魏 力
(中鹽安徽紅四方股份有限公司,安徽 合肥 230022)
目前,大部分氯堿廠采用是中壓法和低壓法工藝生產(chǎn)液氯,液氯輸送包裝必須進(jìn)行加壓,隨著國(guó)內(nèi)引進(jìn)制造液氯泵技術(shù),應(yīng)用液氯泵替代傳統(tǒng)汽化器加壓法、氣體加壓法輸送液氯包裝的企業(yè)越來(lái)越多。
目前液氯泵輸送包裝主要有多級(jí)液氯液下泵、液氯屏蔽泵(臥式)、雙殼體液氯磁力泵(短軸型)等輸送工藝,有著各自的工藝及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),現(xiàn)對(duì)其液氯泵輸送工藝進(jìn)行分析比較。
2.1.1 工藝流程簡(jiǎn)敘
液氯屏蔽泵輸送工藝:泵安裝在低于液氯貯槽底部出口4 m 以下地坑內(nèi),液氯由貯槽底部出口流出,經(jīng)泵直接進(jìn)行輸送包裝;泵出口管上配帶有最小流量孔板排氣管與貯槽氣相連接。
多級(jí)液氯液下泵輸送工藝:泵垂直安裝在中間槽上,液氯由貯槽底部出口進(jìn)入中間槽,泵將中間槽內(nèi)的液氯抽出進(jìn)行輸送包裝;氣相平衡管連接中間槽與貯槽之間。
雙殼體液氯磁力泵輸送工藝:泵垂直安裝在中間罐上,液氯由貯槽底部出口進(jìn)入中間罐,泵將中間罐液氯抽出進(jìn)行輸送包裝;氣相平衡管連接中間槽與貯槽之間。
2.1.2 液氯輸送泵的特點(diǎn)
(1)液氯屏蔽泵特點(diǎn)
a.是類似臥式單級(jí)離心泵,泵體和電機(jī)連成一體,無(wú)動(dòng)密封只有靜密封,輸送液氯無(wú)泄漏;
b.無(wú)輔助設(shè)備、無(wú)氮?dú)饷芊猓に嚺涔芎?jiǎn)單;
c.由于屏蔽轉(zhuǎn)子和定子之間間隙較小,只有0.5~1.0 mm,介質(zhì)若含水高、雜質(zhì)多會(huì)造成屏蔽套、滑動(dòng)軸套的磨損,因此對(duì)液氯質(zhì)量要求較高;
d.由于屏蔽泵采用的是單級(jí)離心泵,因此必須汽蝕余量NPSHr 大;安裝時(shí)液氯貯槽底部出口到泵進(jìn)口的垂直高度產(chǎn)生的有效汽蝕余量NPSHa 須大于泵的NPSHr。為此,要建造4 m 以上地坑安裝屏蔽泵,才能滿足泵的性能特性要求,且泵啟動(dòng)前還需進(jìn)行預(yù)冷和排氣。
(2)多級(jí)液氯液下泵特點(diǎn)
a.泵垂直安裝在?1 400 mm×3 537 mm 中間槽上(體積約4.2 m3),需要較大的液氯中間槽;
b.軸封采用機(jī)械密封加填料密封,外加氮?dú)飧綦x多重密封;緊急停車采用氣囊式密封,需要消耗氮?dú)夂蜕倭繌U氣排放;
c.對(duì)輸送的液氯含雜質(zhì)要求不高;
d.液氯貯槽底部出口與中間槽進(jìn)口垂直高度差大于1.5 m 即可,可安裝在相對(duì)地面或1.5 m 左右的地坑內(nèi)。
(3)雙殼體液氯磁力泵特點(diǎn)
a.泵軸、多級(jí)葉輪、內(nèi)磁缸體被泵體、雙隔離套完全封閉與驅(qū)動(dòng)部件不接觸,所有密封點(diǎn)均為靜密封。不需要氮?dú)饷芊猓?/p>
b.采用雙隔離套結(jié)構(gòu)+第三層極限密封,實(shí)現(xiàn)多重靜密封防護(hù);單層泄漏可DCS 遠(yuǎn)程報(bào)警和現(xiàn)場(chǎng)壓力表來(lái)顯示,確保安全;
c.采用積木原理裝配,泵為短軸多級(jí)液下泵,安裝高度底,維修方便,所有部件均可現(xiàn)場(chǎng)維修更換;
d.液氯磁力泵垂直安裝在?550 mm×1 080 mm中間罐上(體積約0.25 m3),液氯貯槽底部出口與中間槽進(jìn)口垂直高度差大于1.5 m,可在相對(duì)地面安裝,中間罐體積較多級(jí)液氯液下泵小得多;
e.泵軸為空心軸,孔徑?12 mm 在高速離心旋轉(zhuǎn)通過(guò)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng),將帶顆粒的雜質(zhì)帶走。對(duì)輸送液氯的雜質(zhì)較液氯屏蔽泵要求低;
f.泵內(nèi)設(shè)置最小回流管,可以在出口完全關(guān)閉情況下,長(zhǎng)期運(yùn)行。
2.2.1 液氯輸送泵共同點(diǎn)
在液氯輸送包裝工藝中,液氯輸送泵與傳統(tǒng)氣體加壓法輸送包裝比較,其共同特點(diǎn)是:
(1)充裝時(shí)液氯貯槽壓力降低,由氣體加壓法0.8~1.1 MPa 降到0.18~0.24 MPa 接近原氯壓力,使液氯貯槽更加安全可靠;
(2)無(wú)廢氣(或極少量廢氣)排氣放和基本上無(wú)泄漏,消除了無(wú)污和氯氣損耗,更加環(huán)保;
(3)包裝快速連續(xù)、壓力恒定、操作簡(jiǎn)便,避免了換槽對(duì)系統(tǒng)的影響,大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度;
(4)設(shè)備及閥門等更換維修費(fèi)用大幅下降;
(5)液氯泵包裝徹底改變了傳統(tǒng)汽化或氣體加壓法充裝不連續(xù)、充裝壓力不穩(wěn)定、操作復(fù)雜、包裝成本高,包裝時(shí)液氯貯槽壓力高、三氯化氮富集等安全隱患。
2.2.2 液氯輸送泵不同點(diǎn)比較
(1)工藝配管與安裝的不同
屏蔽泵無(wú)中間槽、無(wú)密封氮?dú)?,配管?jiǎn)單;考慮到泵的必須汽蝕余量大,因此要建4 m 以上深度的地坑安裝泵。
多級(jí)液下泵的軸封用氮?dú)飧綦x輔助密封,需配密封氮?dú)夤芎突旌蠌U氣排放管,配管復(fù)雜;需中間槽,占地面積大,貯槽底部出口高于中間槽進(jìn)口1.5 m 即可,可以安裝在相對(duì)地面或較低地坑內(nèi)。
雙殼體液氯磁力泵無(wú)需氮?dú)饷芊鈿?,配管比較簡(jiǎn)單;需中間罐,占地面積小,安裝高度要求和多級(jí)液下泵一樣。
(2)操作控制不同
屏蔽泵啟動(dòng)前必須將泵灌滿液氯,首次(或較長(zhǎng)停車)啟動(dòng)前要進(jìn)行30 min 預(yù)冷,同時(shí)要進(jìn)行排氣,現(xiàn)場(chǎng)不能盤車;在排氣管上設(shè)置最小流量孔板,確保泵的運(yùn)行安全,通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制輸送壓力。
多級(jí)液下泵需要中間槽保持一定液位,無(wú)需預(yù)冷啟動(dòng),現(xiàn)場(chǎng)可盤車,但需要調(diào)節(jié)密封氮?dú)鈮毫β愿哂谥虚g槽;出口壓力控制采用壓力變送器和電機(jī)變頻器裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓輸送。
雙殼體液氯磁力泵需要中間罐保持一定液位,無(wú)需預(yù)冷啟動(dòng),無(wú)密封氮?dú)庹{(diào)節(jié),現(xiàn)場(chǎng)可盤車;出口壓力控制和多級(jí)液下泵相同。
(3)對(duì)液氯質(zhì)量要求不同
屏蔽泵軸承套潤(rùn)滑和電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生熱量的移除是靠輸送的介質(zhì),同時(shí)屏蔽轉(zhuǎn)子和定子之間間隙較小,只有0.5~1.0 mm,液氯含水高、雜質(zhì)多都會(huì)造成屏蔽套,滑動(dòng)軸套磨損,因此對(duì)液氯質(zhì)量要求較高。
多級(jí)液下泵對(duì)輸送介質(zhì)雜質(zhì)要求較低,“粗細(xì)糧”均適合,且在中間槽進(jìn)口管道上增設(shè)過(guò)濾器,定期清洗即可。
雙殼體液氯磁力泵相對(duì)屏蔽泵要求要低,如果液氯中含有雜質(zhì),在進(jìn)液管上設(shè)置30或40目過(guò)濾器即可。
(4)安全性與密封形式的不同
屏蔽泵為單層屏蔽套靜密封,正常運(yùn)行時(shí)氯氣無(wú)泄漏和廢氣排放,安全性好。
多級(jí)液下泵為機(jī)械密封、填料密封加氮?dú)飧綦x氣的動(dòng)密封,調(diào)整不當(dāng)會(huì)有少量混合氣體泄漏,有廢氣排放,同時(shí)有氮?dú)庀?,較為安全。
雙殼體液氯磁力泵為雙層隔離套靜密封+第三層極限密封,多重保護(hù)無(wú)氯氣泄漏和廢氣排放,是3種泵型中安全性最高的。
(5)結(jié)構(gòu)與維修不同
屏蔽泵是臥式結(jié)構(gòu),短單剛性軸,泵與屏蔽電機(jī)為一整體,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、隔離套裝配間隙??;現(xiàn)場(chǎng)維修難度大,損壞需返廠維修。
多級(jí)液下泵是立式結(jié)構(gòu),柔性長(zhǎng)軸,泵與電機(jī)分體結(jié)構(gòu),密封機(jī)構(gòu)復(fù)雜,部件較多;由于泵體較長(zhǎng),需要一定的吊裝和檢修空間,維修較為復(fù)雜。
雙殼體液氯磁力泵是立式結(jié)構(gòu),短單剛性軸,泵與電機(jī)分體結(jié)構(gòu),采用標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)配置,可現(xiàn)場(chǎng)更換任何部件,泵體高度低,采用積木原理裝配,維修簡(jiǎn)單方便。
在2004年對(duì)液氯輸送裝置技術(shù)改造,由氣體加壓法工藝改為多級(jí)液氯液下泵輸送工藝,當(dāng)時(shí)選擇主要從2個(gè)方面考慮:一是泵對(duì)液氯質(zhì)量適應(yīng)性:該公司當(dāng)時(shí)是用納氏泵輸送氯氣工藝,原料氯氣中夾帶著酸霧,氯化物等雜質(zhì)較多,氯氣液化后液氯含雜質(zhì)相對(duì)較多;二是安裝條件的考慮:液氯裝置及液氯貯槽是在原固堿廠房上改造擴(kuò)建的,地下情況比較復(fù)雜,建造4.2 m 深坑和防滲防腐難度都較大。
綜合上述因素,雖然多級(jí)液氯液下泵需要增加中間槽和密封氮?dú)?,工藝配管也?fù)雜,但對(duì)液氯質(zhì)量要求較寬,適合“吃粗糧”,無(wú)需建深坑,操作控制相對(duì)簡(jiǎn)單,更符合當(dāng)時(shí)的工藝生產(chǎn)條件,最后選擇了多級(jí)液氯液下泵,實(shí)際使用效果尚好。
隨著發(fā)展的需要,公司搬遷進(jìn)入合肥經(jīng)濟(jì)循環(huán)園,建設(shè)合肥化工基地一期15萬(wàn)t/a 燒堿項(xiàng)目,并于2014年3月15日竣工投產(chǎn)。在液氯輸送充裝工藝中選用了大連科環(huán)泵業(yè)的雙殼體液氯磁力泵。
3.2.1 基本介紹
(1)工作原理
該泵是電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)外磁缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁場(chǎng)能穿過(guò)空氣間隙和非磁性物體(隔離套)帶動(dòng)與多級(jí)葉輪軸連接的內(nèi)磁缸體作同步轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)動(dòng)力無(wú)接觸能量轉(zhuǎn)化,將動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封。
(2)泵的型號(hào)和性能參數(shù)
型號(hào):DTMMC50A-6雙殼體液氯磁力泵;
性能參數(shù):流量Q=28 m3/h、揚(yáng)程H=75 m、轉(zhuǎn)速n=1 470、電機(jī)功率N=22 kW、效率η=64%、HPSHr=0.5 m。
3.2.2 工藝要求
(1)安裝高度確定:液氯貯槽底部出口與泵中間罐進(jìn)口中心線最小高度差H=HPSHr(0.5 m)+管道阻力m+安全余量(0.5 m),即實(shí)際安裝高度要>1.5 m。
(2)配管要求
管徑要求:液氯進(jìn)口管DN150、出口管DN50、排污管DN50;氣相平衡管、抽空管均為DN50,確保阻力小,液氯暢通;
平衡管要求:平衡管水平段要高于液氯貯槽最高液位,防止平衡管產(chǎn)生氣堵現(xiàn)象。
(3)出口壓力控制
采用帶數(shù)顯壓力變送器和電機(jī)變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)出口壓力,使壓力恒定即為1.0 MPa,并實(shí)現(xiàn)DCS 遠(yuǎn)程監(jiān)控。
3.2.3 運(yùn)行情況
(1)運(yùn)行效果好
a.運(yùn)行平穩(wěn):流量穩(wěn)定、噪聲小、電流低(28 A左右);
b.安全環(huán)保:變頻控制、壓力恒定、無(wú)任何泄漏;
c.操作簡(jiǎn)捷:進(jìn)滿液氯、后盤啟動(dòng),緩慢打開(kāi)出口閥門往液氯包裝輸送,即完成全部開(kāi)車操作。
(2)滿足液氯充裝要求
液氯輸送泵與包裝,在生產(chǎn)工藝中是不可分割的有機(jī)整體,液氯輸送泵運(yùn)行的穩(wěn)定安全對(duì)液氯包裝至關(guān)重要。該液氯充裝是智能化充裝系統(tǒng),分為液氯槽車充裝和液氯鋼瓶充裝兩部分;通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)和電子秤來(lái)控制槽車和液氯鋼瓶的充裝量,當(dāng)充裝達(dá)到規(guī)定量時(shí),液氯充裝氣動(dòng)控制閥自動(dòng)關(guān)閉結(jié)束充裝。在實(shí)際充裝中雙殼體液氯磁力泵滿足了充裝要求,其表現(xiàn)為:
a.充裝速度快:25 t 液氯槽車一般40~45 min 充裝完成,1 t 液氯鋼瓶一般25~30 min 充裝完成;
b.充裝計(jì)量準(zhǔn):由于充裝壓力恒定無(wú)波動(dòng),因此充裝誤差??;25 t 液氯槽車充裝后,電子秤復(fù)磅誤差一般為±10~15 kg;液氯鋼瓶充裝后復(fù)磅誤差一般為±0~2 kg。
c.充裝量大:目前實(shí)際最大一天充裝量為三百多噸,正常也在150~220 t,完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
液氯泵輸送充裝工藝,已在氯堿生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。隨著市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)進(jìn)步,規(guī)格型號(hào)趨于多樣化,可選擇范圍大。實(shí)際采用何種液氯輸送泵,要根據(jù)裝置的工藝水平、生產(chǎn)能力、管理水平以及其他客觀因素綜合考慮,揚(yáng)長(zhǎng)避短,選擇適合生產(chǎn)和裝置要求的,才能最大限度發(fā)揮其效能。
[1]方 度,蔣蘭蓀,吳正德.氯堿工藝學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社,1990.