王多旭

(蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司 陜西蒲城 715500)

1 棒磨機(jī)運(yùn)行中存在的問題

蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱蒲化公司)一期工程700 kt/a聚烯烴裝置的主產(chǎn)品為300 kt/a聚乙烯以及400 kt/a聚丙烯，同時(shí)副產(chǎn)精甲醇、硫黃等。該工程于2010年開工建設(shè)，2014年12月打通全流程，生產(chǎn)出合格的聚烯烴產(chǎn)品，目前處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。該工程氣化裝置選用GE水煤漿加壓氣化技術(shù)，由華陸工程科技有限公司EPC總包，磨煤工段共配置棒磨機(jī)6臺(tái)(5開1備)，設(shè)計(jì)單臺(tái)棒磨機(jī)負(fù)荷120 t/h。棒磨機(jī)主要技術(shù)性能對(duì)比如表1所示。

煤氣化裝置投運(yùn)初期，備煤系統(tǒng)故障頻發(fā)，主要表現(xiàn)為：①筒體頻繁漏漿、跑漿；②棒磨機(jī)氣動(dòng)離合器氣源系統(tǒng)和氣動(dòng)離合器頻繁出現(xiàn)故障；③棒磨機(jī)主減速機(jī)選型偏小，主減速機(jī)多次出現(xiàn)打齒、斷軸情況；④棒磨機(jī)加棒量無法達(dá)到設(shè)計(jì)值，水煤漿產(chǎn)能及質(zhì)量無法達(dá)到要求。

表1 棒磨機(jī)主要技術(shù)性能對(duì)比

2 改進(jìn)措施

(1)將氣源穩(wěn)定的281空壓站儀表空氣用于棒磨機(jī)氣動(dòng)離合器，以降低氣動(dòng)離合器的故障率。2017年4月改造至今，因氣動(dòng)離合器氣源問題引發(fā)的停機(jī)次數(shù)為零。

(2)對(duì)棒磨機(jī)的筒體螺栓密封件進(jìn)行改造，筒體消漏頻次由原來的每日消漏降低至每周1次。

(3)根據(jù)多家棒磨機(jī)供貨商提供的數(shù)據(jù)和煤化工企業(yè)多年來的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得出加棒量占筒體容積22%時(shí)為運(yùn)行最優(yōu)模式的結(jié)論。為此，通過調(diào)整加棒量，并定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，使減速機(jī)損壞問題得以緩解。

(4)根據(jù)美國(guó)AGMA齒輪標(biāo)準(zhǔn)，棒磨機(jī)主減速機(jī)的負(fù)載系數(shù)應(yīng)≥2。H2SH15A減速機(jī)額定功率2 380 kW；電動(dòng)機(jī)功率1 600 kW，額定轉(zhuǎn)速995 r/min；則負(fù)載系數(shù)為2 380/1 600=1.48。H1SH19減速機(jī)額定功率4 861 kW；電動(dòng)機(jī)功率1 600 kW，額定轉(zhuǎn)速995 r/min；則負(fù)載系數(shù)為4 861/1 600=3.03。由此可以判定，減速機(jī)選型偏小是造成棒磨機(jī)頻繁出現(xiàn)故障的主要原因。為此，將4#棒磨機(jī)的主減速機(jī)由原來的H2SH15A更換為H2SH19A，同時(shí)更換匹配的主電動(dòng)機(jī)機(jī)座及主減速機(jī)輸出軸靠背輪，輸入軸聯(lián)軸器由柱銷聯(lián)軸器改成蛇簧聯(lián)軸器。在施工過程中，破除主減速機(jī)、主電動(dòng)機(jī)機(jī)座二次灌漿層，軸系各部件安裝完成后重新進(jìn)行二次灌漿并找平、找正。此外，主減速機(jī)增設(shè)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)將主減速機(jī)的測(cè)溫信號(hào)引入中控監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)棒磨機(jī)主減速機(jī)這一薄弱環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4#棒磨機(jī)主減速機(jī)改造以后，機(jī)組軸系振動(dòng)情況良好(表1)，在高負(fù)荷、接近設(shè)計(jì)工況的條件下運(yùn)行穩(wěn)定；加棒量明顯增加，制得的水煤漿中粗粒子含量明顯下降(表2)，從而有利于煤氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。自2017年4月對(duì)4#棒磨機(jī)主減速機(jī)改造后投運(yùn)至今，因主減速機(jī)損壞而引發(fā)的停機(jī)次數(shù)為零。

表1 4#棒磨機(jī)主減速機(jī)改造后機(jī)組軸系振動(dòng)情況 mm/s

表2 4#棒磨機(jī)主減速機(jī)改造后制取的水煤漿質(zhì)量

3 管道煤漿不確定性分析

集團(tuán)公司根據(jù)美國(guó)黑梅薩煤漿管道的使用經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃建設(shè)國(guó)內(nèi)首條長(zhǎng)727 km的輸煤管道(神木至蒲城)。輸煤管道投運(yùn)后，煤化工企業(yè)可采用2種流程：①通過添加管道煤漿(質(zhì)量分?jǐn)?shù)46%～53%)和一定干煤，在不改變?cè)o料途徑的基礎(chǔ)上增加管道煤漿入口，調(diào)整工藝級(jí)配，經(jīng)現(xiàn)有的棒磨機(jī)即可進(jìn)一步研磨制成合格的氣化用水煤漿；②通過超細(xì)磨工藝制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)63%左右的合格水煤漿。

對(duì)于主減速機(jī)為H2SH15A的棒磨機(jī)，設(shè)備自身質(zhì)量292.5 t，加棒質(zhì)量90.0 t，煤漿質(zhì)量2.0 t，負(fù)荷質(zhì)量384.5 t，煤漿質(zhì)量占負(fù)荷質(zhì)量0.52%。對(duì)于主減速機(jī)為H2SH19A的棒磨機(jī)，設(shè)備自身質(zhì)量292.5 t，加棒質(zhì)量120.0 t，煤漿質(zhì)量2.0 t，負(fù)荷質(zhì)量414.5 t，煤漿質(zhì)量占負(fù)荷質(zhì)量0.48%。因此，管道煤漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和負(fù)荷大小對(duì)棒磨機(jī)自身運(yùn)行的影響可以忽略不計(jì)。

國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心研發(fā)的間斷粒度級(jí)配水煤漿制備技術(shù)可以在常規(guī)制漿技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以使水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高6%～8%。該技術(shù)已完成中試，正在進(jìn)行工業(yè)化示范，尚需進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)線試驗(yàn)驗(yàn)證，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并予以完善。

4 改造方案建議

(1)分期改造設(shè)想和方案選擇

根據(jù)4#棒磨機(jī)的運(yùn)行情況以及制得的水煤漿質(zhì)量，其他5臺(tái)棒磨機(jī)采用分期改造并改用H2SH19A減速機(jī)的方案可行，改造后正常運(yùn)行模式采用4開1備1檢修。

(2)主減速機(jī)改造存在的風(fēng)險(xiǎn)

在施工準(zhǔn)備工作全部完成的情況下，單臺(tái)棒磨機(jī)從停機(jī)到改造完成、具備帶料開機(jī)的時(shí)間為30 d(施工周期為10 d，灌漿料凝固期20 d)，磨煤工段將長(zhǎng)時(shí)間無備機(jī)，其他棒磨機(jī)無法進(jìn)行計(jì)劃性維護(hù)檢修，系統(tǒng)存在因故障而降負(fù)荷運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

5 投資估算和經(jīng)濟(jì)分析

(1)改造費(fèi)用核算(單臺(tái)含稅)

主減速機(jī)(含振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸入軸聯(lián)軸器)50.0萬元、機(jī)座及靠背輪8.9萬元、機(jī)械安裝費(fèi)12.3萬元、土建施工費(fèi)2.0萬元，總改造費(fèi)用73.2萬元。

(2)節(jié)省費(fèi)用

主減速機(jī)改造完成后，棒磨機(jī)運(yùn)行數(shù)量將由目前的5臺(tái)變?yōu)?臺(tái)，因少投運(yùn)1臺(tái)棒磨機(jī)，年可節(jié)省電費(fèi)約374萬元。

(3)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

從經(jīng)濟(jì)性方面看，對(duì)主減速機(jī)實(shí)施改造是可行的。

6 結(jié)論和建議

(1)對(duì)剩余的5臺(tái)棒磨機(jī)實(shí)施減速機(jī)改造。

(2)每臺(tái)棒磨機(jī)運(yùn)行2個(gè)月左右停機(jī)進(jìn)行筒體螺栓復(fù)緊、軸系對(duì)中復(fù)查調(diào)整、氣動(dòng)離合器拆檢、儀表測(cè)量點(diǎn)檢查緊固、螺旋給料機(jī)拆檢等系統(tǒng)性維護(hù)檢修工作，以提高棒磨機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

(3)大修周期一般為5～10年，在主減速機(jī)改造期間，結(jié)合大修周期，引進(jìn)專業(yè)隊(duì)伍檢查棒磨機(jī)主軸瓦和大齒輪、筒體、小齒輪軸、滾筒篩，更換部分棒磨機(jī)襯板，撿出棒磨機(jī)內(nèi)的斷棒及直徑小于45 mm的鋼棒并視實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)充。