水煤漿氣化裝置激冷水泵故障原因分析及解決措施

杜斌斌

摘要：水煤漿氣化工藝是國內廣泛應用的煤氣化技術之一。而煤氣化裝置激冷水泵在生產過程中運行效果差，即在生產參數中表現為流量逐漸降低和振動值增長，在檢修過程中表現為檢修周期短，檢修頻率高，葉輪、襯板和口環等零件磨損，分析激冷水泵性能下降的原因并對激冷水泵進行技術改造。應保證流量供應，降低了檢修頻率，降低了生產安全運行風險。就與此，本文重點的探討了水煤漿氣化裝置激冷水泵故障原因，并給出了一些解決方案，以供借鑒。

關鍵詞：水煤漿;泵性能;原因分析;措施

引言

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激冷水泵簡介

激冷水泵是煤制氣車間氣化單元的重要設備，其相關的工藝流程：將煤漿和氧氣經壓縮后送入氣化爐，在氣化爐內經過不完全燃燒后，產生工藝氣（CO，H2）和少量炭黑;含有炭黑的工藝氣再經過激冷環內高壓水不間斷地沖洗、過濾，即可清除炭黑，變成清潔可用的工藝氣。激冷水泵為激冷環提供高壓激冷水，該泵為單級懸臂式離心泵，輸送介質為高溫、高壓碳黑水介質。

2存在的問題

激冷水泵輸送介質為黑水（含少量NH3、H2S、CO2、Cl-），2開1備。激冷水泵啟動7d后運行效果變差，主要表現在流量下降或波動，振動值變化±0.23mm，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以下幾個方面：

（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6.5MPa，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。

（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）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）設計原因。在氣化爐投料前，洗滌塔壓力要求小于0.4MPa（一般為了一次投料成功壓力都控制在0.1MPa以下），但從除氧器經洗滌塔給料泵補至洗滌塔的高壓灰水溫度達到了120℃。由于高壓灰水飽和蒸汽壓大于泵入口壓力，進入洗滌塔的高壓灰水就不可避免地發生汽蝕，對泵體尤其是機械密封造成嚴重損害。另外，為了保證系統中氧體積分數低于0.5%，投料之前需要對系統進行氮氣置換。當洗滌塔液位過高時，充入的大量氮氣無法進行有效分離，會造成塔內冷水夾帶大量氣泡。

4解決方案

綜合以下幾個方面的原因分析，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3.33cm，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1.2m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。

（9）改進操作方法。正常生產時，除氧器至洗滌塔的水溫在125℃左右，盡可能降低洗滌塔的溫度是最好、最直接的方法。除氧器的熱源主要有脫鹽水和凈化裝置來的低壓冷凝液，但是為了保證凈化裝置液位的穩定和環保的要求，低壓冷凝液已基本不再調節，而且為了保障系統水質，精制水不宜減少。經協商，決定在氣化爐投料時采用高壓灰水泵提供的事故激冷水進行開車，當系統壓力升高到0.2MPa后再啟動激冷水泵，從根源上消除了泵汽蝕的可能。

（10）提高軸套與節流環之間的同軸度。軸套與節流環之間有較大間隙還發生偏磨。經分析認為主要有兩個方面原因，一是軸套與節流環不同軸;二是機泵找正對中不好引起。因此措施一是提高安裝質量，在安裝時保證軸套與節流環之間的同軸度;措施二是采取熱態找正。激冷水泵介質溫度為261℃，在冷態和熱態時管路、泵體變形量大，導致冷態和熱太狀況下找正數據相差較大，因此要求安裝后機泵找正要在暖泵2h以后再進行。

5電機故障處理

經技術人員在現場進行檢查分析，決定對驅動電機與泵體脫開，進行電機單試運行，檢查電機運行狀況，發現電機振動也比較高，振值達50μm。之后拆卸電機，檢查軸承，將電機軸承進行更換，單試合格，振值為8μm。將驅動電機與泵體連接，并按要求進行找正，徑向與端面均找正在偏差小于0.1mm。經試泵運行振值為110μm，泵出口閥門打開后振值下降至70μm，仍不合格。

結束語

綜合上文可知，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。

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