煤气化装置捞渣机运行存在问题分析及改造探讨

煤气化装置捞渣机运行存在问题分析及改造探讨

杨斌

中天合创化工分公司甲醇部 内蒙古鄂尔多斯市 017300

摘 要： 针对装置捞渣机在运行初期链轮松动、斜升段回链托轨变形、刮板、导轮磨损使用寿命短及张紧机构失灵等故障，与生产厂家从材料升级、结构形式改变等方面进行局部改造，确保设备的安全、平稳运行。

关键词：捞渣机 刮板、导轮磨损 托轨变形 张紧机构

一、前言

中天合创能源有限公司位于毛乌素沙漠腹地，是集煤炭、化工和电力生产为一体的大型煤炭深加工企业，其中化工装置包括360万吨/年甲醇合成及137万吨/年制烯烃装置等，其中煤气化装置采用的是美国GE公司的水煤浆气化技术，14台气化炉，10开4备，单台气化炉投煤量为1500吨(干基)/天。每台气化炉配置青岛四洲生产的GBL/12AXn系列捞渣机一台，总14台，该设备主要用于气化炉排到渣池的粗渣捞出装车外运。开工初期设备运行中间因刮板、驱动轮链齿磨损及链条回程梁断裂、链条张紧系统失灵等原因故障较为频繁，影响装置整个生产系统的连续运行。针对现场捞渣机运行经常出现的问题装置技术人员与相关厂家联系研讨采取材质升级、型式改造等方法进行改造，运转状况得到明显改善。

二、设备简介

中天合创能源有限责任公司（以下简称中天合创）煤气化装置GBL/12AXn捞渣机壳体宽度1.56m，整机长度25m,高度4m。本捞渣机仓体下部全部铺防破碎、防脱落铸石板。链条张紧形式为尾部液压自动张紧，张紧压力设定5MPa（G）,刮板与链条的连接采用无螺栓铰链式连接，内导轮采用可揺开外置内导轮，动力采用防爆变频电机减速机，轴端链轮用链条带动拖动链轮从而把动力传给拖动机构的系统，可实现稳定的无级调速。设备出力：10~35 t/h（干基）连续调节；刮板速度：0.3-3 m/min 连续调节；电机型号与功率：YBP160L-4 15kW，防爆等级dIICT3。锁斗排放的黑水pH值为6.47—6.53，水中溶有少量空气及微量的CO、CO2、H2S、NH3（有气味）以及其它金属离子及含铵盐、甲酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硫化物。

三、捞渣机运行期间的典型故障

1、拖动链轮紧固螺栓松动、链齿磨损造成链条脱链及跳齿，捞渣机停运，严重的造成链条断裂、刮板变形脱落，因此种原因造成设备故障的占设备损坏总数的40%左右（图1）。

图1 捞渣机拖动链轮链齿磨损情况

2、现场斜升段回链托轨采用人字形托轨，底部使用槽钢支撑，槽钢上表面喷涂有耐磨层。汽化炉排渣黑水含有一定量的H2S,对回链托轨产生冲蚀、腐蚀，再加之后期修复施工中焊接质量不过关，经常发生因部分人字托轨变形（图2）、脱落造成捞渣机链条断裂，故障停车。

图2 易变形部位

3、现场捞渣机刮板采用矩形结构，长期运行后因磨损出现破损，渣水会进入刮板内部，增加链条的负荷和磨损，增加链条断裂的风险。刮板铰叉及连接销轴（35#钢锻造淬火）在捞渣机运行期间会出现因腐蚀或磨损脱落，造成刮板脱链（图3）。

图3 磨损后的刮板、刮板绞叉

4、现场水平段回链采用托轮的方式，由于气化炉内部腐蚀环境严重，导致托轮腐蚀严重，同时存在导轮磨损严重以及导轮抱死不转现象,当导轮不转，导轮与链条的摩擦有滚动变为滑动（图4），增加导轮及链条、刮板的磨损，缩短使用寿命，维修周期短，导致工作量大维修费用高。

图4 导轮抱死不旋转增加链条磨损

5、捞渣机链条张紧机构故障

捞渣机现场张紧采用倒提式普通液压张紧，张紧轮轴在捞渣机内部，因长期受渣水蒸汽的腐蚀，张紧轮的密封件及轴承极易损坏，使用寿命短，同时由于张紧导轨及滑座受到腐蚀，使张紧轮轴在张紧过程中出现卡涩、倾斜（图5），严重者会导致链条脱离轮体，造成事故。张紧链轮采用铸造形式，由于铸造工艺的影响，难免会出现气孔等铸造缺陷，易断齿，不耐磨，使用寿命短。

图5 张紧轮磨损及链条脱轨情况

四、针对设备故障采取的改进措施和下一步思路

1、生产厂家驱动轮链齿采用20CrMnTi精密锻造成型，经渗碳热处理，硬度HRC58-62，凹齿链轮分三瓣使用高强度不锈钢螺栓和压板固定于轮毂上。设备运行初期经常发生因紧固螺栓松动造成链条脱链及卡齿现象。经过和厂家及维保单位交流，把凹齿链轮从三瓣改成两瓣结构，安装完成后对紧固螺栓和轮毂进行点焊，虽然增添了检修更换难度，但减少了因链轮松动造成设备的突发故障。针对链齿磨损问题，一是在机头增加了链条冲洗水（图6），避免链条带渣造成凹齿的磨损和腐蚀，二是增加减速机电流高报联锁（18A）,避免因渣量过大造成的设备超负荷运行。

图6 增加链条冲洗水

2、针对捞渣机斜升段链条托轨经常发生变形、脱落造成的设备故障，与青岛昕冉环保设备有限公司技术人员沟通，托轨材质升级为不锈钢人字形铸石板托轨（图7），底部支撑改为不锈钢材质。人字托轨增加耐磨铸石板，能减缓刮板与人字托轨的磨损，延长刮板寿命；另一方面底部支撑改为304不锈钢（图8），因渣水腐蚀损坏的情况也有所改善。2020年6月份我们利用装置大检修的机会对几台捞渣机进行了改造，作业人员盯在现场，严把托轨连接处焊缝的焊接质量，一年多来因托轨损坏原因造成的设备故障明显减少。

图7 不锈钢铸石板托轨 图8 改造后的斜升段人字形托轨结构

3、原来使用的刮板为矩形刮板，因磨损腐蚀等原因故障较为频繁。我们听取改造厂家的建议采用了三角形刮板（图9），一个优点是在保障抗弯强度的前提下减轻了刮板自身的重量，二是刮板堵板高出刮板腹板40-60mm，这样可以在刮渣时渣在槽体的形状呈上部梯形下部为长方形结构，从而使刮渣体积增加15%左右，三是刮板铰叉中心位置前移，有效的增加了刮板运行的稳定性。同时厂家在刮板铰叉与销轴之间采取了凹槽限位防转动措施，销轴（35#锻）采用不锈钢氮化处理。改型后刮板使用寿命得到一定延长，因销轴脱落而造成刮板脱链故障停机的事故减少。

图9 三角形刮板

4、捞渣机链条水平回程采用托轮方式，由于磨损、腐蚀导轮经常抱死不转，增加与链条、刮板的磨损，缩短了链条、刮板的使用寿命。改造厂家建议将水平托轮取消而改用刮板下衬耐磨铸石板结构，我们借鉴兄弟厂家的经验，拆掉三组托轮，用T型导轨铺设链条托轨（图10），改造后减少链条、铰叉与轮系的接触，延长使用寿命。

图10 改造后的水平回程托轨

5、针对捞渣机张紧机构存在的问题，改造厂家也给我们提出了建议，将张紧机构由倒提式普通液压张紧改为上顶的形式。张紧轮轴移到壳体外，使其减少渣水蒸气的腐蚀，提高密封件及轴承的使用寿命，从而提高张紧轮轴的使用寿命。张紧轮更换为无齿轮缘结构，轮体采用铸钢材料，轮缘采用45#钢锻造方式，并进行整体淬火热处理工艺，轮缘和轮体采用分体热装方式；该无齿轮缘式张紧轮在链条磨损严重后或节矩制造偏差较大时具有适应性强、不掉链、导向性好、寿命长、可靠性高等优点。因为装置连续生产的原因此项改造我们暂未实施，但从兄弟厂家改造后的情况看效果明显，会择机实施。

张紧机构的改造厂家给了两种方案（见下图11、12）：

图11 蜗轮蜗杆+螺杆﹢弹簧张紧 图12 液压油缸+螺杆张紧

五、结束语

通过以上一系列措施的逐步实施，很大程度解决了气化装置开工初期捞渣机故障频繁的情况，为气化炉的安全、稳定、平稳运行提供了坚实保障。但设备运行与装置运行环境及日常操作有着紧密的关系，今后还需持续对出现故障进行分析、总结，不断通过改造优化提升设备长周期运行水平。

参考文献：

1、 青岛昕冉环保设备有限公司《捞渣机运行故障分析及技术改造》

2、青岛四洲环保设备有限公司《气化炉捞渣机安装使用说明书》