現(xiàn)代煤化工設(shè)備管理及維護(hù)研究

陳擁軍，王紅柱

（湖北三寧化工股份有限公司，湖北宜昌 443200）

0 引言

煤化工是以煤炭為原料的化工生產(chǎn)技術(shù)。時(shí)至今日，煤化工可分為傳統(tǒng)煤化工和現(xiàn)代煤化工兩種模式，前者包含氨合成、生產(chǎn)尿素、甲醇、甲醛、醋酸、電石、乙炔衍生物等工藝；后者包含煤制油生產(chǎn)、煤制天然氣生產(chǎn)、煤質(zhì)烯烴生產(chǎn)、煤質(zhì)二甲醚生產(chǎn)等。由于生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境下，加之煤原料以及添加劑等化學(xué)物質(zhì)參與化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)惡劣，存在很多可能影響煤化工設(shè)備性能的因素。為了保證生產(chǎn)效率，盡量降低因頻繁更換、維修煤化工設(shè)備及零部件而造成的成本支出，需制定較為完善的煤化工設(shè)備管理及維護(hù)方案。

1 設(shè)備長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行容易出現(xiàn)的問(wèn)題

1.1 不同工藝技術(shù)引發(fā)的設(shè)備性能受損

煤化工生產(chǎn)過(guò)程可根據(jù)對(duì)煤炭原料加工處理方式的不同，分為氣化、液化、焦化3 種模式[1]。

（1）氣化：是指高溫加熱狀態(tài)下，使反應(yīng)爐中的煤炭與氧氣、水進(jìn)行反應(yīng)，生成物中包含氫氣、一氧化碳（上述兩種物質(zhì)可合成烯烴）、甲醇、合成氨（尿素）等。甲醇作為新型煤化工加工生產(chǎn)的原料，可進(jìn)一步合成醋酸（羥基化反應(yīng)）、二甲醚（脫水反應(yīng)）、甲醛（氧化反應(yīng)）[2]。

（2）液化：對(duì)煤炭資源直接液化（加氫），可生成液態(tài)烴，制備成可燃?xì)?、煤油等商品。還有一種模式，首先將煤炭氣化，制成合成氣，之后通過(guò)催化作用實(shí)現(xiàn)對(duì)合成氣的液化，制作成烴類(lèi)燃料以及含氧化合物燃料，如低碳混合醇、二甲醚等，將其轉(zhuǎn)化為合成氣體，再利用其催化反應(yīng)將合成氣液化，生產(chǎn)出烴類(lèi)燃料以及含氧化合物燃料，如低碳混合醇、二甲醚等。

（3）焦化：是指在完全隔絕空氣的情況下，對(duì)煤炭資源進(jìn)行加熱，使其高溫分解，產(chǎn)生的焦?fàn)t氣是制作甲烷、乙烯的原材料，焦炭可制作成電石和乙炔，煤焦油可分離出苯酚、甲酚、二甲酚、萘等物質(zhì)，粗苯可分離成苯、甲苯、二甲苯等。

無(wú)論選用哪一種加工方式，加工過(guò)程都必然伴隨溫度、容器內(nèi)壓力的變化。受此影響，煤化工設(shè)備的性能會(huì)逐漸下降。比如因多種因素產(chǎn)生的氣體、液體在排出的過(guò)程中均具有較高溫度，會(huì)增加裂解氣中的不飽和烴在壓縮機(jī)流道、管線中的聚合量[3]。受此影響，煤化工系統(tǒng)中設(shè)備的振動(dòng)幅度會(huì)增大，機(jī)組功耗會(huì)明顯提升，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本提高。

1.2 腐蝕和沖蝕引發(fā)的設(shè)備性能受損

煤化工生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)量眾多的容器罐體、管道、泵、壓縮機(jī)、儀表等設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中難免接觸一些帶有腐蝕性的化學(xué)成分。這類(lèi)腐蝕損害主要分為兩種：①腐蝕，金屬或其他材料會(huì)在一定條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)；②受微生物的作用而在材料表面出現(xiàn)很多雜質(zhì)[4]。最常見(jiàn)的是鋼鐵材料設(shè)備及管道生銹。其二，沖蝕，金屬及其他材料的設(shè)備在使用期間會(huì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，其中裝載的液體也會(huì)隨之運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，液體內(nèi)的懸浮物、顆粒等會(huì)對(duì)設(shè)備本身造成摩擦，逐漸引起傷損、導(dǎo)致性能下降。

1.3 溫度過(guò)高或過(guò)低引發(fā)的設(shè)備性能受損

許多由金屬材料制造的儀器設(shè)備，在高溫時(shí)會(huì)有性能下降的情況。另外，高溫也可改變金屬材料儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)及理化性能。在煤炭化學(xué)工業(yè)中，當(dāng)出現(xiàn)晶粒增大、過(guò)燒、石墨化等現(xiàn)象時(shí)，一些儀器設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)永久變形，有的甚至完全報(bào)廢[5-6]。而溫度較低時(shí)，一些用于煤化工生產(chǎn)的化學(xué)試劑會(huì)迅速凍結(jié)，同樣會(huì)導(dǎo)致煤化工設(shè)備損壞。

2 現(xiàn)代煤化工設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)管理策略

2.1 現(xiàn)代煤化工設(shè)備管理思考

2.1.1 煤化工設(shè)備的管理任務(wù)

提高煤化工設(shè)備管理水平的目的在于保證工廠的所有設(shè)備處于相對(duì)完好的狀態(tài)。要使設(shè)備的效率得到最大化，需持續(xù)地提升工藝裝備的質(zhì)量，才能達(dá)到較好的投資效果。設(shè)備的首要管理工作包括：

（1）圍繞煤化工生產(chǎn)新工藝、新設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究，定期更新技術(shù)。

（2）探索煤化工生產(chǎn)技術(shù)可提升、可創(chuàng)新之處，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

（3）不斷提升設(shè)備的生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化、柔性化程度。因此必須制定工廠年度投資計(jì)劃，年度技術(shù)改造項(xiàng)目的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，工廠投資評(píng)估和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。只有全面收集與設(shè)備相關(guān)的評(píng)價(jià)結(jié)果，才能對(duì)設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行全方位、客觀的評(píng)價(jià)，才能做好設(shè)備管理維護(hù)工作。

2.1.2 制定完善管理方案

當(dāng)前，煤化工設(shè)備管理一般采用“設(shè)備全壽命周期管理”模式。整個(gè)設(shè)備的生命周期包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、選型、定制、制造、安裝調(diào)試、性能驗(yàn)收、投入使用、日常維護(hù)及檢修、特定時(shí)間段進(jìn)行改造與更新、性能完全失效且無(wú)維修價(jià)值后報(bào)廢等階段。根據(jù)相應(yīng)階段，可分為前期管理、試生產(chǎn)階段的初期管理、進(jìn)入煤化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)后的使用管理、日常維護(hù)管理（包含潤(rùn)滑管理）、故障管理、設(shè)備及預(yù)備件的精度管理、圍繞臺(tái)賬及檔案等資料的資產(chǎn)管理、技術(shù)改造管理等。對(duì)上述管理要點(diǎn)進(jìn)行整理，選取下列重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分析。

（1）前期管理。前期管理的要素包含：①煤化工廠與上游設(shè)備生產(chǎn)商開(kāi)展合作時(shí)，必須將自己的全部訴求準(zhǔn)確無(wú)誤地告知對(duì)方，務(wù)必確保設(shè)備的型號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)、配置與生產(chǎn)工藝匹配，且價(jià)格應(yīng)該在可承受范圍內(nèi)；②圍繞設(shè)備進(jìn)行招標(biāo)采購(gòu)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守招投標(biāo)流程，確保投資制度、形式、評(píng)標(biāo)環(huán)節(jié)均不出現(xiàn)問(wèn)題，確保設(shè)備滿足質(zhì)量要求；③設(shè)備進(jìn)場(chǎng)之后，應(yīng)依次按照安裝調(diào)試→交付→性能驗(yàn)收的流程進(jìn)行檢驗(yàn)，每一個(gè)環(huán)節(jié)完成后均應(yīng)有雙方負(fù)責(zé)人員簽字。

（2）日常管理。煤化工設(shè)備的日常使用管理涉及以下3 個(gè)方面的內(nèi)容：①保證設(shè)備正確使用，需組織操作人員參與崗前培訓(xùn)，所有人員必須持證上崗，建立“定人、定機(jī)、定責(zé)”機(jī)制，即每一名操作人員具體操作哪一臺(tái)設(shè)備均是固定的，該設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題之后，該操作人員便是第一責(zé)任人，需要配合調(diào)查；②建立完善的煤化工設(shè)備使用規(guī)章制度，首先要根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的設(shè)備說(shuō)明書(shū)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，編制設(shè)備使用守則，其次需設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備執(zhí)行操作規(guī)程，所有進(jìn)場(chǎng)人員均需嚴(yán)格執(zhí)行，再次應(yīng)制定設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程，明確現(xiàn)場(chǎng)所有崗位的職責(zé)；③設(shè)備的綜合檢查監(jiān)督，由設(shè)備專(zhuān)員和班組長(zhǎng)共同負(fù)責(zé)，每日巡視工作必須由兩名人員協(xié)同完成，避免疏漏。

（3）故障管理。煤化工設(shè)備的故障發(fā)生率曲線呈現(xiàn)“浴盆”的形態(tài)，即使用階段初始故障發(fā)生率較高，中期偶然發(fā)生故障，后期進(jìn)入劣化期，故障發(fā)生率進(jìn)一步上升。此外，設(shè)備使用磨合期故障發(fā)生率極低，正常使用期會(huì)伴隨正常磨損，故障發(fā)生率始終處于較為平穩(wěn)的趨勢(shì)；進(jìn)入劇烈磨損階段后，設(shè)備的磨損速度會(huì)大幅提升。針對(duì)煤化工設(shè)備的故障進(jìn)行管理時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)注意對(duì)故障、缺陷程度進(jìn)行區(qū)分，并配以相應(yīng)的處理標(biāo)準(zhǔn)。具體而言：①微小缺陷，該故障不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，所有功能也不受影響，則通過(guò)合理的養(yǎng)護(hù)，進(jìn)行健康管理，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，需主動(dòng)、靠前維修；②中等缺陷，會(huì)引起小停機(jī)、在不同程度上影響設(shè)備功能，適用劣化管理標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)預(yù)防故障，可根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)制定具體的維修方案；③大型缺陷，已經(jīng)發(fā)展到“隨時(shí)可能引發(fā)故障”的階段，如果忽視則后果不堪設(shè)想，需按照故障管理常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)，如糾正異常工況、事后維修。

（4）點(diǎn)檢制度。圍繞煤化工設(shè)備制訂點(diǎn)檢制度，側(cè)重點(diǎn)有如下4 個(gè)：①定點(diǎn)，要檢查清楚煤化工設(shè)備的重點(diǎn)和弱點(diǎn)；②定項(xiàng)，應(yīng)明確主要的檢驗(yàn)項(xiàng)目，包括技術(shù)水平、儀器設(shè)備是否匹配等；③定標(biāo)，對(duì)點(diǎn)檢項(xiàng)目的判定準(zhǔn)則進(jìn)行判定，如相關(guān)的技術(shù)要求等；④定周期，需根據(jù)設(shè)備說(shuō)明書(shū)、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)期間不同機(jī)組設(shè)備承受荷載等靈活確定點(diǎn)檢周期。

2.2 現(xiàn)代煤化工設(shè)備維護(hù)思考

2.2.1 建立三級(jí)維護(hù)保養(yǎng)機(jī)制

（1）一級(jí)保養(yǎng)。人員安排為：以設(shè)備日常操作人員為主，以維修工人為輔。保養(yǎng)要點(diǎn)為：制定周期性保養(yǎng)計(jì)劃，需對(duì)重點(diǎn)設(shè)備、易磨損的零部件進(jìn)行拆解，之后依次進(jìn)行清洗檢查→擦拭潤(rùn)滑→間隙調(diào)整→緊固復(fù)位等作業(yè)。一級(jí)保養(yǎng)全過(guò)程內(nèi)必須嚴(yán)格遵守行為規(guī)范，并如實(shí)、詳細(xì)地填寫(xiě)檢查保養(yǎng)記錄。

（2）二級(jí)保養(yǎng)。人員安排為：維修人員為主，操作工人為輔，同樣需要制定周期性維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，但檢測(cè)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)需要全面升級(jí)，對(duì)系統(tǒng)整體運(yùn)行工況進(jìn)行校驗(yàn)，重點(diǎn)檢查儀表的精度，對(duì)所有設(shè)備均進(jìn)行潤(rùn)滑作業(yè)，修復(fù)相關(guān)缺陷。完成設(shè)備、零部件的復(fù)位之后，還需調(diào)整精度，一切符合標(biāo)準(zhǔn)后方可重新投入使用。

（3）三級(jí)保養(yǎng)。重點(diǎn)是磨損養(yǎng)護(hù)，需進(jìn)行潤(rùn)滑管理。其主要作用是：避免煤、化學(xué)工業(yè)設(shè)備各個(gè)部位由于機(jī)械摩擦造成的非正常磨損，避免潤(rùn)滑劑污染、泄漏等問(wèn)題，預(yù)防潤(rùn)滑失效，改善設(shè)備的可靠性，減少維護(hù)費(fèi)用。

2.2.2 不同時(shí)期的養(yǎng)護(hù)策略

從某種程度上來(lái)看，設(shè)備養(yǎng)護(hù)與人類(lèi)疾病預(yù)防存在相似之處，即針對(duì)設(shè)備運(yùn)行不同時(shí)期的特點(diǎn)，采取針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)方案，降低故障發(fā)生率，延長(zhǎng)使用壽命。例如日常保養(yǎng)，主要進(jìn)行點(diǎn)檢、調(diào)整、清潔工作；巡回點(diǎn)檢可以周期性了解設(shè)備的功能；定期整備包含調(diào)整設(shè)備參數(shù)、更換機(jī)械油及磨損零部件，或定期進(jìn)行大規(guī)模整修。此外，還需有針對(duì)性地運(yùn)用預(yù)防修理思維，發(fā)生異常情況之后需要引起重視，排除安全隱患，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤化工設(shè)備在使用期間，可能受化工生產(chǎn)工藝、煤質(zhì)成分、設(shè)備性能等因素的影響，引發(fā)多種故障。為了降低故障發(fā)生率，需要從管理、養(yǎng)護(hù)兩個(gè)方面著手，制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜粘Ｊ褂霉芾砗腿粘＞S護(hù)機(jī)制，盡量保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)使用壽命。