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高壓氨用泵

時間:2012-4-8 21:16:22來源:http://m.bfqxfs.com作者:弘凌泵閥

1.工況特點

    高壓氨泵用來將液氨從大約2.3MPa升壓到約22MPa,然后高壓液氨進(jìn)入高壓甲銨噴射器,作為甲銨噴射器的動力液,引射高壓高溫強腐蝕性的甲銨液,兩者混合后一起進(jìn)入尿素合成塔[合成壓力約14~15MPa(G)]。采用此噴射器的目的是為了減輕高壓甲銨泵苛刻的工作條件。高壓甲銨泵不直接放在合成塔前,而是設(shè)置在甲銨冷凝器和預(yù)熱器之前,因此工作溫度從155℃降到80℃,甲銨溶液的濃度也降低,使甲銨泵的腐蝕疲勞問題得到解決。如計入甲銨噴射器的壓降值,高壓氨泵的排出壓力比尿素合成塔的壓力約高達(dá)20MPa(G)。該泵的工況特點如下:
    ①液氨的相對密度小,根據(jù)溫度不同為0.58-0.63,因此,對相同壓差,比水的揚程高得多。液氨蒸氣壓高,減壓時極易汽化,機械密封選型時要特別注意。
    ②液氨有毒,軸封不允許泄漏。泄漏出的液氨汽化為氨氣,是易爆性氣體,歸為ⅡA類、T1組。液氨汽化時產(chǎn)生低溫會使機械密封沖洗水結(jié)冰,造成密封環(huán)損壞。
    ③屬小流量高揚程高壓泵。盡管采用汽提法工藝后,尿素合成壓力從水溶液全循環(huán)法的20MPa降至14~15MPa(G),但高壓氨泵要求的壓差仍高達(dá)20MPa左右,因液氨相對密度小,揚程高達(dá)3500m左右,而泵的流量又很小,對日產(chǎn)1 765噸大型尿素裝置,正常流量僅103m3/h,泵的大工作壓力為~25MPa(G)。
    ④液氨腐蝕性小,過流件材質(zhì)可用碳鋼。當(dāng)液氨減匪到常匪時,可能出現(xiàn)-33℃的低溫。因銅和氨能形成爆性性的絡(luò)合物,因此泵的零件中禁止使用銅或銅合金(巴氏合金和沉淀硬懷銹鋼除外)。
    ⑤可靠性要求高。該泵是合成塔液氨進(jìn)料泵,一旦出故障,整個尿素裝置全部停產(chǎn),經(jīng)濟損失巨大。此外,該泵價格昂貴,功率大,運行費用高,因此要求其可靠性要高。
    2.泵型式的選擇   
    決定高壓氨泵型式的重要因素是裝置生產(chǎn)能力和合成塔壓力。在70年代以前,世界上的尿素生產(chǎn)大多采用水溶液全循環(huán)法工藝,合成壓力約為20MPa,因高壓氨泵壓差大,基本上使用往復(fù)式泵。70年代開發(fā)出C0。汽提和氨汽提工藝,合成壓力降為l4~1 5MPa,氨泵壓差相應(yīng)減小,在大型尿素裝置中,往復(fù)式和離心式高壓氨泵并存,但中小型尿素裝置仍使用往復(fù)式泵。據(jù)斯拉姆公司資料,可以使用高速離心泵的小裝置能力為日產(chǎn)750噸尿素。泵選型時,要結(jié)合建廠地的電價、維修能力和備件供應(yīng)情況,從以下方面進(jìn)行綜合比較。
    ①效率對比  往復(fù)泵本身效率可高達(dá)90%,比離心泵高得多,但往復(fù)泵流量的調(diào)節(jié)不如離心泵方便。通常用液力變矩器調(diào)速,液力變矩器效率低(<80%),抵消了往復(fù)泵的部分節(jié)能效果。以日產(chǎn)1750噸尿素裝置為例(見表-87),采用液力變矩器調(diào)速的往復(fù)泵,可比離心泵節(jié)省功率180~270kW(17.8%-24.5%),如采用先進(jìn)的變頻電機驅(qū)動的往復(fù)泵,功率可進(jìn)一步節(jié)約(節(jié)省360-450kW)。
                           表2—87  日產(chǎn)1750噸尿素裝置不同型式高壓氨泵的性能比較

 

    泵的型式
    往復(fù)泵
    高速離心泵
    中速離心泵
  機    型
    五缸或七缸
    臥式高速部分流泵
    臥式筒型多級泵
  級數(shù)
    1
    2
    10
流量,m3/h
    115
    115
    115
揚程,m
    3400
    3400
    3400
泵轉(zhuǎn)速,r/rain
    70~220
    20500
    7000
功率消耗,kW
    830(用變矩器)
    650(用變速電機)
1100
1010
流量調(diào)節(jié)范圍,%
    30,~100
    35~100
    50~100
機組重量,t
    22
    7.2
    16.4
外形尺寸(長×寬×高),m
    7.5×2.5×3
    5.2×2.1×2.4
    6.5×1.4×1.3
 
    ②投資比較  往復(fù)式高壓氨泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜,重量大,投資高于離心泵。根據(jù)德國伍德公司資料,兩者的相對投資比例可參見表2—88。

 

    泵  類  型
    驅(qū)動機
    變矩器
    齒輪箱
    泵
    總計
復(fù)
恒速電動機(1500r/min)
    14.5
    14.5
    6
    65
    100
變速電動機(1500r/min)
26.5
1
6
65
97.5
變速電動機(3000r/min)
    31
    1
    1
    54
    85
汽輪機(冷凝式)
42
冷凝器
36
54
132
 
    ③維修費比較  往復(fù)泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜,填料、柱塞、閥門等易損件多,檢修工作量大,費用高。而離心泵除機械密封、密封環(huán)為易損件外,日常維修工作量小,操作方便,可長周期運行。據(jù)國外公司統(tǒng)計,往復(fù)泵的年維修費大約是離心泵的5~6倍。
    ④運轉(zhuǎn)性能  往復(fù)泵排壓有脈動,要避免管道的共振或水擊現(xiàn)象。往復(fù)泵軸封如使用油密封,如填料函內(nèi)漏油量過大,對工藝生產(chǎn)有不利影響。離心泵的故障比往復(fù)泵少,運轉(zhuǎn)可靠性高,能保證尿素生產(chǎn)長周期運行。
    至于中小型尿素裝置普遍使用的往復(fù)式柱塞泵,也應(yīng)對不同機型的技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行比較。表2—89列出三家有代表性廠家生產(chǎn)的往復(fù)式高壓氨泵的技術(shù)性能,從表中可以看出,WORTHINTON公司采用流量減半的泵,用開兩臺備用一臺的方式,配管增多,占地面積加大。三者的功耗相近。影響柱塞和填料壽命的柱塞速度,以PERONl公司的低。泵材質(zhì)以PERONl公司的產(chǎn)品稍好。綜括起來,這三家泵公司的產(chǎn)品技術(shù)性能相近,選用時再從價格方面作比較。

 

    技 術(shù)性能
    泵  制  造  廠
WORTHINGTON
PERONI
BPCL/URACA
輸送介質(zhì)
    液氨
溫度(低/正常/設(shè)計),C
   —33/36~33/60
流量(。#),In3/h
 12.5/32.7/41.5(開二臺)
25/65.6/83
 25/65.6/83
流量調(diào)節(jié)范圍,%
    30~100
進(jìn)口壓力(低/正常/設(shè)計),ata
    20/21/29
出口壓力(正常),MPa
    24
壓差(正常),MPa
    21.9
 NPSHa/NPSHr,m
 116/8.3
 116/20
 116/9.6
泵  型  號
VQEH 86/178
 PQ0 125/190
 KD 827
柱塞數(shù)量/布置方式
5/立式
5/臥式
5/臥式
柱塞直徑/行程,mm
 86/178
 125/190
 150/270
柱塞速度,m/s
 0.26~0.86
 0.25~0.81
 0.27~0.9
泵轉(zhuǎn)速(低/正常/高),r/min
 44/115/145
 38.8/101.8/128
 30/79/1 00
泵額定軸功率,kW
 275×2-550
 562
  552
  減速器軸功率,kW
  283×2-566
  580
  569
  電動機功率,kW
  350×2-700
  700
  650
  重量(泵/底座),kg
  10.3/1.1(每臺)
  14/3.2
  13.2/1.5
  安全閥設(shè)定壓力,MPa
    26.9
軸封型式
    雙級填料密封,編織聚四氟乙烯填料
 
小,僅供裝配用。泵體密封面經(jīng)過精磨拋光,無須用墊片,保證了剖分式泵體各級密封環(huán)間隙的均勻準(zhǔn)確。泵體上設(shè)有平衡通道,與泵進(jìn)口相通,使高壓側(cè)和低壓側(cè)的軸封箱工作壓力都降為泵吸入壓力,改善密封條件。
    ⑧葉輪  該泵有l(wèi)0個葉輪,背對背布置,以平衡軸向力,取消平衡鼓或平衡盤,減少維修部件。葉輪材質(zhì)為17-4PH高強度不銹鋼。
    ④機械密封  高壓氨泵進(jìn)口壓力高,軸封腔壓力~2.4MPa(G),且泵轉(zhuǎn)速較高,液氨又易汽化,密封難度大。該泵采用美國CRANE公司的28VL/28ST型串聯(lián)式機械密封,類似于離心壓縮機中的干氣密封。從泵出口引出的沖洗用液氨,經(jīng)過濾后通入內(nèi)側(cè)機械密封;外側(cè)的機械密封是密封端面上帶螺旋槽的非接觸式干氣密封,用N。氣作緩沖氣,流量1.8Nm3/h。摩擦副組對材質(zhì)為碳化鎢對石墨。采用干氣密封是因為常規(guī)機械密封通常用冷凝水作為緩沖液,氨減壓時溫度降低而使水結(jié)冰,會造成石墨環(huán)破裂。
    ⑨軸承該泵的額定功率和額定轉(zhuǎn)速的乘積是8.7×10e[(kW.r)/min],大于API610標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2.7 X 106規(guī)定值,故必須用流體動壓軸承,即依靠軸頸(或止推盤)的回轉(zhuǎn),把潤滑油帶入軸(或止推盤)與軸瓦之間,建立起油膜壓力以承受載荷。該泵的徑向軸承和止推軸承均采用可傾瓦軸承。這種軸承是由多塊可自由擺動的瓦塊組成,在工況變化時能形成佳油膜,抗振性好,不容易產(chǎn)生油膜振蕩。軸承用強制潤滑方式,潤滑系統(tǒng)包括主油泵和備用油泵各一臺,管殼式油冷卻器兩臺、油過濾器兩臺、油箱一臺。
    ⑥軸承監(jiān)測系統(tǒng)  軸振動和軸位移監(jiān)測系統(tǒng)執(zhí)行APl670標(biāo)準(zhǔn),采用B~N3300系列。每個徑向軸承設(shè)兩個測振探頭,測量z和y兩個方向的振動值。止推軸承上裝一個軸位移探頭。軸承監(jiān)測系統(tǒng)與DCS連接,信號送中控室。每個徑向軸承裝一個雙聯(lián)熱電偶,止推軸承裝三個雙聯(lián)熱電偶,監(jiān)視軸瓦溫度。
下一條:高壓甲銨用泵
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