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摘要:水煤浆气化工艺是国内广泛应用的煤气化技术之一。而煤气化装置激冷水泵在生产过程中运行效果差,即在生产参数中表现为流量逐渐降低和振动值增长,在检修过程中表现为检修周期短,检修频率高,叶轮、衬板和口环等零件磨损,分析激冷水泵性能下降的原因并对激冷水泵进行技术改造。应保证流量供应,降低了检修频率,降低了生产安全运行风险。就与此,本文重点的探讨了水煤浆气化装置激冷水泵故障原因,并给出了一些解决方案,以供借鉴。
关键词:水煤浆;泵性能;原因分析;措施
引言
激冷水泵是为气化炉内部激冷环提供冷却水源的关键设备,保障气化炉及炉内零部件在高温环境下的正常工作。如果激冷水流量波动,可能引起激冷环或下降管局部烧穿,进而使得高温工艺气体不经水浴降温,气化炉本体有变形的重大风险隐患。
1激冷水泵简介
激冷水泵是煤制气车间气化单元的重要设备,其相关的工艺流程:将煤浆和氧气经压缩后送入气化炉,在气化炉内经过不完全燃烧后,产生工艺气(CO,H2)和少量炭黑;含有炭黑的工艺气再经过激冷环内高压水不间断地冲洗、过滤,即可清除炭黑,变成清洁可用的工艺气。激冷水泵为激冷环提供高压激冷水,该泵为单级悬臂式离心泵,输送介质为高温、高压碳黑水介质。
2存在的问题
激冷水泵输送介质为黑水(含少量NH3、H2S、CO2、Cl-),2开1备。激冷水泵启动7d后运行效果变差,主要表现在流量下降或波动,振动值变化±0.23mm,电机的电流上升,轴承温度升高,不同安装位置的激冷水泵波动范围不尽相同。检修时发现叶轮、内衬板、进口口环和轴承等处普遍磨损,备件更换频繁。激冷水泵运行时需要定时定频重点看护,造成人工成本高,检修频率高造成维修成本高。
3原因分析
根据激冷水泵运行数据曲线、现场巡检点实测数据和检修检查情况对比,从激冷水泵本体、附件、工艺条件和周围环境进行分析,激冷水泵在生产过程中运行效果差的原因主要集中在以下几个方面:
(1)叶轮、内衬板和口环等部位磨损的原因是黑水介质压力为6.5MPa,而且内含固体颗粒(周期性检修时管道内提取物分析),长期在泵进口压力设计值高位运行,对叶轮及接触零部件形成冲刷。
(2)流量下降或波动的主要原因是黑水介质温度在245℃,存在的气液相对叶轮及接触零部件形成冲击;次要原因是冷却水部分被汽化,造成使用温度偏高,从而影响泵的输送。
(3)振动值上升和轴承温度高的原因一方面是叶轮受损影响泵的动平衡,另一方面是泵进口管道冷态和热态的温差比较大,管道应力影响了泵与电机的对中。
(4)设计原因。在气化炉投料前,洗涤塔压力要求小于0.4MPa(一般为了一次投料成功压力都控制在0.1MPa以下),但从除氧器经洗涤塔给料泵补至洗涤塔的高压灰水温度达到了120℃。由于高压灰水饱和蒸汽压大于泵入口压力,进入洗涤塔的高压灰水就不可避免地发生汽蚀,对泵体尤其是机械密封造成严重损害。另外,为了保证系统中氧体积分数低于0.5%,投料之前需要对系统进行氮气置换。当洗涤塔液位过高时,充入的大量氮气无法进行有效分离,会造成塔内冷水夹带大量气泡。
4解决方案
综合以下几个方面的原因分析,第一要消减黑水介质对水泵本体的影响;第二要消减管道等周边环境因素对水泵本体的影响。制定的解决方案如下:
(1)将叶轮型式更改为开式叶轮并改变叶轮导向。
(2)扩充水泵进口和出口容积。
(3)将水泵冷却系统管道公称直径增大至3.33cm,增加冷却水压力。
(4)委托设计院对以上3点技术改造进行性
能计算,确定性能曲线并出具数据表。
(5)选择1个水泵基础,挖开至地下1.2m检查土方扰动情况,检查回填土密实程度。
(6)测量水泵基础沉降,对水泵基础进行一次和二次灌浆。
(7)将水泵进口管道和出口管道进行切割并重新组对安装。
(8)对电机进行全面检查,动平衡复测。
(9)改進操作方法。正常生产时,除氧器至洗涤塔的水温在125℃左右,尽可能降低洗涤塔的温度是最好、最直接的方法。除氧器的热源主要有脱盐水和净化装置来的低压冷凝液,但是为了保证净化装置液位的稳定和环保的要求,低压冷凝液已基本不再调节,而且为了保障系统水质,精制水不宜减少。经协商,决定在气化炉投料时采用高压灰水泵提供的事故激冷水进行开车,当系统压力升高到0.2MPa后再启动激冷水泵,从根源上消除了泵汽蚀的可能。
(10)提高轴套与节流环之间的同轴度。轴套与节流环之间有较大间隙还发生偏磨。经分析认为主要有两个方面原因,一是轴套与节流环不同轴;二是机泵找正对中不好引起。因此措施一是提高安装质量,在安装时保证轴套与节流环之间的同轴度;措施二是采取热态找正。激冷水泵介质温度为261℃,在冷态和热态时管路、泵体变形量大,导致冷态和热太状况下找正数据相差较大,因此要求安装后机泵找正要在暖泵2h以后再进行。
5电机故障处理
经技术人员在现场进行检查分析,决定对驱动电机与泵体脱开,进行电机单试运行,检查电机运行状况,发现电机振动也比较高,振值达50μm。之后拆卸电机,检查轴承,将电机轴承进行更换,单试合格,振值为8μm。将驱动电机与泵体连接,并按要求进行找正,径向与端面均找正在偏差小于0.1mm。经试泵运行振值为110μm,泵出口阀门打开后振值下降至70μm,仍不合格。
结束语
综合上文可知,在煤种与气化炉负荷都不变的正常生产情况下,激冷水泵技术改造后运行平稳,运行效果良好,达到了预期效果,既节约了备件消耗量,又节省了人力成本,同时对气化炉的安全稳定运行提供了保障。
参考文献
[1]唐宏青.现代煤化工新技术[M].北京.化学工业出版社,2009,45-46.
[2]王永康,李正平,任文平等.Texaco煤气化工艺的影响因素[J].洁净煤技术,2010,16(1):47-48.
[3]丁振伟,王伟.德士古煤气化炉合成气带水问题分析与探讨[J].中氮肥,2003,(3):24-25.
[4]王旭宾.水煤浆气化炉激冷室带水问题的探讨[J].煤气与热力,2000,20(3):197-198.
[5]夏清,陈常贵,姚玉英.化工原理[M].天津:天津大学出版社.2005:335-336.
关键词:水煤浆;泵性能;原因分析;措施
引言
激冷水泵是为气化炉内部激冷环提供冷却水源的关键设备,保障气化炉及炉内零部件在高温环境下的正常工作。如果激冷水流量波动,可能引起激冷环或下降管局部烧穿,进而使得高温工艺气体不经水浴降温,气化炉本体有变形的重大风险隐患。
1激冷水泵简介
激冷水泵是煤制气车间气化单元的重要设备,其相关的工艺流程:将煤浆和氧气经压缩后送入气化炉,在气化炉内经过不完全燃烧后,产生工艺气(CO,H2)和少量炭黑;含有炭黑的工艺气再经过激冷环内高压水不间断地冲洗、过滤,即可清除炭黑,变成清洁可用的工艺气。激冷水泵为激冷环提供高压激冷水,该泵为单级悬臂式离心泵,输送介质为高温、高压碳黑水介质。
2存在的问题
激冷水泵输送介质为黑水(含少量NH3、H2S、CO2、Cl-),2开1备。激冷水泵启动7d后运行效果变差,主要表现在流量下降或波动,振动值变化±0.23mm,电机的电流上升,轴承温度升高,不同安装位置的激冷水泵波动范围不尽相同。检修时发现叶轮、内衬板、进口口环和轴承等处普遍磨损,备件更换频繁。激冷水泵运行时需要定时定频重点看护,造成人工成本高,检修频率高造成维修成本高。
3原因分析
根据激冷水泵运行数据曲线、现场巡检点实测数据和检修检查情况对比,从激冷水泵本体、附件、工艺条件和周围环境进行分析,激冷水泵在生产过程中运行效果差的原因主要集中在以下几个方面:
(1)叶轮、内衬板和口环等部位磨损的原因是黑水介质压力为6.5MPa,而且内含固体颗粒(周期性检修时管道内提取物分析),长期在泵进口压力设计值高位运行,对叶轮及接触零部件形成冲刷。
(2)流量下降或波动的主要原因是黑水介质温度在245℃,存在的气液相对叶轮及接触零部件形成冲击;次要原因是冷却水部分被汽化,造成使用温度偏高,从而影响泵的输送。
(3)振动值上升和轴承温度高的原因一方面是叶轮受损影响泵的动平衡,另一方面是泵进口管道冷态和热态的温差比较大,管道应力影响了泵与电机的对中。
(4)设计原因。在气化炉投料前,洗涤塔压力要求小于0.4MPa(一般为了一次投料成功压力都控制在0.1MPa以下),但从除氧器经洗涤塔给料泵补至洗涤塔的高压灰水温度达到了120℃。由于高压灰水饱和蒸汽压大于泵入口压力,进入洗涤塔的高压灰水就不可避免地发生汽蚀,对泵体尤其是机械密封造成严重损害。另外,为了保证系统中氧体积分数低于0.5%,投料之前需要对系统进行氮气置换。当洗涤塔液位过高时,充入的大量氮气无法进行有效分离,会造成塔内冷水夹带大量气泡。
4解决方案
综合以下几个方面的原因分析,第一要消减黑水介质对水泵本体的影响;第二要消减管道等周边环境因素对水泵本体的影响。制定的解决方案如下:
(1)将叶轮型式更改为开式叶轮并改变叶轮导向。
(2)扩充水泵进口和出口容积。
(3)将水泵冷却系统管道公称直径增大至3.33cm,增加冷却水压力。
(4)委托设计院对以上3点技术改造进行性
能计算,确定性能曲线并出具数据表。
(5)选择1个水泵基础,挖开至地下1.2m检查土方扰动情况,检查回填土密实程度。
(6)测量水泵基础沉降,对水泵基础进行一次和二次灌浆。
(7)将水泵进口管道和出口管道进行切割并重新组对安装。
(8)对电机进行全面检查,动平衡复测。
(9)改進操作方法。正常生产时,除氧器至洗涤塔的水温在125℃左右,尽可能降低洗涤塔的温度是最好、最直接的方法。除氧器的热源主要有脱盐水和净化装置来的低压冷凝液,但是为了保证净化装置液位的稳定和环保的要求,低压冷凝液已基本不再调节,而且为了保障系统水质,精制水不宜减少。经协商,决定在气化炉投料时采用高压灰水泵提供的事故激冷水进行开车,当系统压力升高到0.2MPa后再启动激冷水泵,从根源上消除了泵汽蚀的可能。
(10)提高轴套与节流环之间的同轴度。轴套与节流环之间有较大间隙还发生偏磨。经分析认为主要有两个方面原因,一是轴套与节流环不同轴;二是机泵找正对中不好引起。因此措施一是提高安装质量,在安装时保证轴套与节流环之间的同轴度;措施二是采取热态找正。激冷水泵介质温度为261℃,在冷态和热态时管路、泵体变形量大,导致冷态和热太状况下找正数据相差较大,因此要求安装后机泵找正要在暖泵2h以后再进行。
5电机故障处理
经技术人员在现场进行检查分析,决定对驱动电机与泵体脱开,进行电机单试运行,检查电机运行状况,发现电机振动也比较高,振值达50μm。之后拆卸电机,检查轴承,将电机轴承进行更换,单试合格,振值为8μm。将驱动电机与泵体连接,并按要求进行找正,径向与端面均找正在偏差小于0.1mm。经试泵运行振值为110μm,泵出口阀门打开后振值下降至70μm,仍不合格。
结束语
综合上文可知,在煤种与气化炉负荷都不变的正常生产情况下,激冷水泵技术改造后运行平稳,运行效果良好,达到了预期效果,既节约了备件消耗量,又节省了人力成本,同时对气化炉的安全稳定运行提供了保障。
参考文献
[1]唐宏青.现代煤化工新技术[M].北京.化学工业出版社,2009,45-46.
[2]王永康,李正平,任文平等.Texaco煤气化工艺的影响因素[J].洁净煤技术,2010,16(1):47-48.
[3]丁振伟,王伟.德士古煤气化炉合成气带水问题分析与探讨[J].中氮肥,2003,(3):24-25.
[4]王旭宾.水煤浆气化炉激冷室带水问题的探讨[J].煤气与热力,2000,20(3):197-198.
[5]夏清,陈常贵,姚玉英.化工原理[M].天津:天津大学出版社.2005:335-336.