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(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

技 術(shù) 討 論

陶瓷襯里泵在純堿行業(yè)的推廣應用

王 建，蔡家?guī)?/p>

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

新型陶瓷襯里泵在淮安堿廠氨鹽水系統(tǒng)使用效果良好,本文主要結(jié)合設(shè)備使用的情況對其關(guān)鍵技術(shù)進行探討，分析使用特點及技術(shù)優(yōu)勢。

陶瓷襯里泵；技術(shù)特點；純堿制造；氨鹽水；應用

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠2011年2月份建成投產(chǎn)，其一期設(shè)計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)純堿30萬t，通過 50萬t填平補齊技術(shù)改造實施，目前裝置純堿生產(chǎn)能力達到52萬t。面對日益競爭激烈的市場環(huán)境，降本增效是每個純堿企業(yè)生產(chǎn)中工作主線。隨著生產(chǎn)和制造技術(shù)的不斷發(fā)展,采用高效節(jié)能的新設(shè)備、耐腐蝕的新材料以及各種先進的新技術(shù)能有效的降低生產(chǎn)成本，對企業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)改造起到了重要作用。

我廠于2015年7月份在重堿車間蒸吸工序氨鹽水系統(tǒng)安裝使用一臺新技術(shù)、新材料的陶瓷襯里泵用于生產(chǎn)，與傳統(tǒng)的離心泵相比具有耐磨損耐腐蝕、高效節(jié)能、大流量、運行平穩(wěn)、維護簡便等特點，為生產(chǎn)的正常運行,降低消耗,增加效益都起到了重要作用,在這里就我廠新型陶瓷襯里泵使用的情況對其關(guān)鍵技術(shù)進行探討，分析使用特點及技術(shù)優(yōu)勢。

1 堿廠鈦泵的使用情況

鈦泵是現(xiàn)如今堿廠氨鹽水系統(tǒng)普遍應用的堿泵之一。主要用于輸送中和水、成品氨鹽水、預熱母液等腐蝕性較強，且具有不同程度的顆粒、易沖刷的介質(zhì)。 目前我廠重堿車間使用的鈦泵數(shù)量有17臺，型號及具體的參數(shù)見表1。

表1 淮安堿廠使用的鈦泵

鈦泵在制堿工藝中應用已十幾年,現(xiàn)將我廠重堿車間近5年鈦泵使用情況優(yōu)缺點進行整理。

1.1 鈦泵主要優(yōu)點

1)加工件的刀紋至今清晰可見,就足以說明其殼體和葉輪等主要零部件耐制堿過程中各種介質(zhì)的腐蝕、沖刷、磨損；

2)結(jié)垢率低,不易堵塞,表面也無被大氣腐蝕現(xiàn)象；

3)過流面積為全鈦, 故障率相對較低，維修工作量小減輕了維修工人的勞動強度。

1.2 鈦泵主要缺點

1)由于鈦材價格較高,且制造加工難度較大，所以泵的價格也高,前期一次性投資費用較大 ;

2)在流量小時,泵振動較大,不能保證泵的運行精度，易出現(xiàn)故障；

3)葉輪螺母易脫落,多次導致電機跳停、葉輪磨損、軸斷裂等設(shè)備故障，影響設(shè)備的正常運行，特別是在停開泵時,背帽經(jīng)常脫落,泵要打開檢修；

4)我廠使用的鈦泵為填料式密封，填料密封的軸套、填料易磨損。停車后不能自鎖,因此在泵出口閥內(nèi)漏的情況下,停車后在填料部分有外漏。正確的使用方法應停車后將填料進行緊固, 開車時松動一下,運轉(zhuǎn)正常后再緊固一下；

5)鈦泵的葉輪、軸套、葉輪螺母為鈦材質(zhì)，備品備件價格比較昂貴，維護費用較高。

2 陶瓷襯里泵概況

隨著材料制備工藝和復合材料技術(shù)的發(fā)展，陶瓷材料的脆性大大改善，具有高強、高韌、高硬，耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的性能，特別適用于輸送有磨損和腐蝕性的流體。我廠于2015年7月份在重堿車間蒸吸工序成品氨鹽水系統(tǒng)安裝使用一臺新技術(shù)、新材料的陶瓷襯里泵代替鈦泵用于生產(chǎn)。經(jīng)10個月的運行試用,檢查該泵使用效果良好結(jié)垢率低,不易結(jié)疤，操作方便,維護簡單,運行平穩(wěn)，抗腐蝕、耐磨損方面優(yōu)于鈦泵。

2.1 金屬+陶瓷襯里泵主要技術(shù)指標

泵的具體參數(shù)：

流量Q=400 m3/h

揚程H=55 m

效率 >72%

轉(zhuǎn)速n=1 480 r/min

電機功率 132 kW

軸功率 91.3 kW

介質(zhì) 成品氨鹽水

介質(zhì)溫度 <200 ℃

圖1 ACP-TL150-55性能曲線圖

2.2 陶瓷襯里泵技術(shù)特點

ACP-TL型金屬+陶瓷襯里泵是大流量、低揚程、高效率的離心泵，特別適用于輸送強磨損、強腐蝕性的介質(zhì)。它的核心技術(shù)是利用陶瓷-金屬復合制造技術(shù)，基于金屬泵高效水力模型采用CFD計算分析平臺修正因加襯陶瓷而改變的水力尺寸，并保證液體介質(zhì)內(nèi)部流動的順暢性，減少流動損失，使之能始終處于高效、經(jīng)濟的運行狀態(tài)。陶瓷襯里泵，金屬外殼與內(nèi)襯碳化硅為一體，葉輪為內(nèi)嵌金屬骨架的整體碳化硅。ACP-TL型金屬+陶瓷襯里泵總體運行良好，性能完全滿足運行工況要求，各項性能指標比較穩(wěn)定。同時設(shè)備運行平穩(wěn)可靠，振動、噪音指標完全達到標準的規(guī)定要求，耐腐蝕、耐磨蝕的效果和效率指標明顯優(yōu)于與同類金屬泵，效果滿意。陶瓷襯里泵結(jié)構(gòu)簡圖如圖2。

1.蝸輪殼 2.抗磨層 3.腔體 4.葉輪 5.泵蓋 6.填料函體 7.軸承箱圖2 陶瓷襯里泵結(jié)構(gòu)簡圖

2.2.1 陶瓷襯里

陶瓷襯里泵襯采用優(yōu)化設(shè)計和特種制造加工工藝。泵殼體和泵蓋內(nèi)襯均采用碳化硅陶瓷，外用金屬鎧裝，泵整體可靠性高、安全性好、拆裝方便。陶瓷材料的特殊配料和工藝，保證了金屬殼體與陶瓷內(nèi)襯融為一體，結(jié)合緊密牢固。

2.2.2 陶瓷葉輪

葉輪為內(nèi)嵌金屬輪轂結(jié)構(gòu)，外復碳化硅陶瓷材料整體制造，從根本上保證了葉輪機械強度和耐磨蝕、耐腐蝕性能。葉輪可以做軸向調(diào)節(jié)，保持葉輪在泵腔中的合理位置，從而保證泵的運行始終處于高效穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2.3 泵設(shè)計采用后拉式結(jié)構(gòu)

檢修時方便葉輪、密封和軸組件的拆裝，無須拆卸整泵。軸承采用浸油潤滑，保證運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。軸承部件由軸承托架和軸承體構(gòu)成，軸承體可在軸承托架上做軸向移動，便于調(diào)節(jié)葉輪的間隙和位置。

3 陶瓷襯里泵與金屬泵的比較

淮安堿廠重堿車間成品氨鹽水系統(tǒng)現(xiàn)使用的三臺成品氨鹽水泵，兩臺綠色為鈦泵，藍色為陶瓷襯里泵。陶瓷襯里泵于2015年7月16日投入使用，現(xiàn)根據(jù)實際使用情況從節(jié)能降耗、前期費用投入、日常維護檢修方面與同類型金屬泵進行全面比較分析。

3.1 電能消耗比較

蒸吸工序原成品氨鹽水系統(tǒng)需同時開兩臺型號為8TB-9(II)-FQ ,電機功率為90 kW,流量為300 m3/h鈦泵才能滿足生產(chǎn)。現(xiàn)開一臺型號為ACP-TL150-55,電機功率為132 kW，流量為400 m3/h陶瓷襯里泵完全滿足生產(chǎn)需要。去除停產(chǎn)檢修每年按350天運行時間計算節(jié)省的電耗：

Q=(90+90-132)×24×350=201 600 kW·h

3.2 前期費用的投入比較

表2 陶瓷襯里泵與堿行業(yè)普遍使用的鈦泵、鑄鐵泵費用比較

3.3 日常維護檢修比較

3.3.1 耐磨性比較

在相同的工況下，碳化硅陶瓷材質(zhì)的葉輪運轉(zhuǎn)7 200 h，磨損情況如圖3(a)，雙向不銹鋼材質(zhì)的葉輪運轉(zhuǎn)6 800 h，磨損情況如圖3(b)，鈦材質(zhì)的葉輪運轉(zhuǎn)7 000 h，磨損情況如圖3(c)。

圖3 磨損情況

在相同的工況下，同樣運轉(zhuǎn) 7 200 h，陶瓷材質(zhì)的耐磨板磨損情況如圖4(a)，雙向不銹鋼材質(zhì)的耐磨板運轉(zhuǎn)6 800小時磨損情況如圖4(b)，鈦材質(zhì)的耐磨板運轉(zhuǎn) 7000 h，磨損情況如圖4(c)。

圖4 磨損情況

經(jīng)與鈦材質(zhì)和雙向不銹鋼兩種材料分別制造的設(shè)備比較可知，陶瓷材料制造明顯優(yōu)于雙向不銹鋼材質(zhì)制造，同時與鈦材質(zhì)制造耐腐蝕、耐沖刷優(yōu)良性能相當。陶瓷材料制造不僅滿足了耐磨耐腐蝕性要求，也保證了與傳動軸的連接牢固可靠。葉輪前后蓋板及葉片加入金屬芯骨，保證葉輪機械強度和耐磨損、耐腐蝕性能，可達到金屬泵所不及的使用壽命，具有較強的適應能力。

3.3.2 日常維修經(jīng)濟效益

陶瓷襯里泵設(shè)計采用后拉式結(jié)構(gòu)。與普通的離心泵相比較安全可靠，故障率低，同時檢修時更方便，葉輪、密封和軸組件的拆裝，無須拆卸整泵，這種設(shè)計減少檢修工的檢修工作量與檢修強度。經(jīng)我車間ACP-TL150-55陶瓷襯里泵10個月使用的情況記錄，陶瓷襯里泵的故障率明顯低于全金屬泵，減少設(shè)備檢修頻次，更保證生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

陶瓷襯里泵陶瓷部件受到損傷時，可根據(jù)情況在現(xiàn)場或返回制造廠進行修復，無需對整個部件進行報廢處理，大大節(jié)省了費用。陶瓷襯里泵的使用壽命和再修復性能是全金屬泵不可比的，它不僅帶給堿廠安全運行的保障，而且有利于降低維護和運行成本。我們相信這將為堿廠帶來不可估量的經(jīng)濟效益。

綜上所述陶瓷襯里泵獨特的耐磨損、耐腐蝕性，結(jié)合我廠蒸吸工序氨鹽水系統(tǒng)上使用的ACP-TL150-55陶瓷襯里泵情況了解，其不僅具有金屬泵所無法比擬的長壽命和較寬的適用范圍，而且在節(jié)能降耗、減少維護、降低運行費用等方面具有極其明顯的優(yōu)勢。在面對日益競爭激烈的市場環(huán)境，降本增效是每個純堿企業(yè)工作重點，新型陶瓷襯里泵在純堿行業(yè)推廣應用還是有廣闊的前景。

[1] 梁海波.耐腐蝕陶瓷泵的研究[J].陶瓷工程,1988,24 (4)

[2] 李元強,王國忠，等.制堿工藝中泵、閥的選用[J]. 純堿工業(yè)，1997(1)

[3] 王寒,王其貞.我廠鈦泵、鈦閥使用情況總結(jié)[J]. 純堿工業(yè)，1996(1)

TQ114.15

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1005-8370(2017)01-09-04

2016-06-06

王建(1970—)，北京財貿(mào)學院畢業(yè)，機械設(shè)計及自動化專業(yè)，助理工程師?，F(xiàn)任江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠重堿車間設(shè)備主任。