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泵是一種應(yīng)用廣泛、耗能很大的通用機(jī)械,我國每年發(fā)電量的20%~25%都消耗在泵類產(chǎn)品上。在各種類型的泵中,離心泵所占數(shù)量最多,是化工生產(chǎn)過程中主要的流體輸送機(jī)械。
以前老裝置在選用離心泵時(shí),大部分依據(jù)最大流量,同時(shí)為了留有一定的余量,通常再放大一個(gè)系數(shù),使泵設(shè)計(jì)的余量很大。燕山石化橡膠廠烯烴車間丙烯腈裝置1970年建成投產(chǎn),至今共進(jìn)行過3次大的技術(shù)改造,裝置生產(chǎn)能力從1.5萬噸/年擴(kuò)至6.5萬噸/年,但到目前為止裝置從未達(dá)到設(shè)計(jì)能力。效率的過剩最終體現(xiàn)在電能的消耗上,2007年橡膠廠烯烴車間在機(jī)泵上就消耗電量576萬千瓦時(shí),“大馬拉小車”導(dǎo)致能源的浪費(fèi)十分嚴(yán)重。
離心泵是通過葉輪使流經(jīng)葉輪的流體受離心力的作用來提高流體的機(jī)械能,用于克服流體輸送沿程中的機(jī)械能損失,是一個(gè)能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過程。根據(jù)這一特點(diǎn),烯烴車間節(jié)能改造主要有兩種手段:一是工藝措施,一般為閥門節(jié)流法;二是離心泵本身的特性曲線改變,一般為變頻與葉輪切割。
閥門節(jié)流法操作簡便、流量連續(xù),可以在某一最大流量與零之間隨意調(diào)節(jié),且無需額外投資,適用場合很廣。但閥門節(jié)流是以消耗離心泵的多余能量來維持一定的供給量,會造成能量的損失和浪費(fèi),離心泵的效率也將隨之下降,經(jīng)濟(jì)上不太合理。
從改變離心泵本身特性曲線角度考慮,變頻調(diào)速與閥門節(jié)流相比,節(jié)能效果很突出,離心泵的工作效率更高,同時(shí)還大大延長離心泵和管道系統(tǒng)的壽命,但變頻調(diào)速存在局限性,投資大、維護(hù)成本高,且當(dāng)離心泵變速過大時(shí)會造成效率下降,超出泵比例定律范圍,不可能無限制調(diào)速。
葉輪切割方法實(shí)施起來簡單方便,而且耗費(fèi)小、見效快。只需要對泵進(jìn)行計(jì)算后進(jìn)行改造即可投入使用,檢修期短,經(jīng)過計(jì)算并衡量經(jīng)濟(jì)合理性后就可實(shí)施。
技術(shù)人員查詢了大量相關(guān)資料,結(jié)合丙烯腈裝置連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn),最后經(jīng)論證采取了改變泵體結(jié)構(gòu)——對葉輪進(jìn)行切割,降低功率以節(jié)約電能的方案,此方案實(shí)施簡單方便、耗費(fèi)小、見效快。
以乙腈裝置的離心泵B-202為例,原泵軸功率為110千瓦,提供的流量及揚(yáng)程大于工藝需求值,經(jīng)技術(shù)人員的專業(yè)化計(jì)算論證,對B-202機(jī)泵進(jìn)行葉輪切割改造。經(jīng)過葉輪一次切割,將泵的葉輪直徑由原來的324毫米變成了290毫米,同時(shí)揚(yáng)程由140米變成了112.16米,切割后功率為78.9千瓦,流量為183.3~222.4立方米/時(shí),滿足工藝需求。
在改造B-202的成功經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)下,他們進(jìn)一步推廣葉輪切割的方法,并采取了標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、規(guī)范化的手段?,F(xiàn)在整個(gè)裝置的機(jī)泵運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
從成效上看,離心泵節(jié)能改造實(shí)施后,其流量和揚(yáng)程完全滿足裝置現(xiàn)有的工藝需求,員工不必為了調(diào)節(jié)流量頻繁出入外操室去開關(guān)閥門了,生產(chǎn)更加平穩(wěn),更加高效;機(jī)泵改造前丙烯腈裝置每年耗電963萬千瓦時(shí),改造后電能消耗減少至928萬千瓦時(shí),可取得年經(jīng)濟(jì)效益23萬元。
燕山石化橡膠廠將在此成功例子的基礎(chǔ)上,大力推廣離心泵節(jié)能改造的方式,進(jìn)一步提高裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的競爭力。