于 雷
(中海石油華鶴煤化有限公司, 黑龍江鶴崗 154100)
中海石油華鶴煤化有限公司年產30萬t合成氨、52萬t尿素,其中氣化裝置采用水煤漿加壓氣化技術,包括3個系統(tǒng),即制漿系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)和渣水處理系統(tǒng)。氣化系統(tǒng)配置3臺氣化爐(2開1備),爐內壓力為6.5 MPa,爐內溫度為1 350 ℃。
激冷水泵是為氣化爐內部激冷環(huán)提供冷卻水源的關鍵設備,保障氣化爐及爐內零部件在高溫環(huán)境下的正常工作。如果激冷水流量波動,可能引起激冷環(huán)或下降管局部燒穿,進而使得高溫工藝氣體不經水浴降溫,氣化爐本體有變形的重大風險隱患。
激冷水泵原始設計數(shù)據(jù)見表1。激冷水泵泵體見圖1。
表1 激冷水泵原始設計數(shù)據(jù)
(a) 激冷水泵泵頭部位裝配圖
激冷水泵輸送介質為黑水(含少量NH3、H2S、CO2、Cl-),1開1備。激冷水泵啟動7 d后運行效果變差,主要表現(xiàn)在流量下降或波動,振動值變化±0.23 mm,電機的電流上升,軸承溫度升高,不同安裝位置的激冷水泵波動范圍不盡相同。檢修時發(fā)現(xiàn)葉輪、內襯板、進口口環(huán)和軸承等處普遍磨損,備件更換頻繁。激冷水泵運行時需要定時定頻重點看護,造成人工成本高,檢修頻率高造成維修成本高。
根據(jù)激冷水泵運行數(shù)據(jù)曲線、現(xiàn)場巡檢點實測數(shù)據(jù)和近2年檢修檢查情況對比,從激冷水泵本體、附件、工藝條件和周圍環(huán)境進行分析,激冷水泵在生產過程中運行效果差的原因主要集中在3個方面:
(1) 葉輪、內襯板和口環(huán)等部位磨損的原因是黑水介質壓力為6.5 MPa,而且內含固體顆粒(周期性檢修時管道內提取物分析),長期在泵進口壓力設計值高位運行,對葉輪及接觸零部件形成沖刷[1-2]。
(2) 流量下降或波動的主要原因是黑水介質溫度在245 ℃,存在的氣液相對葉輪及接觸零部件形成沖擊;次要原因是冷卻水部分被汽化,造成使用溫度偏高,從而影響泵的輸送[3]。
(3) 振動值上升和軸承溫度高的原因一方面是葉輪受損影響泵的動平衡,另一方面是泵進口管道冷態(tài)和熱態(tài)的溫差比較大,管道應力影響了泵與電機的對中[4]。
綜合3個方面的原因分析,第一要消減黑水介質對水泵本體的影響;第二要消減管道等周邊環(huán)境因素對水泵本體的影響。制定的解決方案如下:
(1) 將葉輪型式更改為開式葉輪并改變葉輪導向。
(2) 擴充水泵進口和出口容積。
(3) 將水泵冷卻系統(tǒng)管道公稱直徑增大至3.33 cm,增加冷卻水壓力。
(4) 委托設計院對以上3點技術改造進行性能計算,確定性能曲線并出具數(shù)據(jù)表。
(5) 選擇1個水泵基礎,挖開至地下1.2 m檢查土方擾動情況,檢查回填土密實程度。
(6) 測量水泵基礎沉降,對水泵基礎進行一次和二次灌漿。
(7) 將水泵進口管道和出口管道進行切割并重新組對安裝。
(8) 對電機進行全面檢查,動平衡復測。
根據(jù)解決方案的思路和架構,實施水泵技術改造工作:
(1) 按設計院數(shù)據(jù)表采購技術改造后的水泵泵體見圖2。
(a) 水泵泵頭裝配圖
(2) 將水泵進行安裝、調試、盤車和性能試驗。
(3) 測量并記錄冷卻水進出口溫度、振動值、軸承溫度、電流和流量。
在煤種與氣化爐負荷都不變的正常生產情況下,激冷水泵技術改造后運行平穩(wěn),運行效果良好,達到了預期效果,既節(jié)約了備件消耗量,又節(jié)省了人力成本,同時對氣化爐的安全穩(wěn)定運行提供了保障。