李振家
（陕西未来能源化工有限公司，陕西 榆林719000）
［摘 要］陕西未来能源化工有限公司多喷嘴水煤浆加压气化装置设有8台气化炉（六开两备），配套8台捞渣机。针对捞渣机圆环链结构性缺点等造成的圆环链磨损拉伸致故障率高、运行周期短、检修费用高等问题，经调查与研究，制定设备改造方案：以模锻链及其配套轮系替代圆环链及其轮系，增大其受力面积，且模锻链销轴处设置密封结构，基本上可避免灰渣浸入而致的磨损，从而可延长链条的使用寿命；改造水下导轮轴封形式，用免冲洗机封替代油封组合密封，以延长水下导轮运行周期。此两项技改实施后，降低了捞渣机运维成本，保证了捞渣机的长周期稳定运行，可对“进口备件国产化”起到积极的引领及示范作用,并消除了气化系统的生产隐患。
［关键词］多喷嘴水煤浆气化装置；捞渣机；圆环链；水下导轮；问题分析；优化技改；模锻链；免冲洗机封
［中图分类号］TQ545 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）03-0051-03
0 引 言
兖矿集团陕西未来能源化工有限公司（简称未来能化）多喷嘴水煤浆加压气化装置设有8台气化炉（六开两备），配套8台捞渣机，担负着气化废渣的处理工作，其运行稳定与否直接关系着整个系统的运行周期及生产状况。从系统设备布局来看，原工艺设计时因考虑环保及清洁文明生产方面的要求，未设计直排渣池，而是2台捞渣机之间通过旁路互联保障气化炉的正常排渣。这种设计有一定的独到之处，但总有意外情况发生，实际运行中出现过一些状况，例如：相联通的两系统同时运行的工况下，当一台捞渣机出现问题通过联通管（下渣管三通阀）切换至另一台捞渣机时，可能由于渣量大使得原本正常运行的捞渣机因超电流而跳车，为避免跳车系统只能降负荷运行；另一种情况是，相联通的捞渣机正处于检修状态而无法切换，被迫停车倒炉，给气化装置的生产造成较大损失和被动。从设备结构形式来看，捞渣机主动轮与圆环链配合因结构形式形成“提升式”链传动，其配合接触面积小、压应力大的同时伴随滑动摩擦，链条、主动轮磨损严重，尤其是随着系统“扩产增容”的实施［通过委托设计单位充分核算工艺、设备原始设计情况，在保证安全的前提下给出系统最高产能的建议，然后未来能化根据系统的生产实际于2020年逐步进行调整，包括：煤浆浓度由58%提升至62%，单台气化炉精制气（即净化气或精制原料气）产量由约130 000 m3/h提升至140 000 m3/h、单烧嘴氧量由12 500 m3/h提升至14 500 m3/h，系统压力由3.8 MPa提升至4.0～4.1 MPa，等等］，工艺条件变化（系统负荷高、渣量大）后，捞渣机长期处于高负荷运行状态，即捞渣机结构形式及工况方面的原因使得其运行中不可避免地出现磨损拉伸而造成两端链条不等长，进而导致刮板倾斜、链条脱轮等故障，以及链条主动轮磨损速率加快而使用寿命大幅缩减的问题，若维持现状使用，则会使系统的安全、稳定运行受到极大的困扰及带来不确定性。简言之，捞渣机圆环链与其配套轮系传动方式已不能适应新的工况，成为系统长周期稳定运行的主要瓶颈问题。
为避免上述各类事故的发生，提高捞渣机运行的可靠性，有必要通过优化技改逐步消除不良影响因素及隐患，提升捞渣机运行稳定性以促进其运行周期的延长，尽量减少或避免事故发生，从而实现系统的长周期、稳定运行。以下对有关情况作一简介。
1 捞渣机圆环链结构性缺点分析
高耐磨圆环链因其结构简单、较强的耐磨性及较长的使用寿命等特点，使其成为捞渣机使用的主流应用链条，是捞渣机的核心部件。但由于圆环链结构特点及运行环境（气化渣硬度高、渣水具腐蚀性）等方面的原因，使得链条及配套轮系运行中易磨损而出现链条拉长、两侧刮板偏斜、脱链甚至断链、运行周期短等状况。经总结与梳理，捞渣机圆环链主要缺点如下。
（1）运行结构缺点：平环与立环由圆钢卷制加工，二者平、立连接配合处形成点接触，运行中链条浸泡于渣水中，经过主动轮、回程耐磨板、托轮时产生抖动起伏并伴有滑动摩擦，受力过于集中，加剧接触点渗碳层磨损；圆环链与主动轮配合运行过程中因其结构特点，链节与主动轮弧面接触传动形成“提升式”链传动，接触面积小、压应力大，易导致局部磨损严重，长时间运行磨损后同时伴随滑动摩擦，圆环链的接触点磨损、自身制造偏差积累及链条磨损后自身拉长等原因造成双边链条的不等长、刮板跑偏、脱轮甚至断链等常见故障出现。
（2）结构属性缺点：不可拆卸，链条磨损拉伸后需气焊截取链节再接链环恢复，检修时间长，备件费用高，且对系统稳定运行影响大。
2 改造的必要性
捞渣机圆环链由于其结构特点，其磨损特性突出——由于受力点集中，长期运行后两链节点接触处表层热处理耐磨层快速磨损，运行一段时间（3～4个周期，约9 000 h）后抗拉能力减弱而链条拉长，当涨紧系统不能有效调整时则需截链节调整。圆环链长期运行后，各部位磨损情况加剧恶化，圆环链不断变长，加之两侧链条磨损不一致，造成两侧链条长度不等，涨紧后涨紧轮就会出现一侧高一侧低的情况,当涨紧轮两侧高低相差较大时，刮板通过则会出现一侧刮板铰叉先入较低位置的涨紧轮凹槽中，另一侧刮板铰叉继续升高（上升期间未入到涨紧轮凹槽中）达到最高处，最后落入较高位置的涨紧轮凹槽中，而此时刚好为刮板通过尾部涨紧轮最高位置的时候，由于涨紧机构、拖动机构均为捞渣机主要受力机构，其涨紧机构垂直于捞渣机上底板，受力较大，而刮板与涨紧轮相对运动时为钢性运动形式，此种情况下刮板通过涨紧轮时，总体来看呈现扭曲状态，刮板扭曲导致链条不能及时进入涨紧轮凹槽中，继而出现脱链现象。
捞渣机圆环链与主动轮配合运行，其“提升式”传动方式使得传动链节与主动轮接触点受力集中，运行中伴有些微滑动摩擦等问题时易致磨损加剧，尤其是系统“扩产增容”后，捞渣机链条、主动轮使用寿命大幅缩减。以2#捞渣机为例，原始链条（第一套链条）使用周期为2015年8月—2018年5月，而第二套链条更换时间为2020年7月，统计捞渣机的有效运行时间，第二套链条比第一套链条有效运行时间缩短30%以上，捞渣机圆环链使用寿命明显缩短，备件更换周期加快，检修费用相应增加（所用圆环链为国外进口产品，同类型链条中其质量已属最好，招标价每节310～320元，加配套接链环每套圆环链价值约25万元）。
3 优化技改
更多内容详见《中氮肥》2022年第3期