关于煤制油溢流磨漏料处理工艺分析与研究

摘要：通过对液化中心102单元溢流磨机运行过程中持续发生的漏料问题进行工艺分析，认真研究了溢流磨筒体衬板固定螺栓漏料、中空轴与筒体结合面处漏料、人孔门加强板处出现穿透裂纹导致漏料三种主要漏料方式产生的主要原因，利用对应部位的裂纹分析与工艺处理，采取了提出相应的解决方法，为今后类似大型设备的漏料问题处理提供了成功的实例和经验，也大大减少了攻关过程中造成的各类直接及间接经济损失。

关键词：溢流磨 中空轴 焊缝 修复工艺

从2008年6月开始试运转至今连续运行时间约2.8万小时，在此期间出现了筒体衬板固定螺栓处漏料、中空轴与筒体结合面出漏料、人孔门加强板出现裂纹导致漏料等多种情况，神华鄂尔多斯煤制油公司液化中心针对102单元水煤浆制备区的主要使用设备溢流磨煤机102-MI-104A/B，筒体规格：φ3.1×12.5m，筒体转速：18.15r/min，最大装球量：110t，筒体重：50t，筒体厚度δ＝40mm，筒体材质：16Mn。进行长时间的详细研究与攻关分析。所得结果可为今后该类设备漏料现象提供一定的参考依据。

1 试验原理与分析

电机通过减速器带动磨机回转部分回转，喂料设备将煤块和水通过进料装置喂人磨机筒体内的第一仓，由于筒体的回转，装在筒体内的钢球在阶梯衬板的作用下，钢球被带至一定高度后落下。对煤块进行冲击粉碎，受过第一仓钢球粉碎过的煤块通过隔仓板进入第二仓。煤块在此仓主要受到研磨作用，经过第二仓粉磨后的物料溢出出料口，经过出料口排入出料装置的圆筒筛。经筛析后物料中的块状物料和钢渣等由排渣口排出，其余从出料下罩的出料口排出即为水煤浆。溢流磨机的回转部分由一对结构相同的主轴承支承，主轴瓦对轴颈的包角为120°，主轴瓦座在灰口铸铁铸成的轴承座上，它与轴承座接触部分呈球面形，当磨机运转时可以自动调整，在进、出料中空轴内装有衬套，以保护中空轴，主轴承采用外部高低压油站强制，在启动、低速和停车时用高压系统，正常运转时用低压系统，每个主轴承装置的低压油从主轴承上部进入，通过洒油管淋在中空轴表面上，以保证磨机能获得可靠的。

2 试验结果与分析

2.1 溢流磨筒体衬板固定螺栓漏料分析与对策

溢流磨机耐磨衬板通过螺栓与筒体固定在一起，筒体外用防松垫圈、螺母拧紧，为了防止料浆沿螺栓孔流出，固定衬板的螺栓配有带锥形面的橡胶垫圈。起初试车过程，发现衬板与筒体固定螺栓处漏料严重，用呆扳手和大锤紧固的螺栓，在磨机启动后不久，由于衬板在钢球冲击振动下，螺母松动，导致煤浆外流。为此在衬板螺栓上增加了备母，防止螺栓松动。在实际运行发现漏料现象依然严重，分析主要原因是固定衬板的螺栓配有带锥形面的橡胶垫圈密封性能不好，选型改用聚氨酯垫圈。因聚氨酯弹性体可在较宽的硬度范围具有较高的弹性及强度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性，为了提高密封性在聚氨酯胶圈外增加了金属压盖，筒体衬板固定螺栓漏料问题得到了明显改观。之后的运行中，逐步发现衬板与筒体固定螺栓处漏料频率仍然较高，几乎每个班都需停磨机紧固螺栓，处理漏料问题。为了彻底解决此问题，2011年大检修中将筒体衬板固定螺栓的螺母4000个全部更换为自锁螺母。运行至今，效果显著，基本上根治了筒体衬板固定螺栓处漏料问题。现场情况如下图所示：

2.2 中空轴与筒体结合面处漏料分析与对策

中空轴与筒体是通过螺栓紧固在一起，在运行初期此处没有发生过漏料现象，在2010年下半年运行时逐步发现进、出料端的中空轴与筒体结合处开始漏料，开始用扳手紧固联接螺栓的螺母，有效果，之后运行中螺母都已紧固到底，漏料非常严重。经和设备厂家、单位机动部沟通将中空轴与筒体结合处进行密封焊，在2011年7月检修期间将进、出料端的中空轴与筒体结合处进行了焊接，焊条采用E5015 （J507）。但在检修后运行期间，发现轻微漏料。经过分析，该处出现裂纹的原因主要是：是两支撑轴瓦之间的跨度较大，且筒体、衬板以及钢球重达200吨以上，磨机停运期间，空心轴和筒体之间焊缝处受力过大，导致裂纹出现。在2012年3月中旬小修期间，对此处焊缝重新打磨再次焊接，焊条依然使用E5015 （J507），检修后开车A溢流磨进料端中空轴与筒体焊缝开裂，连夜抢修再次用E5015（J507）进行了焊接。2012年7月初小修期间，发现A/B溢流磨机进料端中空轴与筒体结合处整条焊缝开裂，肉眼明显看到裂纹，此次焊接前给中空轴与筒体做了材质光谱分析，得知中空轴材质为35#铸钢，经渗氮处理，筒体材质为16Mn，重新选定焊接工艺和焊条，先经碳弧气刨将原有焊缝刨开，再用角磨机打磨出U型坡口，选用E309-15（A307）焊条进行了焊接。使用一个多月看来，效果明显，没有发生漏料现象。选定E309-15（A307）焊条主要原因如以下对比表所示，其各项性能均优于E5015（J507），可靠性强；同时焊条E5015要求焊前预热，焊后进行热处理，焊缝抗拉强度才能保证，因现场条件制约无法进行充分的热处理，而焊条E309-15可不进行焊前预热和焊后热处理，焊缝抗拉强度能够保证。

2.3 人孔门加强板处出现穿透裂纹漏料分析与对策

2012年2月16日运行中的A溢流磨第二仓中间人孔处漏料严重，停机发现人孔边缘加强板处有环向穿透性裂纹，裂纹长度约550mm。为保证尽短时间内恢复生产，采取碳弧气刨裂纹处20mm深，用E309-15（A307）焊条进行了焊接，维持生产运行。在3月中旬小修期间，对溢流磨人孔加强板处裂纹进行了根本性处理。

2.3.1 裂纹产生的原因分析

①溢流磨筒体净重50吨，钢球重量110吨，正常工作受力有循环载荷、钢球的冲击载荷、转动扭矩、在长期运行中，筒体所受变载荷的循环应力作用，循环次数越多，焊缝的疲劳强度越降低，随着时间的延长，焊缝存在缺陷或者应力集中的区域可能会产生裂纹。

②人孔的形状为有大圆角的矩形，长700mm，宽350mm，人孔的加强板一种是用带法兰的铸钢框式结构铆贴在人孔上。经和厂家人员沟通，确定人孔加强板与筒体是应铆贴在一起，目的是防止焊接产生残余应力。而实际情况发现加强板四周与筒体焊接在一起，分析可能是安装单位试车时防止漏料而焊接在一起。由于加强板与筒体焊接时未进行热处理，焊接残余应力、筒体弯曲应力和交变的循环应力组成复杂的应力状态下，最后导致人孔加强板和筒体焊缝处产生微裂，随着时间的延长形成环向裂缝，如下图裂纹表象图所示。