新能凤凰(滕州)能源有限公司是新奥集团控股子公司,其2套36万t/a甲醇装置以煤为原料,采用华东理工大学“对置式多喷嘴水煤浆加压气化”专利技术。该装置共有3台气化炉,每台气化炉配套2台高压煤浆泵,每台高压煤浆泵给气化炉1对烧嘴提供煤浆。
高压煤浆泵是水煤浆气化炉系统的关键设备,是一种软管隔膜活塞泵。该设备型号为ZGL300/250-2K180-4SM 460 HD,制造商为德国菲鲁瓦泵业,主要参数:泵流量22~55 m3/h,正常42.8 m3/h,入口压力0.11 MPa(G),额定排出压力9.6 MPa(G),介质煤浆浓度为58%~65%,浆体密度1200 kg/m3,黏度700~3000 cP,介质温度50~80 ℃,平隔膜、软管材料为丁睛橡胶,曲轴材料锻造合金钢,配套电机功率250 kW。
近期,高压煤浆泵在运行时出现软管及平隔膜破裂,经拆检发现软管裂口呈三角状且断口处齐茬,平隔膜出现一字形裂口。高压隔膜煤浆泵在运行时出现软管破裂,防冻液进入煤浆,随着平隔膜运行的负荷加大,导致平隔膜损坏,煤浆就会进入到活塞缸内与纯净的驱动液混合,并磨损活塞体和活塞缸,同时该泵液压油高压补给系统将会自动向活塞缸内强行补油,导致液压油损失,最终出现整个活塞缸内有大量的煤浆参与到活塞的往复运动,轻者活塞环组件磨损,严重时将活塞缸拉毛、活塞环组件严重磨损,导致液压油泄漏,整个油系统,包括油箱、安全阀和泄漏阀全部是煤浆。
现场检查后发现,驱动液压油油箱油位偏低,而且油质发黑,证明液压油混有煤浆。经分析后认为:软隔膜破裂的原因是煤浆中存在颗粒物等,又加之防冻液装填存在不到位及蓄能器压力波动等;平隔膜破裂的原因是高压驱动液补给造成的;造成驱动液压油压力急剧降低的原因是活塞缸拉毛、活塞环组件严重磨损等。
针对以上原因,采取如下改造措施。
1.改造滚筒筛,定期清洗管路
因为煤浆稳定性差,容易在管道内发生沉积,堵塞入口短节,使煤浆不能进入缸体;或泵的出入口锥形单向阀密封面处钢球碎片、煤矸石等粗粒子卡涩单向阀,使煤浆不能吸入或排出,造成泵不做功。
针对磨煤机钢棒产生碎粒问题,对一、二级滚筒筛进行改造,把筛孔变窄,破碎的小颗粒钢球无法通过筛孔进入煤浆槽,并适当增加了滚桶筛螺旋挡板高度,初步解决了大部分钢球碎粒进入煤浆槽的问题;有效控制煤浆粒度,定期清洗管路,防止煤浆大颗粒在软管下部积累。
2.采用预变形橡胶复合隔膜
采用了耐油、耐磨又具有良好弹性的橡胶,经模具压制成设计给定的曲面,构成了一块完整的隔膜,且具有一定的厚度,以保证有足够的磨损周期,使得隔膜从中心平衡位置向两侧挠曲变形到最大允许挠度时,正好是隔膜的曲面伸展呈盆状,不产生附加的拉伸应力,内应力几乎等于零,大大延长隔膜的使用寿命。
3.安装隔膜破裂报警技术
软管破裂,煤浆进入隔膜室,与防冻液混合,可以通过检测隔膜室防冻液的电导率的变化来判断软管和隔膜的破裂,并接入DCS,仅需0.2 s内有效反馈信号,可以防止事故进一步的扩散。
4.严格控制工艺
严格控制工艺波动,保证蓄能器充装压力,尽量保持设备平稳运行;加强巡检,每天检查泄漏阀工作状态;严格执行润滑管理制度,改进液压油、防冻液添加方法,保证添加的质量和数量,确保油质不受污染。
通过技术改造,延长了气化炉高压煤浆泵的可靠运行时间,设备运行的稳定性、连续性、安全性和可靠性大大提高,维护成本降低,取得了显著的经济效益。