朱新平，左昌
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］伊犁新天煤化工有限责任公司气化系统设有22台碎煤加压气化炉（十八开四备），每台气化炉顶部配置1台煤锁，煤锁标高约30 m、重量约32 t，实际生产中煤锁阀门由于频繁启闭等而故障率高，需周期性拆检，而传统检修作业存在诸多不足。经分析与探索，开发出一种集成轨道水平移运、液压同步顶升与机械牵引锁定功能的模块化煤锁检修小车系统，可将煤锁阀门检修由原本30 m高度的垂直吊装作业转化为100 mm顶升后的水平平面内移动作业；2025年10月1套煤锁检修小车系统得到首次应用，其安全性、经济性、检修效率及可靠性得到工程应用验证，并成功复制应用于1台气化炉灰锁（灰锁重量约34 t）阀门的检修（煤锁检修小车系统、灰锁检修小车系统计划分别于2026年8月、2027年8月大修期间推广至其余21台气化炉），可为业内提供一些参考与借鉴。
［关键词］碎煤加压气化炉；煤锁阀门故障；煤锁检修小车系统；总体方案设计；关键部件设计；安全防护与控制；应用案例；效益分析
［中图分类号］TQ545 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）04-0017-04
0 引 言
伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化）20×108 m3/a煤制天然气装置于2017年3月投产，总体运行情况较好，其气化系统设有22台赛鼎工程（鲁奇）碎煤加压气化炉（正常生产中气化炉十八开四备），设计操作压力3.3～4.0 MPa；每台气化炉顶部配置1台煤锁（通过法兰与气化炉直连），其规格为Φ3 000 mm×85 mm×4 600 mm，煤锁标高约30 m、重量约32 t，主体材质为Q345R。由于碎煤加压气化炉煤锁阀门频繁启闭（1个加煤周期约15～20 min）且受煤矸石磨损，其密封组件属高故障率部件，煤锁阀门故障约占气化炉非计划停炉次数的30%以上，需周期性拆检（新天煤化在运气化炉煤锁阀门拆检周期大致为210～270 d）。当煤锁阀门出现故障时，传统检修工艺依托框架顶部电动葫芦的垂直吊装将重达约32 t的煤锁整体从气化炉顶部法兰吊离并垂直下放至地面检修平台作业，存在高空坠落风险大、作业通道干涉多、设备故障概率高等系统性安全隐患，费时费力，检修工作量大且成本高。
基于工程实际需求，经分析与探索，新天煤化开发出一种集成了轨道水平移运、液压同步顶升与机械牵引锁定功能的模块化煤锁检修小车系统，该系统通过结构创新，将煤锁阀门检修由原本30 m高度的垂直吊装作业转化为100 mm顶升后的水平平面内移动作业，从根本上重构了煤锁阀门检修作业的安全边界。据新天煤化的实际应用数据，从安全性、经济性、检修效率及可靠性进行量化对比分析与综合效益评估，结果表明，该系统不仅完全消除了吊装坠落风险，还将单次检修作业时间缩短了约60%，显著降低了检修人员劳动强度，缩短了煤锁阀门故障导致的气化炉停车时长，可为同类或类似高压容器在狭窄框架内安全检修提供一个可复制、可推广的工程化解决方案。以下对有关情况作一介绍。
1 背景情况
1.1 研究背景与意义
碎煤加压气化系统运行的稳定性直接关系到煤制天然气装置等煤化工装置运行的经济效益与安全环保水平。煤锁作为连接常压煤仓与高压气化炉的关键压力容器，承担着间歇式密封加煤的关键功能，其工作环境恶劣（高压、含尘、温差大），内部锥形阀等运动部件故障率居高不下。据统计，新天煤化煤锁阀门故障约占气化炉非计划停炉次数的30%以上，成为制约气化系统长周期运行的突出瓶颈问题。
传统检修工艺要求将重达约32 t的煤锁整体从气化炉顶部法兰吊离，并垂直下放至地面检修平台，此过程完全依赖气化框架顶层（约30 m高）的桥式或电动葫芦起重机。然而，气化框架内部空间结构复杂，管道与设备林立，吊运通道极为狭窄，加之起重机长期处于高负荷、间歇性工作状态，其机械与电气系统的可靠性面临严峻考验。业内已发生多起因电动葫芦齿轮箱故障、制动失灵或钢丝绳异常断裂导致的煤锁瞬间坠落事故，造成气化炉法兰面损毁、周边管线断裂等严重后果，经济损失巨大，安全风险极高。因此，开发一种能够规避高空垂直吊装、实现煤锁在气化框架原位或近距离安全高效移运与定位的专用检修装备，具有迫切的工程需求与重大的安全价值。这不仅是一项技术改造，而且是一种对高风险检修作业模式的根本性革新。
1.2 国内外研究现状
目前，针对大型、重型设备在受限空间内的移运与定位难题，国内外主要研究方向集中在特种起重机械、液压提升装置和轨道运输系统三方面。
1）特种起重机械。如低净空桥式起重机、柔性组合式悬挂起重机等，虽能提高空间利用率，但仍无法摆脱垂直吊装的基本作业模式，本质风险未变，且需对现有气化框架结构进行大规模改造。
2）液压提升装置。如液压顶升推拉系统，在大型结构物平移（如建筑物整体迁移）中应用成熟，其同步控制精度高、承载能力大，但在化工装置管线/设备密集框架内，针对特定设备（如煤锁）的集成化、模块化、可快速拆装的专用解决方案未见系统性报道。
3）轨道运输系统。轨道运输系统在厂房内物料运输中应用广泛，但多用于标准尺寸物件；将其与液压顶升技术结合，用于解决不规则、大重量压力容器的精密移运与就位检修，属于交叉创新领域。
现有专利与文献资料中，针对气化炉煤锁检修的专用工具多为局部改进，如用于阀芯拆卸的工装等，而系统性解决煤锁整体移运问题的方案仍属空白。本研究提出的煤锁检修小车系统，正是对液压顶升技术和轨道运输技术的有机融合与针对性创新。
2 煤锁检修小车系统总体方案设计
2.1 设计原则与目标
1）本质安全原则。彻底消除或最大限度降低煤锁高空垂直吊装风险，作业高度（变化）控制在极低范围内。
2）模块化与可拆装原则。系统各部件需便于拆解、运输和在框架平台现场快速组装，不影响框架内其他设备正常运行。
3）高可靠性原则。关键受力部件（如横梁、销轴）安全系数需严格遵循机械设计规范，液压与牵引系统需具备冗余与防失效能力。
4）适应性原则。设计需兼容赛鼎工程、鲁奇等主流碎煤加压气化炉炉型煤锁的尺寸与吊耳接口，并考虑在灰锁（阀门）检修上推广应用的可能性。
5）人机工程学原则。简化系统操作步骤，降低工人劳动强度，提供明确的操作指示与安全确认点。
2.2 系统总体布局与工作流程
煤锁检修小车系统（如图1所示）安装于气化框架第六层（标高约30 m）煤锁所在平台。其核心布局如下。
更多内容详见《中氮肥》2026年第4期