罗茨鼓风机转子裂纹产生原因及处理措施

2016-09-14钱毅钢李荣灿钱毅波

河南化工 2016年8期

关键词：罗茨煤制鼓风机

钱毅钢，李荣灿，钱毅波

(河南能源化工集团中原大化公司，河南濮阳　457000)

罗茨鼓风机转子裂纹产生原因及处理措施

钱毅钢，李荣灿，钱毅波

(河南能源化工集团中原大化公司，河南濮阳457000)

罗茨鼓风机04K001是中原大化公司50万t煤制甲醇装置中一台重要设备，该设备在运行过程中出现异常，机壳表面温度过高，解体检查发现罗茨鼓风机转子有3道横向贯穿裂纹，对其进行损坏原因分析并进行修复和系统改造，使罗茨鼓风机04K001在以后的运行中避免了同类事故的发生。

罗茨鼓风机；转子；密封；间隙

0　前言

罗茨鼓风机04K001；型号：ARE-250KHS，主要用于输送易燃、易爆、腐蚀性的气体介质。介质中微粒杂质含量≤100 mg/m3，最大微粒尺寸不得超过鼓风机工作间隙表规定的最小工作间隙的一半。齿轮箱使用N68(SY1230-83)防锈汽轮机油，轴承温度≤75 ℃，进气温度≤40 ℃。

河南能源化工集团中原大化公司(简称中原大化)年产50万t煤制甲醇项目于2006年1月开工建设，2008年5月建成投产。该项目使用了诸多国内外先进技术，煤气化装置采用壳牌(SCGP)粉煤加压气化技术，气化装置设计投煤量2 000 t/d；针对SCGP煤制气的高CO含量，在国内率先使用低水气比、耐硫变换工艺；解决了CO浓度高、水气比较低、变换炉床层热点温度较高(>400 ℃)，甲烷化副反应等比较突出的问题。

为保证变换催化剂的硫化还原和升温，一氧化碳变换系统采用罗茨鼓风机04K001进行氮气循环，使用高压蒸汽(9.8 MPa，540 ℃)加热氮气。工艺上三个变换炉既可串联升温又可并联单独升温的流程。采用氮气循环升温法：①氮气循环量大，升温速度快；②氮气循环量及温度易于调控，可操作性强；③采用H2S硫化还原过程中，H2S利用率高，放空量极低，避免环境污染。罗茨鼓风机04K001在煤制甲醇装置开车过程中运行好坏直接关系到甲醇装置开车是否成功。

1　问题

2015年4月25日，50万t煤制甲醇装置在大修后开车过程中，发现罗茨鼓风机04K001声音异常，振动剧烈且机壳表面温度过高，紧急终止甲醇开车程序，系统隔离，对罗茨鼓风机04K001进行抢修，停车后发现罗茨鼓风机04K001盘车异常沉重，转子和壳体有剐蹭的声响，打开罗茨鼓风机进出口查看，发现罗茨鼓风机两转子有3道明显的贯穿裂纹，两个转子之间有黏着摩擦，转子和壳体以及端面衬板都有不同程度的摩擦。因转子没有备件，甲醇系统又在开车的紧急关头，经分析现场生产的实际情况，决定对罗茨风机转子采取现场临时补救措施，对罗茨风机转子裂纹用氩弧焊进行补焊，用合金钢磨头对焊缝进行修磨，采取红丹粉研磨检查，塞尺进行测量，保证罗茨风机各部间隙符合要求，开启罗茨风机04K001，保证煤制甲醇装置正常开车。煤制甲醇装置运行正常后，停下罗茨风机04K001，隔离并解体罗茨风机进行大修。更换罗茨风机两个转子、两端滚珠和滚柱轴承，轴端机械密封，骨架油封。壳体及两端衬板进行修复处理。

2　原因分析

罗茨鼓风机04K001只有在煤制甲醇装置开车时对系统进行氮气升温，在系统运行正常的情况下处于停机状态。一般罗茨鼓风机两次开机时间间隔较长，罗茨鼓风机入口前段管道在闲置时间管壁生锈，管道内冷凝水不断集结，罗茨鼓风机再次启动运行时，随着气流的冲刷，罗茨鼓风机入口前段管道管壁上的锈蚀物和气体中的杂质随气体进入罗茨鼓风机的腔体内，罗茨鼓风机的转子和转子、转子和壳体、转子和端面衬板的间隙比较小(0.3～0.5 mm)，现场检查测量管道锈蚀物最大厚度0.8 mm，当锈蚀物和杂质进入这些狭小空间时，使转子和转子、转子和壳体、转子和端面衬板之间产生碾磨，转子和壳体温度升高，局部产生过热现象，随着气体进入罗茨鼓风机的还有管道中的冷凝水，遇到转子、壳体的过热部分产生冷激，使转子产生裂纹损坏。

3　处理措施

鉴于以上的原因分析，有针对性对罗茨鼓风机04K001的系统进行改造，消除罗茨鼓风机的故障。

3.1入口管线改造

对罗茨鼓风机04K001入口管线进行改造，在罗茨鼓风机入口增加“Y”型过滤器，及时清理滤网，防止铁锈和杂质进入鼓风机。管线改造后见图1。

图1　管线改造后

3.2增加排放导淋

在罗茨鼓风机04K001入口管线低点处增加一个排放导淋，把管道内的冷凝水及时通过导淋来排放，确保入口管道内没有积液，防止积液随气流进入鼓风机，造成设备损坏。

3.3增加备件、调整鼓风机间隙

对罗茨鼓风机04K001进行解体大修，更换转子、轴承、机械密封等备件。对叶轮和叶轮、叶轮和机壳、叶轮和前后侧板之间的间隙进行调整，鼓风机工作间隙如表1所示。

表1　鼓风机工作间隙　　　　　mm

3.4调整工艺操作步骤

开车前，首先在罗茨鼓风机入口处加盲板，对管道进行吹扫，清理出铁锈和杂质，然后抽出盲板，连接管道再开车。中间要及时排放管道中的冷凝水，防止进入罗茨鼓风机。

4　结论

在煤制甲醇装置运行正常的情况下，把罗茨鼓风机04K001进行解体大修，更换转子、轴承、机械密封等备件。对入口管道进行改造，增加排放导淋和入口滤网，调整工艺操作步骤，对管道进行吹扫、排凝。经过一年四次开停车的运行使用，罗茨鼓风机04K001运行正常。通过调整和改造，解决了罗茨鼓风机04K001非正常情况下转子裂纹的问题，为其它化工设备在生产过程中出现的同类问题提供借鉴。