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摘要：水煤浆气化高压煤浆泵安全稳定运行是气化炉长周期运行的关键，在装置开车以来因对设备的维护缺少技术理论和认知以及设备本身的安全保障和负荷冗余量较小，在运行中经常性的造成一些不必要的事故停车，在不断的摸索中对煤浆泵润滑系统，出口缓冲系统和流量提升的不断改造，现在已能高负荷长周期运行，对装置的稳定性大大提高，对企业带来了良好的经济效益。

关键词：煤浆泵；稳定运行；技术改造；流量提升；提产提负荷

概述 ：贵州赤天化桐梓化工有限公司气化装置为三台单喷嘴气化炉，燃烧室尺寸为φ3200mm和激冷室尺寸φ3200mm等径德士古气化炉；设计压力为6.5Mpa，设计操作温度为1350℃。为后续系统30万吨/年合成氨30万吨/年甲醇提供原料气。装置于2011年11月一次建成投产。水煤浆气化关键设备高压煤浆泵采用德国（feluwa）菲鲁瓦双软管煤浆泵型号为：TGK400-K180-D230HD，流量31-74m3/h，转速19-45转/min，最大压力为1067 bar，配套电机功率为315KW。

工作原理：高压煤浆泵为液压活塞＋软管结构。通过电机驱动减速机由安装在大齿轮上的曲轴（一轴带动三活塞缸，依次对外做功，保证出口流量稳定波动最小）连杆机构转变成动力端的活塞往复运动，通过压缩液压驱动液使软管产生一定的体积变化，软管压缩变形，输送介质的流道呈直线形，介质从进口管路通过单向止回阀，进入软管腔，受到软管挤压后，通过单向止逆阀进入出口管路，送出的流体只与软管内侧和阀门相接触，达到不断向外供料的目的。

作为气化装置最为关键的动设备，高压煤浆泵的的运行直接制约着气化装置的长周期运行，气化装置多次出现事故停车归结于煤浆泵问题的多数出现在煤浆泵的软管破裂、油泵故障、出口缓冲故障导致出口管线晃动大、减速机振动大等原因；所以为消除高压煤浆泵故障引起的非必要停车，特对高压煤浆泵作如下改造。

1、煤浆泵润滑油系统的改造；

1.1高压煤浆泵润滑系统靠煤浆泵曲轴箱内润滑油通过润滑油泵送至两端轴承、活塞杆、十字头进行强制润滑，油泵运行是煤浆泵运行的必要条件，如果油泵故障不能正常供油，则煤浆泵必须停车（保证泵活动部件的润滑不因干摩擦引起设备损坏），气化炉停车。

1.2从开车至今因煤浆泵油泵故障气化炉停车事故达7次之多，大多数情况下处理好油泵后启动煤浆泵气化炉连投；气化炉非必要的运行中断，后续系统生产负荷直接减半，给生产带来了不必要的损失及存在极大的安全隐患。

1.3为保证煤浆泵正常运行不因油泵跳车而导致煤浆泵停车，所以对其做如下改造，增设一台油泵，互为备用，提高煤浆泵运行的稳定性及安全性。

1.4改造后的操作；

1.4.1油泵命名为主辅泵（主泵：原来老油泵，启动按钮在现场原仪表控制柜；辅泵：新增加的油泵，启动按钮在新增装的启停按钮盒上；主辅泵的备用切换在新装的现场PLC控制柜）；

1.4.2主辅油泵互备，其中运行油泵无运行信号时备用泵自启动；

1.4.3任一油泵运行时出口压力＜0.2Mpa时备用泵自启动；

1.4.4两油泵都无运行信号时煤浆泵停车；

1.4.5运行主泵时要备用油泵，选择切换开关要投辅；运行辅泵时要备用油泵，选择切换开关要投主，油泵方能得到备用；

1.4.6若事故状态下油泵自启动后，将切换开关切到切除位，可停任意一台油泵（停油泵时要确认需要运行的油泵工作正常，否则会造成无油泵运行信号误停车）；事故油泵切出检修，或检查无问题后按上述操作互为备用。

1.5改造后取得的效果；在油泵改造如若遇到煤浆泵油泵故障时可以在线切换油泵检修，避免无油泵备用而停车，同时可以防止煤浆泵油泵电机（有运行信号而实际上油泵未运行）导致煤浆泵的各润滑点在缺少润滑油的情况下依然运行而损坏设备。

2、煤浆泵出口管线立式缓冲罐改球形缓冲罐；

2.1在煤浆负荷提升后，煤浆泵出口管线振动增加明显，给系统安全运行带来了一系列的危害主要有以下几个方面。

2.1.1主要表现在框架一楼至六楼管线晃动大，通过强行固定，最终托架和支架也随之大幅摆动（振动传递到楼层存在较大的危害）；

2.1.2煤浆管线在气化炉炉头（7楼）煤浆回流阀XV1301和煤浆进料阀XV1302阀门晃动较大，导致在运行过程中执行机构和气缸摆动大，存在仪表线脱落和气缸损坏的安全风险；

2.1.3煤浆管线流体不稳定导致进入气化炉烧嘴处脉冲较为明显，烧嘴噪音较大，带动气化炉体轻微晃动；在原设计的缓冲罐不能正常缓冲，不能保证出口流量稳定，给气化炉安全运行带来极大的威胁；如炉头烧嘴晃动可导致炉头烧嘴大法兰经常性泄漏；阀门执行机构摆动可导致仪表接线松动和执行机构损坏气化炉误跳车；

2.1.4管线长期振动导致焊缝拉裂煤浆泄漏气化跳车甚至带来煤浆管线或氧管线拉裂从而水煤气反窜装置的爆炸安全风险。

2.2鉴于上述运行工况，为彻底消除煤浆泵出口管线振动问题，通过查阅设计技术资料，立式缓冲罐氮气球囊体积较小缓冲能力差；泵出口管线振动大尤其在煤浆泵出口立式氮气缓冲罐氮气漏气压力不足，或球囊有破损时起不到缓冲作用；在缓冲罐底部                                       （氮气球囊外侧和主管线软管外侧连接之间的菌型阀也是易损件，若损坏在正常运行时阀门处于关闭状态，也起不到缓冲作用；

立式氮气缓冲罐使用效果差，几乎气化炉每个运行周期停车检修时都需要更换，检修工作量大，备品备件消耗量大，所以通过技术改造；将原有的立式改为0.091m³两个球型缓冲罐；见下图2；

2.3技改后取得了明显利于生产运行的效果。

2.3.1煤浆管线缓冲能力明显增强，煤浆泵出口管线几乎无晃动；

2.3.2气化框架7楼XV1301和XV1302阀门执行机构摆动消失；气化炉烧嘴异常脉冲声响消失；

2.3.3烧嘴摆动和气化炉本体摆动消失；

2.3.4消除了因缓冲效果差引起的管线应力，和烧嘴长期晃动带来的烧嘴大法兰泄漏的安全风险；

2.3.5出口缓冲装置技改后运行时间是以前缓冲罐的7-10倍，大幅减少了检修的工作量和备品备件的消耗。

3.煤浆泵流量提升改造

3.1随着生产装置产能不断提升，气化炉投煤量不断增加，后续合成氨和甲醇提产提负荷的需求，自2020年以来运行72m³/h，2022年运行75m³/h，煤浆泵运行已达到设计最高负荷，随之表现出较多的设备运行问题。

3.1.1在高负荷下转速较高，减速机和主电机异响声较大；

3.1.2减速机振动较高达7mm/s，其各零部件磨损较快，电机的振动值也上涨较多成为生产运行的威胁；

3.1.3高负荷时减速机的油温较高，夏天环境温度较高时减速机温度达83℃；

3.1.4液压控制单元经常性出现问题，排气补油阀动作频繁，且撞击声较大，缸体声音异常；

3.1.5液压活塞填料函经常性漏油，造成现场漏油环境卫生差和检修工作量大。

3.2在现有75m³/h负荷下，为了能实现气化炉负荷提高稳定运行，还能使高压煤浆泵转速降低，降低其减速机振动值消除油温高，并消除高压煤浆泵其他异常情况，稳定泵运行工况。同时随着装置产能不断提升，煤浆泵的打量已经不能满足现有装置生产负荷，经多方面论证在现有泵的条件下较低的投入对其泵的活塞直径进行改造，投资成本低，效果明显。

3.3流量提升改造技术依据；

3.4高压煤浆泵流量提升改造，主要对泵体进行了活塞更换、活塞腔尺寸修改、填料函及辅助密封件进行了更换，为检验泵的安装质量及运行工艺参数的校核，特做水压试验对其进行检查。

3.5在试验过程中主要对煤浆泵实际打量及出口压力和机械性能进行检查，流量及试验性能参数见附表；

3.6机械性能在试验过程中在流量提到80m³以上和出口压力在6.5Mpa，减速机声音正常，经现场继续试运行，本次试车泵出口流量最高试到87.3m/h（FT1301流量），出口压力7.47MPa，电流437.5A，在同样打量下（75m³/h）改造后煤浆泵转速比改造前约下降280转；泵的性能与改造技术方案较为相符。

3.7 泵改造后为安全起见煤浆泵安全阀的起跳压力也由以前的13Mpa调整为8.5Mpa，在泵性能试验时已做试验验证，起跳压力符合设定值。

3.8根据现气化运行情况及投料安全起见，煤浆泵投料仍然按照36m³/h设定，但最低流量（泵可调）设置为32m³/h。根据改造后流量性能对应表设置转速及转速流量。

3.8.1上述试验数据根据泵出口流量计FT1301实际值（此流量计试泵前多次流量显示与泵实际转速流量较为一致，测量值相对准确）；泵改造后通过两次不同情况水压试验数据收集得出FT1301流量与转速流量比值为1.25的系数比例关系；也符合活塞直径改造后最大流量74（改造前最大流量）*1.25=92.5m³/h技术参数；

3.8.2经理论计算改造前后计算转速流量比值为1.244与实际试验1.25很接近，且在对应转速下与试验实际流量很吻合，因此可以通过理论计算转速设定对应转速下的转速流量；

3.8.3在泵扩容改造后，高压煤浆泵转速流量提高至正常生产负荷75m³/h时，其变频器转速由1420r/min下降至1140r/min，冲程数减少，高压煤浆泵的主电机和减速机运行异响则大幅下降，设备振动值也有所改善；

3.8.4改造后通过水压试验试车验证，泵工艺技术参数与改造预期设计值基本吻合，在出口压力6.9MPa，泵出口可正常输出92m³/h流量。但在最高工况下主电机和减速机振动值还是存在偏高现象。

结束语：

水煤浆高压煤浆泵稳定运行和技术改造对水煤浆气化工艺有重大深远的意义，此关键动设备也是国内多家大型煤化工关注的重点运行的难点；通过加强煤浆泵备品备件的定期更换，运行维护等，现因煤浆泵导致在运行过程中的停车基本消除，可见气化装置的长周期稳定运行，关键设备改造和维护至关重要。加强工艺技术管理的同时对润滑油系统技改，泵出口缓冲罐的改造和流量提升的扩容技改，使设备运行的稳定性大幅提升，装置因煤浆泵故障原停车的概率大幅降低，有效提升了企业生产过程的控制，提高了企业的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]菲鲁瓦软管隔膜活塞泵操作与维护手册，TG400/400-K200-DS230HD；

[2]GB/T8543-1987验收中齿轮装置机械振动值得测定；

[3]路光彬，FELUWA（菲鲁瓦）高压煤浆泵常见故障判断。山东化工，2012第8期；

[4]李义华，罗雪 德士古气化装置运行初期存在问题与解决措施。广州化工，2011年39卷第9期.

作者简介：

郑晓姣（1985-），男，汉族，陕西安康人，本科，职称：工程师，研究方向：大型深冷空分及水煤浆气化工艺运行管理。