栗 铭

(恒力石化(大连)炼化有限公司， 辽宁大连 116300)

恒力石化(大连)炼化有限公司(简称恒力炼化)煤制氢气化车间采用由华东理工大学及兖矿国拓工程科技有限公司共同研发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，共配置6台气化炉，采用5开1备的运行模式，单台气化炉设计投煤质量流量为3 000 t/d，操作压力为6.5 MPa，自2019年2月15日首套气化炉投料至今，已实现5台气化炉同时满负荷运行。

由于石油化工生产连续性较强，关键设备的长周期运行决定了整套装置运行的稳定性，高压煤浆泵作为气化炉进料的关键设备，其运行的稳定直接决定了气化炉的运行周期。荷兰GEHO ZPM系列双缸双作用活塞隔膜泵已在多个多喷嘴水煤浆气化装置中应用，运行较稳定。恒力炼化选用GEHO ZPM900双缸双作用活塞隔膜泵(简称GEHO活塞隔膜泵)作为气化炉进料的高压煤浆泵，输送质量分数为60%～62%煤浆，通过1 a多的运行跟踪，使用效果较好。

1 GEHO活塞隔膜泵介绍

恒力炼化选用的GEHO活塞隔膜泵(见图1)共4个缸，每个活塞通过推进液驱动隔膜，再抽吸煤浆；曲轴每转1圈，2个双作用活塞共进行4次吸料冲程和4次排料冲程；每侧的2个缸供应1个烧嘴的煤浆量，泵的总流量是4个隔膜室的总流量；2个活塞间的曲轴夹角为90°。GEHO活塞隔膜泵设计最大体积流量为120 m3/h，额定出口压力为9.6 MPa，最大排量时的冲次为每分钟56次，最大排量时的泵轴功率为341 kW，正常排放体积流量为78～90 m3/h；泵的进口和出口每侧设置脉动缓冲罐，用于缓冲管线内煤浆脉动，降低煤浆流量波动，入口缓冲罐容积为75 L，出口缓冲罐容积为150 L。

图1 GEHO活塞隔膜泵外形图

整套GEHO活塞隔膜泵主要由可编程逻辑控制器(PLC)控制系统、变频器、主电机、主减速机、动力端设备、液力端设备等组成。PLC触摸屏可监控泵的运行参数、泵的报警信号和故障信号，控制泵的启停、手动注入排出推进液，可通过就地和远程转换，在现场或由集散控制系统(DCS)调节转速；动力端主要由大齿轮、曲轴、连杆、十字头等部件组成[1]，通过大齿轮带动曲轴转动从而带动活塞做往复运行，大齿轮及十字头通过润滑油泵喷油润滑；液力端主要由推进液系统、活塞装置等组成，推进液系统由仪表二位三通阀、电磁阀、推进液泵及推进液油箱组成，通过监测隔膜的位置变化，控制二位三通阀的开关以控制隔膜室的补油和排油。

2 GEHO活塞隔膜泵主要联锁

为了保护泵的稳定运行，降低运行中出现的故障对泵的机械部件损坏，泵自身通过PLC设置运行逻辑及保护联锁。

联锁控制逻辑为：

(1) 润滑油泵(M2)电机停，煤浆泵联锁停。

(2) 润滑油泵出口流量(FISLL2)低报警，低低煤浆泵联锁停。

(3) 煤浆泵出口压力(PIT3A/B)高(>10 080 kPa)报警，高高(>10 560 kPa)煤浆泵联锁停。

(4) 推进液泵(M6)出口压力(PIT6)低于800 kPa报警，低于900 kPa泵启动，高于1 400 kPa泵停止。

(5) 隔膜检测位置低于6.3 mm，隔膜室补油；隔膜检测位置高于150.3 mm，隔膜室排油。

3 存在的问题及解决方法

3.1 润滑油流量低

2019年2月15日6#气化炉投料后，整个气化系统运行较稳定，2月20日00:06：00，6#气化炉高压煤浆泵P603A因润滑油泵出口流量低低，联锁跳车，气化炉AB烧嘴联锁跳车，气化炉减量运行。高压煤浆泵润滑油出口流量计共10个灯，编号从0到9，7号灯亮时，流量低报警，5号灯亮时，流量低低报警，煤浆给料泵联锁停车。停车后现场查看PLC控制屏报警清单，显示为润滑油流量低低报警；现场将润滑油泵重新启动，流量计亮灯只有3个，仍低于联锁值；润滑油油箱油位正常，检查后发现润滑油泵入口压力表微负压，判断为抽吸滤网堵塞，将润滑油泵入口管线拆除后，对入口滤网进行清理[2]，恢复后润滑油流量正常。GEHO活塞隔膜泵润滑油系统见图2。

图2 GEHO活塞隔膜泵润滑油系统

针对润滑油抽吸滤网堵塞的问题，在高压煤浆泵试车结束后，应保持润滑油泵持续运行一段时间，对油路进行置换冲洗，在开车前应对试车时使用的滤网进行拆除更换，保证正常运行时流量稳定；同时，在开车前应该检查阀门的位置正确[3]，检查油箱内油位正常，对油管路进行试压，保证油管路无泄漏。

3.2 出口缓冲气囊泄漏

在高压煤浆泵的调试期间，按照厂家的建议将高压煤浆泵出口脉动缓冲罐(见图3)的压力预充至工作压力的50%，高压煤浆泵正常运行时出口压力在7 500 kPa，实际预充压力在3 500～3 800 kPa。在高压煤浆泵运行期间，当高压煤浆泵的负荷较高时，高压煤浆泵的隔膜室顶部推进液安全阀前单向阀动作幅度较大，经常与阀座发生撞击，现场撞击声较大；在停车检修期间，对出口脉动缓冲罐进行拆检，发现气囊周围及底部容易堆积煤浆；在气化炉带压联投时，高压煤浆泵的出口需要用煤浆循环憋压阀憋至一定压力，在升压的过程中，由于气囊预充压力较低，一部分煤浆容易挤进气囊与罐体的间隙内，造成气囊的实际工作容积变小，在气化炉正常运行压力下，由于气囊被煤浆垫住，与煤浆接触的部位在长时间的作用下易发生疲劳，产生裂纹或破裂[4]。

图3 出口脉动缓冲罐

在气化炉运行压力稳定的情况下，将出口脉动缓冲罐的气囊压力预充至工作压力的65%～75%，即4 900～5 650 kPa，运行期间煤浆流量较稳定，隔膜室顶部推进液安全阀前单向阀动作幅度较小，现场无撞击声，气囊周围无堆积的煤浆，气囊无破裂。

3.3 推进液系统故障

推进液系统是整个泵的重压系统，需要加注干净的推进液及洁净的工作环境，才能正常运转。泵转动时，通过曲轴带动活塞做往复运动，隔膜与活塞之间加注推进液，隔膜上安装检测杆，通过隔膜带动检测杆做往复运动，检查隔膜的移动位置，从而控制PLC对隔膜室进行不排油的动作[5]。隔膜位置检测低于6.3 mm，隔膜室补油，隔膜检测位置高于150.3 mm，隔膜室排油，当补油或排油连续超过3 min时，会触发补油或排油故障，从而造成停车。

2019年7月，高压煤浆泵P403A推进液电磁阀后接头漏油，造成推进液压力低，此时1#隔膜室达到补油周期，推进液补油阀(见图4)打开后，无法将隔膜室补油至正常，推进液持续补油时间超过3 min，造成高压煤浆泵跳车。

图4 推进液补油阀

2019年8月高压煤浆泵P303A因1#隔膜推进液故障，联锁停车。通过检查历史运行数据趋势，发现1#隔膜持续补油，补油阀连续动作，但推进液泵未启动，推进液压力未降低，通过推断判断为补油阀堵塞，推进液未补到油箱内。通过拆检补油阀发现补油阀部件上有加工的铁屑，堵住补油孔(见图5)，造成推进液未补入系统，最终造成联锁停车。

图5 推进液补油阀部件

推进液系统作为整个高压煤浆泵的核心，在检修期间应该认真检查油路，清理过滤网及补排油阀门[6]，对管路的接头进行检查紧固，避免在运行中出现故障造成停车，影响泵的在线率。

4 结语

高压煤浆泵作为多喷嘴水煤浆气化装置的重要设备，其运行在线率决定了气化炉的运行周期。在日常高压煤浆泵的检修及维护上，必须不断总结经验，提高其运行周期。通过1 年多的运行总结，目前GEHO活塞隔膜泵在多喷嘴水煤浆气化装置中运行比较稳定，常见的故障通过精心的检修维护基本消除，保证了气化炉的长周期稳定运行。