水煤浆气化装置激冷水泵故障原因分析及解决措施

杜斌斌

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。

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