多元料漿氣化系統撈渣機運行問題分析及優化改造

李 龍，杜 倫，李 驁，王 濤，丁彥斌

(陜西延長中煤榆林能源化工股份有限公司，陜西 靖邊 718500)

0 引 言

陜西延長中煤榆林能源化工股份有限公司(簡稱榆能化)一期600 kt/a煤制甲醇裝置(隸屬于1 800 kt/a煤+天然氣制甲醇聯合裝置，于2014年6月投產)配套多元料漿氣化系統(配置3臺多元料漿氣化爐，兩開一備)，多元料漿氣化爐內反應中生成的熔渣進入激冷室水浴冷卻后沉降，經破渣機破碎后排入鎖斗，大部分灰渣沉降至鎖斗底部，鎖斗中的灰渣定時(排渣周期一般約30 min)排入渣池，下料管(DN300)插入撈渣機水槽內，形成一個嚴密的封閉系統，渣水直接流入撈渣機渣倉中，經緩沖沉淀后，運動的撈渣機刮板將灰渣撈至機體外渣倉，再用渣車運走。榆能化一期多元料漿氣化系統配套撈渣機為刮板撈渣機(兩開一備)，具有易于運輸和現場安裝/維護方便、出渣效率高、不易出現結焦卡澀等優點，屬于現代大型火電廠及水煤漿氣化系統首選除渣裝置。

刮板撈渣機主要由機體總成、刮板鏈條總成、導輪總成、托輪總成、鏈輪主軸總成、尾輪總成、驅動裝置、液壓張緊裝置總成、粗渣斗及電氣系統等組成。榆能化一期多元料漿氣化系統配套撈渣機，設備出力(額定)8～55.2 t/h(干基渣)，正常操作渣水總量63 t/h，刮板速度0.3～3.5 m/min，刮板(有效)尺寸1 400 mm×200 mm，控制形式為變頻控制。撈渣機是水煤漿氣化系統的重要設備之一，一旦撈渣機出現故障，灰渣不能及時撈出，氣化爐不能及時排渣，易造成氣化爐被迫減負荷乃至停車，影響氣化系統的平穩運行。榆能化一期多元料漿氣化系統配套撈渣機自投運以來，運行中出現過刮板脫落、鏈條脫軌、鏈齒故障、內導輪卡澀、粗渣含水率高等問題，經不斷摸索與嘗試，近年來從工藝優化、操作調整、設備改造等方面采取了一系列措施，撈渣機故障率及粗渣含水率明顯降低，不僅滿足了粗渣拉運安全環保方面的要求，而且保障了氣化系統的安、穩、長、滿、優運行。以下對有關情況作一介紹。

1 撈渣機常見運行問題及原因分析

1.1 撈渣機常見運行問題

榆能化一期多元料漿氣化系統配套撈渣機實際運行中多次出現銷子脫落、刮板脫落、鏈條脫軌、托鏈輪卡澀、內導輪卡澀等現象，導致撈渣機不能正常平穩運行，且灰渣含水率較高，在灰渣轉運過程中易出現道路上拋灑渣水的現象，給榆能化的安全環保工作帶來很大的挑戰。

1.2 故障原因分析

1.2.1 銷子、刮板脫落原因分析

撈渣機托輥分為導向托輥和支撐托輥，運行過程中，由于潤滑不到位、液壓張緊裝置左右兩端壓力不均勻，會導致托輥受力不均，托鏈輪軸承受損，出現托輥不轉現象，繼而造成銷子和鏈條磨損、刮板脫落。撈渣機鏈條設計可運行1 500 h，但由于銷子和刮板受負荷變化及與托輥和導輪接觸磨損的影響，同時受到渣水的腐蝕，運行中易出現銷子、刮板脫落問題，造成撈渣機故障頻發、運行周期縮短，維修記錄也顯示銷子和刮板檢修頻次高、檢修耗時長。

1.2.2 鏈條脫軌原因分析

鏈條脫軌原因與銷子、刮板脫落及內導輪卡澀有直接的關系。撈渣機刮板脫落后會導致兩邊鏈條間距在這一區間變短，與兩邊導輪、托輪或驅動鏈輪距離變小是鏈條脫軌、掉鏈的一個重要原因。再者，撈渣機運行一段時間后，當一側內導輪卡澀、不轉時，鏈條與導輪間由滑動摩擦變為靜態摩擦，會加劇鏈環與鏈環接觸點的磨損，使得一側鏈條整體變長，刮板傾斜運行，兩側張緊輪張緊壓力不一致，也易造成鏈條脫軌。

1.2.3 托鏈輪卡澀原因分析

撈渣機原回程托鏈輪采用的是回程通軸托鏈輪，此種托鏈輪傳動方式是軸不動、輪體通過內部軸承傳動，其密封采用唇形油封密封，主要缺點是在排渣不穩定時渣水會漫過托鏈輪，渣水退去后細小的灰渣會黏結在傳動處，久而久之會造成油封密封磨破而灰渣進入軸承腔導致輪體不轉，同時鏈條與輪體間會由滑動過渡變為摩擦過渡，這樣鏈條和輪體都會因為傳動方式的改變而縮短托鏈輪的使用壽命。

1.2.4 內導輪卡澀原因分析

原內導輪軸承為內置型，內導輪軸承室長期處于渣水中，工況惡劣，極易導致軸承進水進渣，從而對軸承造成嚴重的破壞，頻繁發生故障，嚴重影響撈渣機的正常穩定運行。該型內導輪運行中主軸不轉，套裝在主軸上的軸承及內導輪隨鏈條運行而轉動，其損壞的普遍原因及進程為，軸封損壞→軸承腔潤滑脂乳化→補充加注潤滑脂困難→潤滑失效→軸承損壞→內導輪整體損壞。

據內導輪拆檢維修情況，內導輪內部積渣多、易結垢，導輪卡死；另外，內導輪沖洗水支路多，沖洗水流量低、壓力低，甚至因沖洗水管道結垢堵塞而內導輪無沖洗水，渣水進入內導輪[撈渣機內導輪密封水壓力要求為0.1～0.2 MPa(清水)，而實際生產中觀察發現內導輪密封水壓力僅約0.05 MPa]而致撈渣機故障率高。

1.2.5 灰渣含水率高原因分析

榆能化多元料漿氣化爐運行負荷高，撈渣機正常生產時在100%轉速下運行，灰渣在撈渣機斜升段停留時間較短，灰渣在較短的時間內被撈出，撈渣機出料口撈出的灰渣含水率較高，而后續的脫水振動篩又僅能過濾部分渣水，使得裝車時渣水經堆積擠壓在車斗縫隙處形成水流，污染廠內環境及渣車行經道路。當前安全環保管理標準較高，灰渣含水率較高會導致其不得拉運。

2 撈渣機優化改造

總結撈渣機運行經驗，通過查閱資料、參考榆能化二期項目撈渣機運行參數及與業內對標交流，并借鑒一些優化技改措施，榆能化自行對撈渣機實施了一系列優化改造，具體如下。

2.1 托鏈輪結構改造

原回程通軸托鏈輪之傳動方式容易出現問題，升級改造后，采用軸承外置式托鏈輪，其輪體和軸通過鍵連接融為一體，傳動點被改到了渣倉殼體的外側，這樣的傳動點(軸承座)就很難接觸到渣水，不至于因細灰渣將密封處磨破而致軸承抱死不轉，且外置式托鏈輪加油潤滑也較為方便。改造后，托鏈輪使用壽命大大延長，同時也減少了托鏈輪對鏈條、刮板及銷子的磨損，有效減少了銷子、刮板脫落現象。

2.2 內導輪及沖洗水改造

升級改造后，采用側翻式內導輪，內導輪有螺栓緊固在輪座上，輪座由螺栓緊固在焊接于撈渣機倉壁上的法蘭座上，輪座與法蘭座之間有橡膠密封條，輪座的一側焊接在撈渣機倉壁上的銷座間有鉸鏈連接的機構上。側翻式內導輪結構合理，當需拆卸、安裝內導輪時，可以在撈渣機倉壁外操作，且不需要起吊工具，操作方便、簡單，節省作業時間；側翻式內導輪運行時軸承置于軸承座體內，軸承座位于渣倉外，與渣水接觸端在密封結構上采用多道進口油封密封，且油封與軸的摩擦處全部采用拋光加工技術，防止因傳動軸的光滑度低而磨破油封讓灰渣進入軸承腔造成內導輪卡死，內導輪在轉動時從外側可以直接觀察判斷輪體是否轉動；另外，原內導輪沖洗水管直徑為1″，沖洗水管線細且支路多，沖洗水壓力不足，內導輪故障頻發，將沖洗水管線直徑升級改造為2″，且增大沖洗水壓力以保證內導輪的正常運轉。改造后，內導輪運行狀況良好，鏈條與內導輪的滑動摩擦正常，鏈條脫軌現象也得到明顯改善。

2.3 鑄石板鋪設(角度)改造

撈渣機渣池底部及傾斜段底部鋪設有40 mm厚的玄武巖鑄石板以抵抗粗渣的沖擊及渣水的腐蝕，并減小刮板與底板的阻力。原設計撈渣機水平段、斜升段鑄石板為90°鋪設，運行一段時間后，易出現刮板將鑄石板刮起而造成刮板卡死致撈渣機跳車事故。將鑄石板改為45°鋪設后，再未出現過因鑄石板問題導致的撈渣機故障。

2.4 斜升段長度改造

為從根本上解決灰渣含水率高的問題，即使脫水篩停運也能將含水率較低的灰渣轉運，進行了相應的技改：延長斜升段殼體4 m，斜升段殼體刮渣區長度由原9 255 mm增至13 255 mm，斜升段殼體延長后，圓環鏈條和刮板數量相應增加，同時對撈渣機主電機、驅動機構減速機、輸出端雙排鏈輪、脫水振動篩等配套設施進行適應性改造，在滿足現場布置、工況、資金等方面要求的前提下延長刮渣區的長度，降低撈渣機運行速度，讓含水率較高的灰渣在撈渣機內充分瀝水，再經脫水振動篩進一步脫水，從而最大程度地實現節能降耗與環境保護。斜升段技改前后，分別統計1個月內的灰渣含水率數據，技改前灰渣含水率大致在39%～46%，技改后灰渣含水率大致在33%～41%，灰渣含水率下降約5%。

3 撈渣機運行維護要求

(1)減速機每連續工作半年更換1次46#機械油，減速機和液壓站投運后，須保持其正常油位(油位應處于油標中心線附近)。

(2)滾子鏈應1周涂1次鋰基潤滑脂，導輪內每月注入1次3#鋰基潤滑脂，內導輪及托輪每年小修時應清洗軸承腔，重新加滿3#鋰基潤滑脂(加油時可打開軸承蓋用加油槍注射)。

(3)圓環鏈若磨損和拉長不均勻，將影響其傳動質量，當圓環鏈的總體伸長率>5%時，應對鏈條予以更換；若因使用不當造成鏈環單側局部磨損時，磨損至圓環直徑的2/3時應更換鏈條，且須兩側同時更換。

(4)日常注意檢查液壓驅動裝置運行是否正常、張緊裝置液壓站油位是否正常，是否有漏油現象，有無異常的振動和噪音。

(5)撈渣機每小時巡檢1次，對其進行全面檢查，發現異常狀況及時處理，防患于未然或避免事故擴大化。

4 結束語

撈渣機是多元料漿氣化系統的核心設備之一，撈渣機運行狀況的好壞直接影響著氣化爐的長周期穩定運行。榆能化針對一期多元料漿氣化系統撈渣機運行常見故障如銷子脫落、刮板脫落、鏈條脫軌、托鏈輪卡澀、內導輪卡澀等進行了詳細的原因分析，于2020-2022年陸續采取了一系列的優化改造措施，并加強撈渣機日常運行維護與工藝操作調優等。實踐表明，優化改造后，銷子脫落、刮板脫落、鏈條脫軌、托鏈輪卡澀、內導輪卡澀等故障發生頻次大大降低--撈渣機總體故障率下降50%以上，且灰渣含水率平均下降5%左右，既保證了氣化爐的長周期穩定運行，又達到了灰渣拉運安全環保方面的要求，有效提升了企業的經濟效益。