本文刊登于PROCESS《流程工业》2023年第7期

《离心泵振动原因分析及整改措施》

文// 王明兰 于伟然 张颖

(资料图片)

本文作者供职于联泓（山东）化学有限公司

联泓（山东）化学有限公司（以下简称“联泓化学”）以对置式四喷嘴水煤浆加压气化生产的水煤气为原料，经变换、低温甲醇洗工序制得合格的净化气体，送入甲醇合成系统生产甲醇。一期项目建设两套多喷嘴气化装置，采用一开一备的方式运行，于 2009 年 12月已建成投产；二期项目建设第三套多喷嘴气化炉，采用两开一备的运行方式，项目于 2011 年 9 月已建成全面投入生产，向后系统供气生产甲醇，两套系统年生产甲醇能力为 1 000 kt。

气化装置作为煤化工企业的龙头装置，其煤浆浓度、有效气含量、设备的稳定运行等直接影响到生产负荷及产量。为此，近几年联泓化学实施了磨机一级滚筒筛改造、高压煤浆泵扩缸改造、气化炉炉砖优化改造以及除氧器蒸汽回收等优化改造，效果较好。

磨机一级滚筒筛改造

改造背景

水煤浆气化炉有效气比较低，基本保持在 82%，其中 CO2 的含量接近 18%，与粉煤气化有效气有一定的差距。原因是煤浆中携带过多的水，浪费了系统热量。为了维持气化炉温度，系统只有增加更多的氧气，让碳和氧反应生成二氧化碳，放出更多的热量来维持热量平衡。提高煤浆浓度既能实现增产，还能实现降耗（提高有效气，降煤耗）。而提高煤浆浓度的重要手段之一，就是提高滚筒筛的筛分能力。

联泓化学湿式棒磨机一级滚筒筛，原规格为φ1600 mm×2000 mm，筛分等级过高，筛分能力受限，出料煤浆浓度低。为提高煤浆浓度，传统做法一是采用高效添加剂，二是增加超细磨装置。由于投资和运行成本都很高，技术也一直未能得到大面积的推广应用。联泓化学通过增加一级滚筒筛过滤面积实现煤浆提浓，同时间接地提高有效气含量。

改造方案

结合生产实际，少投资且不增加运行费用，实现煤浆提高浓度是最优的方案。凭着对煤浆制备的深入了解和研究，结合强度传递功的专业计算，对一级滚筒筛进行筛分扩能改造。

对一级滚筒筛进行外形尺寸和筛分间隙两个方面进行改造扩能，见表 1。现场改造前、后对比如图 1 所示。

联泓化学采用逐步改造替换的方式，在不影响生产的情况下完成改造后的更换。一级滚筒筛S1102A 改造完成后，试投运良好，后续对 S1102B/C 逐步改造。项目共计投资约 30 万元。

改造后效果

改造后，年度平均有效气含量由 84.34% 提高至 85.25%，煤浆浓度由 61.95% 提高至 62.43%，煤浆浓度的提高的影响因素较多包括：原料煤的成浆性、磨机的检修质量、钢棒的质量、运行操作以及滚筒筛的改造均有影响，经公司专家决议，本项目对煤浆浓度提高占比 60%，年效益 350万余元。

高压煤浆泵扩缸改造

改造背景

联泓化学高压煤浆泵已使用十余年，一直高负荷运行，缸体承受交变载荷，疲劳损伤、应力集中产生裂纹，频繁发生设备故障停车，高压煤浆泵为德国进口设备，备件采购周期长，价格高约 25 万元 / 台。基于以上原因，为了确保气化炉安全、稳定、经济以及高效运行，减少气化炉非计划停车次数，对高压煤浆泵进行改造。

改造方案

通过高压煤浆泵扩缸改造，确保煤浆泵在增产后保持低负荷运行。更换新型活塞杆和活塞体，更换缸套、活塞直径 φ180 mm 改为 φ1 190 mm，高压煤浆泵转速由1 300 r/min 降为约 1 170 r/min，高压煤浆泵最高转速 1 487 r/min。能够确保煤浆泵在增产后保持低转速运行。

煤浆给料泵 ZGL300/250–2K180， 流 量：22~55 m3/h， 正常：44 m3/h ，额定排出压 力：9.6 MPa（G），55.64 m3/ h（48冲 程 /min）相当于 207kN 的冲程齿轮（活塞180 mm）的力载荷。ZGL300/250 齿轮的最大值是250 kN，活塞直径或工作压力的任何变化都会对力载荷产生影响。

对于 7.5 MPa 工作压力的当前压力，齿轮上的力载荷是161 kN（活塞 180 mm），在活塞直径增加到 190 mm 的情况下，可以将流量从 57 m3/h 增加到 65 m3/h时力载荷 206 kN，小于最大值250 kN，高压煤浆泵转速能够由 1 300 r/min 降为约 1 100 r/min（36 冲程 /min 左右）。泵的转速降低，活塞冲程次数降低，对电动机、减速机性能没有影响，对泵体曲轴箱运行会更加稳定。

改造后效果

优化改造后未因高压煤浆泵问题，影响生产负荷，保证了气化炉安全、稳定、高效、经济运行，并改造实施后降低了检维修费用。

气化炉炉砖优化改造

改造背景

气化炉长时间满负荷运行，K 砖与 M7 部位烧蚀严重，运行约4500 h 后，此部位基本全部烧蚀损坏，直接威胁到拱顶的支撑L砖。由于此处炉砖运行周期短，系统需要定期安排检修，气化炉开工率降低，生产运行被动。K 砖部位运行周期短，对背后的拱顶支撑砖就是威胁，一旦烧损，拱顶砖势必提前检修更换，拱顶砖施工单次换砖周期约 2 个月。

改造方案

经过对气化炉内拱顶流场进行分析，由于K砖部位存在湍流区，气流容易在此次打旋，形成切割气流，所以对 K 砖烧损较快。K 砖与 M7 砖设计较薄弱，K 砖最薄部位仅100 mm；M7厚度仅70 mm。与筒体的230 mm和拱顶砖的303 mm相比差距较大。提高 K 砖及 M7 砖的强度，优化此处流场是目前解决问题的最切实可行的方法。首先可以在运行一段时间，拱顶砖 I、J、F9 烧蚀到一定程度后，在后期的维护保养中，通过增加 M 砖的砌筑层数，提高 K 砖位置至 F9、F8 处，实现拱顶局部部位的防护。然后重新设计膨胀缝位置，圆滑过渡 K 砖接缝位置的凸台，优化流场，防止气流形成湍流区。

改造后效果

项目实施后，延长了 M7 至 K 砖间的使用周期，达到6 000 h，提高运行周期 30%，减少了炉砖更换费用。提高了气化炉开工率，降低系统双炉运行风险，保障生产经营。

气化除氧器蒸汽回收改造

改造背景

气化装置渣水系统高压高温渣水闪蒸 0.3 MPa 的蒸汽，存在闪蒸气过剩的工艺缺陷，多余的闪蒸气通过气化除氧器放空，造成大量热量的浪费，并且由于除氧器排放量大、带水严重，造成工作环境差、设备及管道容易腐蚀。

改造方案

变换汽提塔是利用水蒸气与变换含氨冷凝液直接接触，使冷凝液中的氨扩散到气相中去，从而达到从变换冷凝液中汽提氨、硫化氢等有害杂质的目的。利用气化除氧器剩余闪蒸气代替变换 0.3 MPa 蒸气，减少汽提塔 0.3 MPa 蒸汽的使用量，节省下来的 0.3 MPa 蒸汽用作其他用途，从而达到节能减排的目的。

改造后效果

改造实施后，运行效果良好。变换汽提塔塔内、塔底温度与原来相比基本不变，塔底外送低温冷凝液氨氮含量与原来相比无明显变化，操作有弹性，完全满足汽提塔运行要求。每小时节约 0.3 MPa 蒸汽 6.5 ～ 7 t 节能效果显著，效益巨大，而且还改善了气化现场工作环境。

其他改造

1. 调整煤浆粒度分布降低煤浆黏度。提高磨煤机内钢棒的级配改变煤浆的粒度分布。对磨机增加 φ75 mm 的经过二次淬火改质的钢棒，在实践中摸索煤浆粒度分布逐渐提高了煤浆浓度。改变粒度分布可以降低煤浆黏度，提高筛分能力，为煤浆提浓提供了空间。

2. 在称量给料机下部增加篦子板拦截原料煤中的各种杂物，减少了落煤管的堵塞以及降低了杂物对磨煤机衬板和断棒的危害，同时也降低了磨煤过程中的跳煤现象。

3. 解决筛分瓶颈，对一级滚筒筛旋流板进行加高，加大了煤浆在一级滚筒筛的停留时间，提高了筛分面积，有效减少了因为负荷高引起的溢浆，为煤浆提浓创造了条件。

结语

经过改造，联泓化学通过技术创新实施，优化气化装置生产运行，使气化炉保持最长运行周期 130 天稳定运行，煤浆浓度提高 62.5%，有效气提高 84%，降低了运行成本。