撈渣機的運行故障及養護措施

吳樹桂，王國春，虎維明

(1.恒力石化(大連)煉化有限公司，遼寧 大連 116000；2.兗州煤業榆林能化有限公司，陜西 榆林 719000；3.中天合創能源有限責任公司化工分公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

0 引言

煤氣化在國民經濟中起重要作用。撈渣機作為氣化裝置的主要設備之一，在煤氣化裝置中發揮著舉足輕重的作用。這是優化氣化系統水質、粗渣處理、裝置環境改善的重要設備，并且在很多氣化工藝中被廣泛采用，尤其在水煤漿氣化工藝中。然而在撈渣機的實際運行過程中會出現許多許多問題，比如撈渣機會經常發生斷鏈或卡死的現象，致使撈渣機執行斷鏈保護動作，觸發其主電機聯鎖跳車的撈渣機出現問題，會直接威脅到系統的正常運行，一方面影響水質；另一方面撈渣機的長時間停車會造成撈渣機殼體內的灰渣大量堆積。若不能及時得到清理，可能會造成氣化爐被迫停車，這樣會消耗大量的人力、物力和時間。因此，對撈渣機鏈輪的探究，通過優化操作、技術改造及設備管理，有利于維護撈渣機的正常運行，從而延長撈渣機的運行壽命。

本文主要以水煤漿氣化裝置撈渣機在實踐運行的情況，就撈渣機斷鏈原因從沖洗水和設備兩方面進行深入討論分析，以期為通過優化工藝來延長撈渣機的運行壽命。

1 工藝原理及問題分析

1.1 工藝原理

在水煤漿氣化中，煤進入氣化爐內燃燒，發生復雜反應，氣化產生的熔渣通過下降管進入激冷室，被激冷固化后由激冷室底部進入渣鎖斗，渣經鎖斗定時排入撈渣機第一渣池內，并沉淀到下層。撈渣機的電動機通過減速機及傳動鏈條帶動鏈輪轉動，鏈輪拖動兩根環形鏈條運動。在兩條鏈條間安裝有角鋼型刮渣板，刮渣板的運動將沉淀在渣池底部的固態渣撈出，并在提升段脫除其中的水分后收集在撈渣機頭下方的集渣斗內，并用汽車定時運走。第一渣池內析出的黑水通過鎖斗系統閥門定時排入相鄰的第二渣室，并用渣池泵輸送到真空閃蒸罐進行真空閃蒸，將大量溶解在水中的酸性氣體解析出來，進一步濃縮黑水中的含固量和降低黑水的溫度，其工藝原理如圖1所示。

圖1 撈渣機流程圖

撈渣機系統主要由第一渣池、第二渣池、主動圓環鏈輪、刮板、內導輪、張緊裝置、殼體、驅動機構、拖動機構等部件構成。凹齒型鏈輪配圓環鏈，刮板鉸叉式連接，通過驅動機構帶動鏈輪及圓環鏈、刮板運行而將灰渣輸出[1]。

1.2 存在的問題及處理辦法

故障一：電機無啟動響聲，不轉動。

故障原因分析：電動機燒壞；保護器跳開。

處理方法：更換新電機；檢查撈渣機內是否有異物卡住鏈條，保護器復位。

故障二：電機有啟動響聲，不轉動。

故障原因分析：電機斷相運行；鏈條被異物卡住。

處理方法：檢查三相電源；

按反轉按鈕10 s，再按正轉按鈕，反復幾次，如排除不了，再取出異物。

故障三：刮板跳一個齒造成傾斜運行(如右鏈輪)。

故障原因分析：渣塊被帶入鏈輪齒窩引起。

處理方法：設備運行中，把木塊(與齒窩大小相同)放入左鏈輪齒窩，鏈條可跳過一個齒，與右邊鏈條同步。

故障四：鏈條過松。

故障原因分析：液壓系統壓力降低檢查液壓管路或油缸是否有滲漏；蓄能器氣壓不足。

處理方法：修復滲漏管路或油缸換油封；蓄能器加氮氣(5 MPa)。

1.3 沖洗水的影響

撈渣機在正常運行的工況下，凹齒型鏈輪配圓環鏈，刮板鉸叉式連接，通過驅動機構帶動鏈輪及圓環鏈、刮板運行而將灰渣輸出[2]。然而，由于?；娜墼哂幸欢ǖ哪Σ料禂?，粒化的熔渣被帶入鏈輪后，會對鏈輪造成一定的磨損。當添加鏈條沖洗水后，沖洗水會對粘在鏈輪上的灰渣進行沖洗，從而降低運行過程中鏈輪的磨損程度。從實踐運行過程中，發現沖洗水并不是解決主動輪卡鏈條的主要措施，但是能減緩鏈條及主動輪的磨損速度，而造成主動輪卡主要原因在于鏈條張緊裝置太緊。然而，沖洗水的角度也會影響撈渣機的運轉負荷。當沖洗水與刮板成的運行方向相反且有一定的角度的話，進一步增加刮板的前進阻力，進而會造成撈渣機的電流異常增加。

1.4 設備的影響

1.4.1 主鏈輪磨損

國內某水煤漿氣化裝置自2019年2月開車以來，由于在低轉速下，水下壓鏈輪易卡澀，當斷鏈報警投用后，撈渣機會頻繁發生斷鏈誤跳，且機頭回程處會發出異響。為了避免此問題，所以撈渣機轉速始終運行在850～900 r/min，轉速約在4.5 m/min。該撈渣機廠家技術協議要求最快轉速為3 m/min，目前因斷鏈檢測聯鎖未投且機頭處安裝回程托鏈輪后，撈渣機轉速約為2 m/min，在設計要求轉速范圍內。

然而，經實際測量，刮板的速度為4.5 m/min，超出設計最大轉速的50%。在撈渣機累計運行約7 700 h后，回程齒輪內邊剩余28 mm，原裝為38 mm，磨損10 mm(如圖2所示)。磨損后的鏈輪(如圖3所示)易卡住回程鏈條存在不脫扣的現象，便出現鏈條間斷性抽搐異響，而造成減速機運行不穩定，出現斷軸現象，或連接環受力不均而導致脫銷或斷裂、撈渣機電流波動。

圖2 回程齒輪內邊原裝和運行7 700 h后厚度的變化

圖3 主鏈輪在運行7 700 h后的磨損情況

1.4.2 鏈條磨損

每個撈渣機有兩條環狀鏈條，在兩鏈條間安裝有刮渣板，機頭驅動鏈輪通過鏈條將動力傳遞給刮板，從而牽引刮板運行。鏈條作為帶動撈渣機刮板運行的一個重要部件，在日常的運行中，最容易出現磨損現象。合適的鏈條張緊設置、日常正常的巡檢和定期排查會有效增加鏈條的運行周期，避免事故的發生。在實踐運行中，可以發現鏈條磨損最嚴重的部分一般存在于先接觸到碎渣的一側，其次是連接環之間的磨損[2]。

若因為鏈輪之間的鏈條太松(如圖4所示)，這只能會增加鏈條立環和平環相切點的摩擦。鏈環與鏈環之間不是存在拉動的力，而是在摩擦，這樣大大降低鏈條使用壽命。在張緊裝置拉緊行程范圍飽和的情況下，可以采用截短鏈條讓其恢復。截取鏈條一定要立環和平環各截取一個，用連接環接起來即可。

圖4 兩托輪之間鏈條太松圖

2020年8月，氣化裝置撈渣機連接環銷釘脫落，導致鏈條脫開，刮板卡入主動輪，電流過高引發連鎖載跳車，造成氣化爐被迫停車。該化工廠撈渣機采用了兩種不同廠家的連接環，圖5為不同廠家接鏈環對比。由圖5可以看出，廠家一連接環磨損嚴重、銹跡斑斑，銹蝕非常嚴重；而廠家二連接環較光亮，雖然有磨損，但沒有發生明顯銹跡現象。從長時間運行故障率的統計表明，連接環是撈渣機非常薄弱的環節，發生故障率高、隱患大。為了提高撈渣機的運行周期，這就需要：一是要加強日常巡檢，及時關注連接環的磨損情況及銷釘的完整程度；二是可以選擇高質量的連接環來增加鏈條的使用壽命；三是盡量減少連接環的數量，并對連接環焊接用銷釘加以固定。

圖5 不同廠家的連接環對比

1.4.3 內導輪故障

內導輪與鏈條接觸是直接接觸，鏈條想帶動導輪轉動只能在鏈條較緊、爐渣適合、鏈輪油封內沒有異物的情況下正常旋轉。然而，目前由于部分水下導輪運行卡澀，致使斷鏈檢測無法投用，為撈渣機運行埋下隱患。造成內導輪卡澀的原因在于密封面密封效果差，若在密封面可以采用雙層凹式多重密封，2道密封和旋轉輪體及軸有機結合，既相對運動，又相對密封[3]，確?；以贿M入軸承腔內，從而減緩由于鏈輪卡澀造成斷鏈無法檢測的隱患。

2 設備的維護與保養

2.1 日常維護的重點

(1)撈渣機在運行期間定時巡檢環鏈與鏈輪的嚙合、環鏈接頭、刮板與環鏈的連接、液壓系統中油箱中的油位等情況，減速機連續工作每半年更換一次潤滑油(L-TSE46)。設備長期停運后再投運時，必須更換新機油。

(2)液壓油的補充與更換，液壓油箱必須保持正常油位(油標中心線位置)，液壓油隨著運行時間的延長，會損耗或失效，應及時補充或更換。

(3)滾子鏈應每星期涂一次鋰基潤滑脂。

(4)導輪內每月注入一次3號鋰基潤滑脂(應加滿軸承腔)。加油時可打開軸承蓋用加油槍注射，當導輪輪齒磨損嚴重無法保證與鏈條的正常嚙合時，易造成脫鏈現象，應及時更換新的鏈導輪。鏈導輪采用螺栓等緊固件固定于輪轂上，更換前應先脫開鏈條。

(5)拆減速機上的鏈輪時不能用錘頭打擊，要用專用工具。

(6)裝減速機上的鏈輪時，應采用加熱法(溫度1 000 ℃)。

(7)更換圓環鏈條時，左右兩鏈條應搭配，其長度誤差≤30 mm。

(8)刮板磨損后，可用“堆焊焊條”堆焊，堆焊高度4 mm。當刮板磨損嚴重無法保證與環鏈的正常連接，有脫落的趨勢時，應及時更換新的刮板。更換時，先降低刮板的運行速度，并卸壓液壓裝置降低張緊油缸的高度使鏈條處松弛狀態。然后拆下渣池上面的蓋板，在上面拆裝刮板(需暫停機，完成一個刮板更換后再開啟，注意刮板上耐磨條的方向)。如因操作不熟練整個過程歷時較長時，更換完幾個刮板后讓撈渣機運行一段時間以清除槽體內存儲的爐渣，然后再更換其余的刮板。

(9)設備每年涂一遍面漆。漆膜厚度≥0.2 mm。

(10)內導輪及托輪每年小修時應清洗軸承腔，重新加滿3號鋰基潤滑脂(形成油墻以保護軸承免受灰水侵襲)。

2.2 啟動前的檢查

(1)檢查各連接部位(驅動機構、拖動機構及各導向輪組、張緊油缸支座、拖動鏈輪、各導向板等)連接螺栓是否已緊固。

(2)檢查所有刮板是否已安裝到位，刮板方向是否正確，接鏈環方向是否正確，接鏈環鎖緊銷是否已裝配到位。

(3)檢查蓋板蓋好，防止蓋板掉入池內影響鏈條正常運轉。

(4)檢查氣動蝶閥氣源壓力符合要求(0.5～0.7 MPa)，蝶閥關閉。

(5)減速箱內潤滑油符合規定，油位正常(1/2～2/3)。

(6)各鏈輪軸滑動軸承座均已注油潤滑。

(7)打開新鮮水補水手閥，渣池內液位已建立至60%。

(8)鏈條張緊液壓系統、逆時針旋轉壓力表開關將其打開、逆時針旋轉溢流手輪，使液壓系統處于卸壓狀態、順時針旋轉溢流閥手輪，逐級升壓至使用壓力、檢查各連接部位是否有泄漏。

(9)檢查鏈條、鏈輪沖洗水投用正常。

(10)檢查渣池氣力攪拌壓縮空氣手閥打開，攪拌投用正常。

(11)確認振動篩單機試車完成，具備投用條件。(12)確認撈渣機主電機變頻器調試正常。

2.3 注意事項

(1)撈渣機運轉之前一定要檢查清理渣池里面大塊的遺留物。

(2)撈渣機運轉之前一定要把張緊裝置的張緊余量放到最大(切記不可將將余量調整到飽和狀態)。

(3)液壓油管路和油缸的進出口連接前一定要讓油管路壓出油后在擰緊在油缸上，防止油管路有異物和空氣存在影響液壓效果。

(4)一般情況下，為便于調節撈渣機流量使設備運行在合理狀態，旋鈕開關應置于變頻位置。當變頻器發生故障時可將置于工頻位置，以防撈渣機運行故障而停機。

(5)變頻器聯機調試后，已經將頻率變化范圍設置在0～50 Hz，不要隨便修改，否則會超出機械設備本身的允許范圍。

(6)變頻器本身具有變頻器超溫和過載保護功能，當長時間過載后會自動降低頻率，降壓低速運行直至無輸出。遇到該情況時，必須按電控柜上的停車按鈕，使設備停機，查明過載原因并排除故障后再運行。

3 結語

撈渣機作為氣化灰渣處理的一個重要機構，維護好撈渣機的正常運行對氣化爐“安穩長滿優”的具有重要的意義。本文從撈渣機的實踐中運行的情況進行分析，針對撈渣機斷鏈現象從沖洗水、設備原因進行深入探討，得出以下幾點結論：

(1)沖洗水并不是解決主動輪卡鏈條的主要措施，但是能減緩鏈條及主動輪的磨損速度，而造成主動輪卡主要原因在于鏈條張緊裝置太緊。

(2)刮板運轉的速度過快，會造成鏈輪磨損，出現磨損后的鏈輪易卡住回程鏈條，便出現鏈條間斷性抽搐異響，而造成減速機運行不穩定，出現斷軸現象，或連接環受力不均而導致脫銷或斷裂，撈渣機電流波動。

(3)盡量要減少鏈條連接環的數量，并對連接環焊接用銷釘加以固定。此外還需要加強日常的巡檢和設備的維護保養，進一步延長撈渣機的運行周期，鏈條的使用壽命，提出了日常設備巡檢注意的事項和啟動前檢查的事項。