煤液化進料泵是煤直接液化的核心設備之一，也是煤直接液化重點引進的德國烏拉卡高壓泵。它是將油煤漿從0.5MPa升壓到20.1MPa的水平布置五缸單作用固定排量往復泵，其輸送的油煤漿溫度在160℃左右。油煤漿進料泵在運行中經常出現吸入口球閥、閥座不均勻磨損現象，這給煤直接液化的高負荷平穩運行帶來了不少困難。如圖1所示。下面來分析一下油煤漿進料泵（下文都將簡稱進料泵）吸入球閥和閥座磨損的原因及解決方案。

圖1 油煤漿進料泵泵頭示意圖

    1 原因

    引起進料泵吸入口球閥主要有入口集合管中油煤漿的沉積造成的。以下主要討論入口集合管沉積的原因以及其如何造成吸入口球閥磨損。

    進料泵集合管管徑大（DN600mm）并水平布置，由于油煤漿屬于固液混合物料，在流動中遵守冪律流體規律，所以屬于層流。由流體力學的知識知道：在水平管路中油煤漿在管壁粘滯阻力大于流體的慣性力，所以油煤漿在集合管管壁的流動速度遠遠小于管路中間的流動速度，進而造成油煤漿在集合管壁部逐步沉積。由于油煤漿長時間的沉積使得集合管內壁的沉積物越來越厚，導致其內壁粗糙度就越來越大，在粗糙的沉積物表面油煤漿流動阻力就變大，更利于油煤漿的沉積。油煤漿在集合管內壁上逐漸沉積，其內壁上方所沉積的油煤漿在重力的作用下掉落，（入口膨脹節對油煤漿的吸入也可以防止其在上壁的沉積）在集合管內壁下部則越積越厚。由于集合管中油煤漿的溫度在160℃左右，所以其中的沉積物料在高溫環境中慢慢蒸發，此時沉積的油煤漿中輕組分逐漸變成油氣逃逸出去。另外這些沉積物在重力的作用下越壓越實，在靠近集合管內壁最下部的油煤漿首先開始變硬，這些變硬的油煤漿沉積物隨著沉積物厚度的增加而逐步變厚，這樣惡性循環最終導致集合管的沉積物占據了集合管的大部分空間。

    油煤漿的濃度也能造成集合管的沉積。油煤漿的濃度過稀容易造成其在管線里面的沉降尤其在集合管里面的沉積；油煤漿的濃度多大可以導致其粘度變大，管線中的油煤漿變稠，管路阻力變大，既可以造成進料泵的負荷增大也可以導致集合管的沉積。

    集合管中油煤漿流動空間由于沉積物的增加變小后，其吸入的油煤漿就會減少，由《往復泵》可知，在五列單作用往復泵的瞬時流量曲線圖中可以看出，在任何時間內至少有倆列缸同時在吸液，在集合管沉積所留空間不大的情況下，可能有某一列吸入不足，（假如集合管油煤漿很少時，某一列或倆列出現油煤漿吸入不足的現象）從而導致缸頭各吸入口“搶量”，使得某列進料量變小。如圖1所示，油煤漿吸入不足的那列通過入口膨脹節將油煤漿吸到吸入球閥之前，由于不是滿管流，所以只有附著在摩擦力較大的管壁上的那部分油煤漿才能向上流動，即油煤漿發生了偏流。正常情況下，滿管的油煤漿作用在吸入球閥上，作用力是均勻的，可以使球在一定的距離內做旋轉運動，且表面均勻磨損，及使球閥變小也還能起到密封作用。當油煤漿吸入量變小時，其流動方向就發生了改變，油煤漿只在某一個或倆個方向沖擊球閥和閥座才能進入缸體，這個沖擊力不大，只將閥球抬起某一微小高度，但是閥球沒有受到足夠大的力使其發生旋轉，所以始終保持一個或倆個面被油煤漿沖擊。如果吸入球閥和閥座長時間在油煤漿的不均勻的沖刷下，閥座和球閥之間的密封面就被油煤漿中的顆粒物磨損。油煤漿在出口高壓力作用下泄露點反復被沖刷，導致泄露點越來也大，最終其出口壓力和流量也出現大幅波動。

    2 解決方法

    從分析上面的原因可以知道，進料泵吸入口球閥和閥座的不均勻磨損主要是由于其集合管的油煤漿沉積導致集合管大部分空間被占據引起的。所以只要解決了集合管內油煤漿的沉積也就把吸入口球閥、閥座不均勻磨損的問題解決了。那么怎樣減少集合管的沉積呢？¹降低管線的粗糙度，但是這樣是要增加設備的制造成本，所以這里不在討論；º可以將入口膨脹節的位置進行適當的調整，將其安裝在集合管的下方。如果將膨脹節安裝在集合管的底部，膨脹節的吸入能改變油煤漿在集合管中的流動狀態，這樣就能大大減少油煤漿在集合管底部的沉積并使得進料泵吸入口球閥磨損均勻；»給進料泵入口集合管的排污線上加連續沖洗油線，這樣可以減少集合管的沉積；¼當進料泵停泵時必須要用沖洗油進行徹底的沖洗，防止管線中的油煤漿沉積；½盡量控制油煤漿的粘度使其不要波動太大，因為太稀或太稠都可能導致油煤漿的沉積。

    3 總結

    油煤漿進料泵比起一般往復泵要復雜的多，再加上其運送的是含固的油煤漿，所以在設備的操作和維護方面要更加精心細致，只有這樣才能讓進料泵更好的為煤直接液化發揮作用。