孔德升,马小刚
[新能凤凰(滕州)能源有限公司,山东 滕州277527]
[摘 要]新能凤凰(滕州)能源有限公司多喷嘴对置式水煤浆气化装置运行初期,高温热水泵存在打量低和频繁烧瓦的问题,严重制约气化装置的安、稳、长、满、优运行。结合系统工艺流程与生产实际,对各类问题进行原因分析,采取一系列优化改进措施后,高温热水泵打量由初期的180 m3/h左右提升至230 m3/h,运行中再未出现过轴承烧瓦事故,气化装置实现了110%负荷常态化稳定运行。
[关键词]多喷嘴对置式水煤浆气化装置;高温热水泵;打量低;轴承烧瓦;原因分析;优化改进
[中图分类号]TH311 [文献标志码]B [文章编号]1004-9932(2021)01-0021-03
0 引 言
新能凤凰(滕州)能源有限公司(简称新能凤凰)2×360 kt/a甲醇项目(3套)气化装置采用华东理工大学与兖矿集团共同研发的具有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化工艺(3台气化炉,两开一备)。在多喷嘴水煤浆气化工艺中,高温热水泵是系统水循环中的核心机泵之一,其在水系统中的作用如下:① 是连接低压系统与高压系统的桥梁,入口连接高温热水储罐,用以对回收热量后的高温热水加压,正常运行时分别作为水洗塔塔盘补水、水洗塔液位补水和锁斗充压用水的输送机泵,其送水量占水洗塔总补水量的70%;② 当黑水循环泵双泵故障时,高温热水泵用于激冷水事故补水,起到保护激冷环和下降管的作用;③ 当紧急停车泄压速率过快时,高温热水泵提供黑水循环泵入口降温用水,避免黑水循环泵汽蚀损坏和激冷水中断。
新能凤凰多喷嘴对置式水煤浆气化装置运行初期,水系统关键设备之一的高温热水泵打量过低,限制了激冷水流量的提高,导致水煤气带灰严重,严重制约了气化炉负荷的提高;同时,高温热水泵轴瓦频繁损坏,多次造成气化装置紧急停车,严重制约了装置的安、稳、长、满、优运行,给企业造成了巨大的经济损失。为此,新能凤凰采取了一系列的措施对高温热水泵进行优化改造,最终实现了气化装置的长周期、稳定运行。以下对高温热水泵运行问题及其优化改进作一梳理与总结。
1 高温热水泵存在的问题及原因分析
1.1 高温热水泵打量低
新能凤凰气化装置高温热水泵为大连深蓝泵业有限公司制造,共6台,分别对应3套气化装置,每套装置的2台高温热水泵一开一备。高温热水泵设计扬程760 m,额定流量245 m3/h,正常工况下出口压力控制在7.5 MPa;备用泵设计有压力自启动联锁,备用时泵进、出口阀全开,当运行泵故障——出口压力降至7.0 MPa时,备用泵联锁启动,保证水洗塔供水的稳定,并避免水洗塔内的高压水煤气反窜入蒸发热水塔而引发事故,高温热水泵出口单向阀旁路设有限流孔板,加压后的高温热水通过限流孔板回流,使备用泵始终保持热备状态。
投产初期,高温热水泵出口流量仅能维持在180 m3/h左右,水洗塔塔盘补水不足,激冷水流量不能提高,曾一度制约气化炉运行负荷的提高;同时,变换高温冷凝液泵频繁出现打量降低问题,拆检其入口过滤器发现细灰堵塞严重,严重时每2 d就需要倒泵清理1次入口滤网。
通过对高温热水泵的运行数据进行分析发现,蒸发热水塔压力受气化炉负荷影响控制在0.60 MPa,在运高温热水泵入口压力低,仅有0.70 MPa,高温热水泵入口压头不足导致其打量不足,并且备用泵备用时泵体有较大冲击声响,大量的高温热水经备用泵出口单向阀旁路孔板回流至在运泵入口,也降低了在运泵的做功效率。简言之,入口压头不足和备用泵热备时的高温热水回流应是高温热水泵打量低的主要原因。
1.2 高温热水泵频繁烧瓦
1.2.1 高温热水泵汽蚀
高温热水泵频繁烧瓦后,对泵进行拆检,发现其叶轮表面存在凹坑;对高温热水泵的设计参数进行检查,发现泵汽蚀余量不足,NPSHa仅有4 m,抗汽蚀能力差。当闪蒸系统工况波动或高温热水泵入口滤网堵塞时,高温热水泵入口压力突然降低,而进入叶轮的水温仍较高,当叶轮吸入口处的压力小于水温下的饱和蒸汽压时,泵就会发生汽蚀。简言之,汽蚀应该是造成高温热水泵频繁烧瓦的主要原因之一。
1.2.2 高温热水泵轴向受力不平衡
高温热水泵为卧式多级离心泵,共有8级9个叶轮;其中,第一级有2个叶轮对称安装,每4级叶轮为1组,2组对称安装,用以平衡叶轮和泵轴的轴向推力。拆检高温热水泵发现,第四级与末级轴套内有灰渣进入,并有明显磨损痕迹。分析认为,高温热水泵第四级出口压力仅3.0 MPa,末级出口压力7.5 MPa,高压差下灰水会从泵出口经轴套回流至第四级叶轮,其冲击力破坏了原有的平衡作用力,会使泵轴因轴向受力不平衡而发生轴向位移。简言之,轴向受力不平衡是造成高温热水泵频繁烧瓦的原因之一。
1.2.3 高温热水泵轴承与轴瓦的顶间隙偏小
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