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气化炉烘炉时预热水泵频繁断轴原因分析及解决

[日期:2021-08-16] 来源:《中氮肥》2021年第4期  作者: [字体: ]

王小军,高俊荣

(陕西延长中煤榆林能源化工有限公司,陕西 榆林718500

 

[摘  要]陕西延长中煤榆林能源化工有限公司甲醇装置气化系统采用的是多元料浆气化工艺,气化炉原始开车和正常停车检修后烘炉时,为防止激冷环遭受高温热蚀,需用预热水泵供应预热水对激冷环进行保护。气化系统自20147月投运以来,气化炉烘炉时预热水泵频繁出现断轴,导致预热水供应中断,不仅严重影响激冷环及下降管的使用寿命,而且影响气化炉的正常热备。为此,榆林能化会同预热水泵生产厂家(江苏双达泵阀集团有限公司)认真分析预热水泵断轴的原因,并通过对预热水泵进行技改及入口流速调整成功地解决了预热水泵断轴的问题。

[关键词]预热水泵;频繁断轴;原因分析;吸入口流量;叶轮直径;轴径;技改措施;技改效果

[中图分类号]TH311   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202104-0043-03

 

1    

陕西延长中煤榆林能源化工有限公司(简称榆林能化)甲醇装置气化系统采用多元料浆气化工艺,配置3台气化炉(两开一备,设计工作压力6.5 MPa、工作温度1 320 ℃),预热水泵设计为2台(A/B,一开一备)。

气化炉原始开车和正常停车检修后烘炉时,为防止激冷环遭受高温热蚀,需用预热水泵供应预热水对激冷环进行保护。预热水工艺流程为:渣池中的水通过预热水泵输送到激冷水管线并进入激冷环中形成水膜(以保护激冷环及下降管),激冷水沿下降管下降后进入激冷室,经激冷室进入锁斗,最后进入渣池,然后通过渣池泵送去704灰水处理工段自然散热降温,降温后再通过低压灰水泵输送到渣池中循环利用。

2  预热水泵断轴问题及其影响

榆林能化甲醇装置气化系统自20147月开车以来,气化炉烘炉时预热水泵频繁出现断轴。例如:20189月,在备炉烘炉升温期间,投用预热水泵A输送预热水,当炉温升至876 ℃时,预热水泵A出现断轴,当时操作人员及时发现并联系现场人员启动预热水泵B供应预热水,但当炉温升至1 189 ℃时预热水泵B(运行不到1 d)同样出现断轴,备炉被迫降温,投用事故水在低温区恒温。预热水泵断轴后10 min内支撑板温度上升情况如图1

对投运以来气化炉烘炉时预热水泵断轴情况进行统计:2014年断轴2次、2015年断轴4次、2016年断轴3次、2017年断轴2次、2018年断轴4次、2019年断轴3次、2020年断轴2次,且发现每次断轴前预热水泵电流及输送量均会出现波动,断轴后拆开泵壳检查发现轴断裂位置多在轴与叶轮的镶嵌处或者是轴的变径处,计算得泵轴断裂处的截面积为0.001 1 m2

预热水泵频繁断轴,不仅影响气化炉烘炉的顺利进行,影响气化炉的正常热备,而且影响到气化炉激冷环的使用寿命。在低温区(800 ℃以下)时,预热水泵断轴而致的预热水供应中断对激冷环及下降管的寿命影响较小,但在高温区(8001 250 ℃),尤其是炉温升至1 000 ℃以上时,预热水泵断轴后,预热水供应中断、支撑板温度开始快速上升,激冷环和下降管因突然断水而遭受高温热蚀,其金属材料性能受到影响,这对激冷环及下降管具有很大的损伤。因此,解决预热水泵断轴问题至关重要。

3  原因分析

3.1  泵轴材质

3.1.1  泵轴材料成分分析

榆林能化气化系统所用预热水泵泵轴材质为3Cr13,其化学成分分析数据见表1。可以看出,预热水泵泵轴材料的化学成分符合国标要求,可以判定泵轴材质不是造成其断轴的原因。

3.1.2  泵轴材料力学性能分析

预热水泵泵轴材质为3Cr13,属马氏体类型不锈钢,经过热处理(920980 ℃淬火,600750 ℃回火)后,具有较好的抗腐蚀性和较高的强度。对预热水泵泵轴断裂位置进行取样分析,其力学性能分析结果见表2。可以看出,预热水泵泵轴材料的力学性能符合国标要求,再次判定泵轴材质不是造成其断轴的原因。

更多内容详见《中氮肥》2021年第4

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