第45卷第6期備與管道Vol 45 No, 62008年12月PROCESS EQUIPMENT PIPINGDec.2008機橄與密封德士古加壓水煤漿氣化裝置用泵朱俊豪,周杰(中國天辰工程有限公司,天津300400)摘要:對德士古加壓水煤漿氣化裝置用泵進行了初步解析,并對其國產(chǎn)化做了簡單分析。關(guān)鍵詞:煤化工;氣化裝置;煤漿泵中圖分類號:TQ0512文獻標識碼:B文章編號:1009-3281(2008)06002803Pump Used in Texaco Pressurized Water andCoal Slurry Gasification PlantZHU Jun-hao, ZHOU JieChina Tianchen Engineering Co. Lud., Tianyin 300400, China)Abstract: In this article, the pump used in Texaco pressurized water and coal slurry gasification plant was analyzed and the fabrication of this pump in China was described.Keywords: coal chemical industry; gasification plant; coal slurry pump德士古加壓水煤漿氣化裝置,在煤化工領(lǐng)域近表1工藝參數(shù)十年來前后有十多套裝置順利投產(chǎn),趨于成熟,并獲高壓水煤漿泵低壓水煤漿泵得良好經(jīng)濟效益。煤漿濃度/%58相對密度12~1.252-1.25目前加壓水煤漿氣化爐已由直徑中2800mm,度/(mP,s700-3000700~3000操作壓力6.5MPa(G)級氣化爐,同時采用國內(nèi)開m令度(m)/r操作壓力4.2MPa(G)級發(fā)展成直徑φ3200mm,輸80流量/(m3·h4)43-8543-85發(fā)的多噴頭燒嘴技術(shù),單臺氣化爐產(chǎn)能已可以與年進口壓力(G)/MPa產(chǎn)360kU/a甲醇裝置相匹配。出口壓力(G)/MPa對于德士古氣化核心技術(shù)除氣化爐及燒嘴外,根據(jù)上述煤漿濃度、黏度以及操作狀態(tài),煤漿泵其配套機泵復雜性和制造技術(shù)難度也是解決氣化裝基本形式為隔膜往復泵,一般采用雙缸雙作用和三置連續(xù)長期穩(wěn)定生產(chǎn)上的一個難點。引進初期機泵缸單作用兩種。由于德士古氣化技術(shù)操作條件苛主要依靠進口,其價格昂貴,每年單因備品配件進口刻,加上煤漿泵制造技術(shù)比較復雜,因此長期以來煤就要花費大量外匯。我國制造廠為改變這種狀況經(jīng)過十余年努力,從消化吸收到自行研制,對德士古漿泵基本依靠進口,國外煤漿泵制造廠商主要是兩氣化裝置用泵目前基本上可以國產(chǎn)化。除加壓水煤家,荷蘭GEHO煤漿泵和德國 FELDUWA煤漿泵。氣化裝置業(yè)主(生產(chǎn)廠)目前尚還希望對高壓水煤20世紀90年代中期國內(nèi)沈陽有色冶金機械廠和上漿泵引進外,其余均以國產(chǎn)機泵用于生產(chǎn),降低了成海大隆機器廠消化吸收引進技術(shù)開始研制低壓煤漿本,為國家節(jié)省大量外匯。泵,并在部分煤化工裝置上應用。易損件壽命也在逐步提高,其中沈陽有色冶金機械廠研制高低壓煤1氣化裝置用泵初步解析中國煤化工1.1高、低壓水煤漿泵作者簡CNMHG高級工程師。主要從某工程工藝參數(shù)如表1所示。事化機專業(yè)設計工作08年12月朱俊豪,等.德士古加壓水煤漿氣化裝置用泵29漿泵在2007年下半年又有一些突破通過了中國機有自清掃作用,但對于大直徑進出口閥門也可以采械聯(lián)合會組織的專家鑒定。日前高壓煤漿泵基本用板形或錐形閥。對于閥座、閥球、閥座加強圈材料上以引進為主但國產(chǎn)低壓煤漿泵已加入到市場競采用特殊耐磨金屬或陶瓷。要求硬度高的材料作為爭的行列,重慶水泵廠等已有產(chǎn)品用于生產(chǎn)上。耐磨件,引進泵這類易損件的壽命一般大于3500低壓煤漿泵主要是磨煤和水煤漿區(qū)域輸送用4000h,而對于輔助軟密封(一般采用丁腈橡膠)使泵,壓力低,相對要求低一些,但必須與高壓煤漿泵用壽命只有2000h,因此,目前有部分生產(chǎn)廠在磨匹配。煤時控制煤粒均勻,并除去大顆粒,把軟密封節(jié)省不高壓煤漿泵是氣化爐核心設備主要向燒嘴提裝使用效果也較好。供噴霧燃燒用高壓煤漿,壓力高,控制要求嚴格。由于進口閥屬易損件,壽命短,從泵結(jié)構(gòu)上考慮煤漿泵基本技術(shù)要點快捷拆裝閥、閥座,不停泵更換易損件是十分必要(1)變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的。荷蘭CEHO采用專門液壓部件拆卸閥座,而德德土古氣化爐對煤漿流量調(diào)節(jié)要求較高根據(jù)負國 FELDUWA采用特殊盒式設計閥門,可在極短時荷變化及爐膛溫度變化都需要用調(diào)節(jié)煤漿流量來達間,無需拆卸周圍的零部件和管道,從側(cè)面快速拆裝到正常操作,且調(diào)節(jié)要具有一定的精度,通常引進機更換整體閥門。組配置AB系列變頻器,其靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度為±(0.11.2鎖斗循環(huán)泵0.5)%,變頻器通過4~20mA線纜至DCS,可以顯工藝參數(shù):示泵運行狀態(tài)信號(包括流量控制信號聯(lián)鎖停車信物料渣水(含固體顆粒10%-15%)號、電機電流信號、轉(zhuǎn)速信號和電機溫度指示等)。流量/(m3h1)33.5-40(2)定時定壓用液壓控制隔膜動作揚程/m隔膜泵能否長期穩(wěn)定運行,隔膜壽命是一個很進口壓力(G)MPa6.68重要因素。隔膜死角積累固體顆粒,易造成隔膜破進口溫度/℃50~110(max220℃)壞,引進機組采用PIC程序控制,配置專門液壓油鎖斗循環(huán)泵是氣化爐渣水進鎖斗內(nèi),然后部分腔用液壓油控制隔膜開啟程度,穩(wěn)定操作,目前引進渣水返回氣化爐循環(huán)用泵,結(jié)構(gòu)特點:由于進口壓力機組采用丁腈橡膠隔膜,壽命保證在10000h以上,為6.68MPa(G)屬高吸入壓力離心泵。實際可以運行15000~20000h。泵進口壓力高,葉輪處承受軸向力、徑向力高,PLC程序控制是較復雜系統(tǒng),基本程序如下泵的軸承必須特殊設計,要考慮到止推軸承完全承①控制補液,排液時間恒定,波動小(德士古要受起巨大軸向力另外最好考慮到雙流道設計,在平求偏差±1%)。設定補排液故障報警停車程序。衡軸向力的同時平衡部分徑向力。②超壓報警(恒定值,最高壓力為額定壓力1為平衡泵的軸向力,除加強軸承外,還建議在葉1倍)。超壓5%,PLC系統(tǒng)報警燈報警;超壓10%,輪前后蓋上開設一定數(shù)量的平衡孔,泵進口處和葉PLC系統(tǒng)聲響報警;超壓15%,PC系統(tǒng)使電機緊輪背部加置耐磨環(huán)來平衡分軸向力。急停車,用時安全閥迅速卸壓。泵進口壓力高,泵殼、泵蓋等均屬于受壓元件。③PLC系統(tǒng)控制液壓推進油壓力。油壓低于05泵整體設計應大于泵進口壓力+揚程,因此泵整體MPa(G)啟動油泵大于1MPa(G)油泵緊急停車設計壓力必須大于7MPa(G)。鎖斗循環(huán)泵輸送含④潤滑油系統(tǒng)濾網(wǎng)處壓力大于0.35MPa(G)10%-15%固體顆粒渣水,泵主要材質(zhì)必須以耐磨報警、檢查。材料為主在結(jié)構(gòu)上還要考慮相應采取措施,在葉輪3)進出口閥門人口處泵蓋上和葉輪背部泵后蓋上嵌裝耐磨板來抗進出口閥門通?？趶叫?流速高、磨損大,屬易磨蝕,泵轉(zhuǎn)速盡可能采用低轉(zhuǎn)速1450r/min。目前損件。一般采用帶有金屬密封和輔助軟密封的球國內(nèi)制中國煤化工上進行開發(fā),對閥借助橡膠密封圈來保證達到100%密封效果,同鎖斗循CNMH(入離心泵形式制時使磨損減少到最低程度球閥有利于介質(zhì)流通具造泵體材料為1Cn3,葉輪為耐磨材料,泵進口處化工設備與管道第45卷第6期和泵后蓋安裝耐磨材料部分,一般耐磨材料為高鎳14高壓灰水泵鑄鐵(硬質(zhì)鎳1")、06Crl8N4Mo或制造廠自行開發(fā)工藝參數(shù):的耐磨合金。介質(zhì)灰水(含少量固體顆粒洗滌水另外鎖斗循環(huán)泵軸封屬高壓機械密封范疇,已有部分結(jié)構(gòu)物,同時含少量超越API682工作范圍,因此需考慮采用特殊設計NH3,H2S,CO2等)用高壓靜止式單端面機械密封,主密封材料(動、靜溫度℃121環(huán))要具有高強度、高耐磨材料,目前一般國內(nèi)的碳進口壓力(G)MPa正常0.3,最大04化硅、石墨材料均不能適應高抗壓強度的要求宜采流量/(m3h)正常181,最大220用進口的高強度特殊石墨、碳化硅材料。對這種狀揚程/m80況下的髙壓機械密封建議增置螺旋槽輔助密封,效對于上述參數(shù)流量Q≥100m3/h,揚程高于果會更佳。對于密封冷卻水系統(tǒng)采用外沖洗APP400m,選用高速勝達因泵,流量偏大,不適合應用,LAN32,整個裝置配有獨立高壓密封水泵,孔板等而一般結(jié)構(gòu)臥式多級泵、平衡盤、平衡鼓存在著維修分別注入有關(guān)泵內(nèi)。工作量大事故多的問題。國內(nèi)某泵廠在煤化工用目前生產(chǎn)制造鎖斗循環(huán)泵的國內(nèi)制造廠商有航泵問題上對這類泵采用臥式多級自平衡離心泵,外天部11所江蘇雙達泵業(yè)、湖北襄樊525廠等,其結(jié)筒體鍛造承受流體高壓軸向剖分,方便檢修,葉輪構(gòu)都大同小異,但材質(zhì)選擇各有差異。采用背靠背,偶數(shù)葉輪來平衡泵整體軸向力這樣結(jié)1.3激冷水泵構(gòu)使用效果好。工藝參數(shù):1.5燒嘴冷卻水泵介質(zhì)含3%~5%固體顆粒。少量工藝參數(shù):NH3,H2S,CO2的循環(huán)用水介質(zhì)軟水流量/(m3h1)正常284,最大354流量/(m3·h-)82~90揚程揚程進口壓力(G)MPa正常64,最大6.7對于此泵用于燒嘴冷卻,泵型可以采用單級懸泵送溫度/℃臂重化工流程泵或者一般結(jié)構(gòu)多級泵,也可以采用激冷水泵是一種氣化爐激冷室噴淋用水泵,流勝達因高速泵或者臥式高壓皮托管泵,選用時主要量大,揚程高,進口壓力與鎖斗循環(huán)泵相同操作溫應綜合考慮其性價比維修工作量泵效率等最后度高于200℃,因此也屬于高吸入壓力離心泵。結(jié)由業(yè)主選定。構(gòu)設計可以與鎖斗循環(huán)泵相仿,單級中心支承重型1.6其他化工離心泵軸承要特別加強泵整體設計壓力p;≥煤氣化用泵還存在一定數(shù)量渣水泵,其流量不82-8.5MPa(G),由于揚程高度達125m,不可能是太大揚程也不太高但固體顆粒均高達20%以采用低轉(zhuǎn)速,葉輪線速度高,對磨損不利好在輸送上,例:沉降槽底流泵、沉降槽給料泵等這類泵主要含固體顆粒渣水比鎖斗循環(huán)泵要低得多。殼牌氣化以耐磨為主要選用渣漿泵材料為高鉻鑄鐵泵轉(zhuǎn)工藝用泵,直接采用CD4MnCu雙相不銹鋼作為耐速盡可能考慮低轉(zhuǎn),軸封部分可以考慮副葉輪加填磨材料,也有采用與鎖斗循環(huán)泵相同的材料。料密封,若采用機械密封的話,主密封為硬硬,且宜另外對于大流量激冷水泵,單級懸臂離心泵要.用靜止式機封,外沖流。平衡泵軸向力、徑向力,無疑是十分困難的國內(nèi)某2結(jié)束語廠曾推出雙吸雙級泵用于激冷水泵,葉輪、導葉、機殼材料全部采用 CD4 MnCu雙相不銹鋼來抗磨,無以上為德士古氣化裝置用泵初步剖析,是從設耐磨襯板簡化了結(jié)構(gòu)。其軸向力平衡主要靠雙級計角與守際應田右些差異,希望開展研背靠背葉輪自身來平衡,效果較好。討YHa中國煤化工CNMHG