吳樹桂，王國春，虎維明

(1.恒力石化(大連)煉化有限公司，遼寧 大連 116000；2.兗州煤業(yè)榆林能化有限公司，陜西 榆林 719000；3.中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司化工分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

0 引言

煤氣化在國民經(jīng)濟(jì)中起重要作用。撈渣機(jī)作為氣化裝置的主要設(shè)備之一，在煤氣化裝置中發(fā)揮著舉足輕重的作用。這是優(yōu)化氣化系統(tǒng)水質(zhì)、粗渣處理、裝置環(huán)境改善的重要設(shè)備，并且在很多氣化工藝中被廣泛采用，尤其在水煤漿氣化工藝中。然而在撈渣機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中會出現(xiàn)許多許多問題，比如撈渣機(jī)會經(jīng)常發(fā)生斷鏈或卡死的現(xiàn)象，致使撈渣機(jī)執(zhí)行斷鏈保護(hù)動作，觸發(fā)其主電機(jī)聯(lián)鎖跳車的撈渣機(jī)出現(xiàn)問題，會直接威脅到系統(tǒng)的正常運(yùn)行，一方面影響水質(zhì)；另一方面撈渣機(jī)的長時(shí)間停車會造成撈渣機(jī)殼體內(nèi)的灰渣大量堆積。若不能及時(shí)得到清理，可能會造成氣化爐被迫停車，這樣會消耗大量的人力、物力和時(shí)間。因此，對撈渣機(jī)鏈輪的探究，通過優(yōu)化操作、技術(shù)改造及設(shè)備管理，有利于維護(hù)撈渣機(jī)的正常運(yùn)行，從而延長撈渣機(jī)的運(yùn)行壽命。

本文主要以水煤漿氣化裝置撈渣機(jī)在實(shí)踐運(yùn)行的情況，就撈渣機(jī)斷鏈原因從沖洗水和設(shè)備兩方面進(jìn)行深入討論分析，以期為通過優(yōu)化工藝來延長撈渣機(jī)的運(yùn)行壽命。

1 工藝原理及問題分析

1.1 工藝原理

在水煤漿氣化中，煤進(jìn)入氣化爐內(nèi)燃燒，發(fā)生復(fù)雜反應(yīng)，氣化產(chǎn)生的熔渣通過下降管進(jìn)入激冷室，被激冷固化后由激冷室底部進(jìn)入渣鎖斗，渣經(jīng)鎖斗定時(shí)排入撈渣機(jī)第一渣池內(nèi)，并沉淀到下層。撈渣機(jī)的電動機(jī)通過減速機(jī)及傳動鏈條帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，鏈輪拖動兩根環(huán)形鏈條運(yùn)動。在兩條鏈條間安裝有角鋼型刮渣板，刮渣板的運(yùn)動將沉淀在渣池底部的固態(tài)渣撈出，并在提升段脫除其中的水分后收集在撈渣機(jī)頭下方的集渣斗內(nèi)，并用汽車定時(shí)運(yùn)走。第一渣池內(nèi)析出的黑水通過鎖斗系統(tǒng)閥門定時(shí)排入相鄰的第二渣室，并用渣池泵輸送到真空閃蒸罐進(jìn)行真空閃蒸，將大量溶解在水中的酸性氣體解析出來，進(jìn)一步濃縮黑水中的含固量和降低黑水的溫度，其工藝原理如圖1所示。

圖1 撈渣機(jī)流程圖

撈渣機(jī)系統(tǒng)主要由第一渣池、第二渣池、主動圓環(huán)鏈輪、刮板、內(nèi)導(dǎo)輪、張緊裝置、殼體、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、拖動機(jī)構(gòu)等部件構(gòu)成。凹齒型鏈輪配圓環(huán)鏈，刮板鉸叉式連接，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動鏈輪及圓環(huán)鏈、刮板運(yùn)行而將灰渣輸出[1]。

1.2 存在的問題及處理辦法

故障一：電機(jī)無啟動響聲，不轉(zhuǎn)動。

故障原因分析：電動機(jī)燒壞；保護(hù)器跳開。

處理方法：更換新電機(jī)；檢查撈渣機(jī)內(nèi)是否有異物卡住鏈條，保護(hù)器復(fù)位。

故障二：電機(jī)有啟動響聲，不轉(zhuǎn)動。

故障原因分析：電機(jī)斷相運(yùn)行；鏈條被異物卡住。

處理方法：檢查三相電源；

按反轉(zhuǎn)按鈕10 s，再按正轉(zhuǎn)按鈕，反復(fù)幾次，如排除不了，再取出異物。

故障三：刮板跳一個(gè)齒造成傾斜運(yùn)行(如右鏈輪)。

故障原因分析：渣塊被帶入鏈輪齒窩引起。

處理方法：設(shè)備運(yùn)行中，把木塊(與齒窩大小相同)放入左鏈輪齒窩，鏈條可跳過一個(gè)齒，與右邊鏈條同步。

故障四：鏈條過松。

故障原因分析：液壓系統(tǒng)壓力降低檢查液壓管路或油缸是否有滲漏；蓄能器氣壓不足。

處理方法：修復(fù)滲漏管路或油缸換油封；蓄能器加氮?dú)?5 MPa)。

1.3 沖洗水的影響

撈渣機(jī)在正常運(yùn)行的工況下，凹齒型鏈輪配圓環(huán)鏈，刮板鉸叉式連接，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動鏈輪及圓環(huán)鏈、刮板運(yùn)行而將灰渣輸出[2]。然而，由于?；娜墼哂幸欢ǖ哪Σ料禂?shù)，?；娜墼粠腈溳喓?，會對鏈輪造成一定的磨損。當(dāng)添加鏈條沖洗水后，沖洗水會對粘在鏈輪上的灰渣進(jìn)行沖洗，從而降低運(yùn)行過程中鏈輪的磨損程度。從實(shí)踐運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)沖洗水并不是解決主動輪卡鏈條的主要措施，但是能減緩鏈條及主動輪的磨損速度，而造成主動輪卡主要原因在于鏈條張緊裝置太緊。然而，沖洗水的角度也會影響撈渣機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷。當(dāng)沖洗水與刮板成的運(yùn)行方向相反且有一定的角度的話，進(jìn)一步增加刮板的前進(jìn)阻力，進(jìn)而會造成撈渣機(jī)的電流異常增加。

1.4 設(shè)備的影響

1.4.1 主鏈輪磨損

國內(nèi)某水煤漿氣化裝置自2019年2月開車以來，由于在低轉(zhuǎn)速下，水下壓鏈輪易卡澀，當(dāng)斷鏈報(bào)警投用后，撈渣機(jī)會頻繁發(fā)生斷鏈誤跳，且機(jī)頭回程處會發(fā)出異響。為了避免此問題，所以撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速始終運(yùn)行在850～900 r/min，轉(zhuǎn)速約在4.5 m/min。該撈渣機(jī)廠家技術(shù)協(xié)議要求最快轉(zhuǎn)速為3 m/min，目前因斷鏈檢測聯(lián)鎖未投且機(jī)頭處安裝回程托鏈輪后，撈渣機(jī)轉(zhuǎn)速約為2 m/min，在設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。

然而，經(jīng)實(shí)際測量，刮板的速度為4.5 m/min，超出設(shè)計(jì)最大轉(zhuǎn)速的50%。在撈渣機(jī)累計(jì)運(yùn)行約7 700 h后，回程齒輪內(nèi)邊剩余28 mm，原裝為38 mm，磨損10 mm(如圖2所示)。磨損后的鏈輪(如圖3所示)易卡住回程鏈條存在不脫扣的現(xiàn)象，便出現(xiàn)鏈條間斷性抽搐異響，而造成減速機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，出現(xiàn)斷軸現(xiàn)象，或連接環(huán)受力不均而導(dǎo)致脫銷或斷裂、撈渣機(jī)電流波動。

圖2 回程齒輪內(nèi)邊原裝和運(yùn)行7 700 h后厚度的變化

圖3 主鏈輪在運(yùn)行7 700 h后的磨損情況

1.4.2 鏈條磨損

每個(gè)撈渣機(jī)有兩條環(huán)狀鏈條，在兩鏈條間安裝有刮渣板，機(jī)頭驅(qū)動鏈輪通過鏈條將動力傳遞給刮板，從而牽引刮板運(yùn)行。鏈條作為帶動撈渣機(jī)刮板運(yùn)行的一個(gè)重要部件，在日常的運(yùn)行中，最容易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。合適的鏈條張緊設(shè)置、日常正常的巡檢和定期排查會有效增加鏈條的運(yùn)行周期，避免事故的發(fā)生。在實(shí)踐運(yùn)行中，可以發(fā)現(xiàn)鏈條磨損最嚴(yán)重的部分一般存在于先接觸到碎渣的一側(cè)，其次是連接環(huán)之間的磨損[2]。

若因?yàn)殒溳喼g的鏈條太松(如圖4所示)，這只能會增加鏈條立環(huán)和平環(huán)相切點(diǎn)的摩擦。鏈環(huán)與鏈環(huán)之間不是存在拉動的力，而是在摩擦，這樣大大降低鏈條使用壽命。在張緊裝置拉緊行程范圍飽和的情況下，可以采用截短鏈條讓其恢復(fù)。截取鏈條一定要立環(huán)和平環(huán)各截取一個(gè)，用連接環(huán)接起來即可。

圖4 兩托輪之間鏈條太松圖

2020年8月，氣化裝置撈渣機(jī)連接環(huán)銷釘脫落，導(dǎo)致鏈條脫開，刮板卡入主動輪，電流過高引發(fā)連鎖載跳車，造成氣化爐被迫停車。該化工廠撈渣機(jī)采用了兩種不同廠家的連接環(huán)，圖5為不同廠家接鏈環(huán)對比。由圖5可以看出，廠家一連接環(huán)磨損嚴(yán)重、銹跡斑斑，銹蝕非常嚴(yán)重；而廠家二連接環(huán)較光亮，雖然有磨損，但沒有發(fā)生明顯銹跡現(xiàn)象。從長時(shí)間運(yùn)行故障率的統(tǒng)計(jì)表明，連接環(huán)是撈渣機(jī)非常薄弱的環(huán)節(jié)，發(fā)生故障率高、隱患大。為了提高撈渣機(jī)的運(yùn)行周期，這就需要：一是要加強(qiáng)日常巡檢，及時(shí)關(guān)注連接環(huán)的磨損情況及銷釘?shù)耐暾潭?；二是可以選擇高質(zhì)量的連接環(huán)來增加鏈條的使用壽命；三是盡量減少連接環(huán)的數(shù)量，并對連接環(huán)焊接用銷釘加以固定。

圖5 不同廠家的連接環(huán)對比

1.4.3 內(nèi)導(dǎo)輪故障

內(nèi)導(dǎo)輪與鏈條接觸是直接接觸，鏈條想帶動導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動只能在鏈條較緊、爐渣適合、鏈輪油封內(nèi)沒有異物的情況下正常旋轉(zhuǎn)。然而，目前由于部分水下導(dǎo)輪運(yùn)行卡澀，致使斷鏈檢測無法投用，為撈渣機(jī)運(yùn)行埋下隱患。造成內(nèi)導(dǎo)輪卡澀的原因在于密封面密封效果差，若在密封面可以采用雙層凹式多重密封，2道密封和旋轉(zhuǎn)輪體及軸有機(jī)結(jié)合，既相對運(yùn)動，又相對密封[3]，確?；以贿M(jìn)入軸承腔內(nèi)，從而減緩由于鏈輪卡澀造成斷鏈無法檢測的隱患。

2 設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)

2.1 日常維護(hù)的重點(diǎn)

(1)撈渣機(jī)在運(yùn)行期間定時(shí)巡檢環(huán)鏈與鏈輪的嚙合、環(huán)鏈接頭、刮板與環(huán)鏈的連接、液壓系統(tǒng)中油箱中的油位等情況，減速機(jī)連續(xù)工作每半年更換一次潤滑油(L-TSE46)。設(shè)備長期停運(yùn)后再投運(yùn)時(shí)，必須更換新機(jī)油。

(2)液壓油的補(bǔ)充與更換，液壓油箱必須保持正常油位(油標(biāo)中心線位置)，液壓油隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，會損耗或失效，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充或更換。

(3)滾子鏈應(yīng)每星期涂一次鋰基潤滑脂。

(4)導(dǎo)輪內(nèi)每月注入一次3號鋰基潤滑脂(應(yīng)加滿軸承腔)。加油時(shí)可打開軸承蓋用加油槍注射，當(dāng)導(dǎo)輪輪齒磨損嚴(yán)重?zé)o法保證與鏈條的正常嚙合時(shí)，易造成脫鏈現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換新的鏈導(dǎo)輪。鏈導(dǎo)輪采用螺栓等緊固件固定于輪轂上，更換前應(yīng)先脫開鏈條。

(5)拆減速機(jī)上的鏈輪時(shí)不能用錘頭打擊，要用專用工具。

(6)裝減速機(jī)上的鏈輪時(shí)，應(yīng)采用加熱法(溫度1 000 ℃)。

(7)更換圓環(huán)鏈條時(shí)，左右兩鏈條應(yīng)搭配，其長度誤差≤30 mm。

(8)刮板磨損后，可用“堆焊焊條”堆焊，堆焊高度4 mm。當(dāng)刮板磨損嚴(yán)重?zé)o法保證與環(huán)鏈的正常連接，有脫落的趨勢時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新的刮板。更換時(shí)，先降低刮板的運(yùn)行速度，并卸壓液壓裝置降低張緊油缸的高度使鏈條處松弛狀態(tài)。然后拆下渣池上面的蓋板，在上面拆裝刮板(需暫停機(jī)，完成一個(gè)刮板更換后再開啟，注意刮板上耐磨條的方向)。如因操作不熟練整個(gè)過程歷時(shí)較長時(shí)，更換完幾個(gè)刮板后讓撈渣機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間以清除槽體內(nèi)存儲的爐渣，然后再更換其余的刮板。

(9)設(shè)備每年涂一遍面漆。漆膜厚度≥0.2 mm。

(10)內(nèi)導(dǎo)輪及托輪每年小修時(shí)應(yīng)清洗軸承腔，重新加滿3號鋰基潤滑脂(形成油墻以保護(hù)軸承免受灰水侵襲)。

2.2 啟動前的檢查

(1)檢查各連接部位(驅(qū)動機(jī)構(gòu)、拖動機(jī)構(gòu)及各導(dǎo)向輪組、張緊油缸支座、拖動鏈輪、各導(dǎo)向板等)連接螺栓是否已緊固。

(2)檢查所有刮板是否已安裝到位，刮板方向是否正確，接鏈環(huán)方向是否正確，接鏈環(huán)鎖緊銷是否已裝配到位。

(3)檢查蓋板蓋好，防止蓋板掉入池內(nèi)影響鏈條正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(4)檢查氣動蝶閥氣源壓力符合要求(0.5～0.7 MPa)，蝶閥關(guān)閉。

(5)減速箱內(nèi)潤滑油符合規(guī)定，油位正常(1/2～2/3)。

(6)各鏈輪軸滑動軸承座均已注油潤滑。

(7)打開新鮮水補(bǔ)水手閥，渣池內(nèi)液位已建立至60%。

(8)鏈條張緊液壓系統(tǒng)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)壓力表開關(guān)將其打開、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)溢流手輪，使液壓系統(tǒng)處于卸壓狀態(tài)、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)溢流閥手輪，逐級升壓至使用壓力、檢查各連接部位是否有泄漏。

(9)檢查鏈條、鏈輪沖洗水投用正常。

(10)檢查渣池氣力攪拌壓縮空氣手閥打開，攪拌投用正常。

(11)確認(rèn)振動篩單機(jī)試車完成，具備投用條件。(12)確認(rèn)撈渣機(jī)主電機(jī)變頻器調(diào)試正常。

2.3 注意事項(xiàng)

(1)撈渣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之前一定要檢查清理渣池里面大塊的遺留物。

(2)撈渣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之前一定要把張緊裝置的張緊余量放到最大(切記不可將將余量調(diào)整到飽和狀態(tài))。

(3)液壓油管路和油缸的進(jìn)出口連接前一定要讓油管路壓出油后在擰緊在油缸上，防止油管路有異物和空氣存在影響液壓效果。

(4)一般情況下，為便于調(diào)節(jié)撈渣機(jī)流量使設(shè)備運(yùn)行在合理狀態(tài)，旋鈕開關(guān)應(yīng)置于變頻位置。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)可將置于工頻位置，以防撈渣機(jī)運(yùn)行故障而停機(jī)。

(5)變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試后，已經(jīng)將頻率變化范圍設(shè)置在0～50 Hz，不要隨便修改，否則會超出機(jī)械設(shè)備本身的允許范圍。

(6)變頻器本身具有變頻器超溫和過載保護(hù)功能，當(dāng)長時(shí)間過載后會自動降低頻率，降壓低速運(yùn)行直至無輸出。遇到該情況時(shí)，必須按電控柜上的停車按鈕，使設(shè)備停機(jī)，查明過載原因并排除故障后再運(yùn)行。

3 結(jié)語

撈渣機(jī)作為氣化灰渣處理的一個(gè)重要機(jī)構(gòu)，維護(hù)好撈渣機(jī)的正常運(yùn)行對氣化爐“安穩(wěn)長滿優(yōu)”的具有重要的意義。本文從撈渣機(jī)的實(shí)踐中運(yùn)行的情況進(jìn)行分析，針對撈渣機(jī)斷鏈現(xiàn)象從沖洗水、設(shè)備原因進(jìn)行深入探討，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)沖洗水并不是解決主動輪卡鏈條的主要措施，但是能減緩鏈條及主動輪的磨損速度，而造成主動輪卡主要原因在于鏈條張緊裝置太緊。

(2)刮板運(yùn)轉(zhuǎn)的速度過快，會造成鏈輪磨損，出現(xiàn)磨損后的鏈輪易卡住回程鏈條，便出現(xiàn)鏈條間斷性抽搐異響，而造成減速機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，出現(xiàn)斷軸現(xiàn)象，或連接環(huán)受力不均而導(dǎo)致脫銷或斷裂，撈渣機(jī)電流波動。

(3)盡量要減少鏈條連接環(huán)的數(shù)量，并對連接環(huán)焊接用銷釘加以固定。此外還需要加強(qiáng)日常的巡檢和設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，進(jìn)一步延長撈渣機(jī)的運(yùn)行周期，鏈條的使用壽命，提出了日常設(shè)備巡檢注意的事項(xiàng)和啟動前檢查的事項(xiàng)。