

(a) 水泵泵頭裝配圖

(2) 將水泵進行安裝、調試、盤車和性能試驗。

(3) 測量并記錄冷卻水進出口溫度、振動值、軸承溫度、電流和流量。

6 結語

在煤種與氣化爐負荷都不變的正常生產情況下，激冷水泵技術改造后運行平穩，運行效果良好，達到了預期效果，既節約了備件消耗量，又節省了人力成本，同時對氣化爐的安全穩定運行提供了保障。