德士古加压水煤浆气化装置用泵

第45卷第6期备与管道Vol 45 No, 62008年12月PROCESS EQUIPMENT PIPINGDec.2008机橄与密封德士古加压水煤浆气化装置用泵朱俊豪,周杰(中国天辰工程有限公司,天津300400)摘要:对德士古加压水煤浆气化装置用泵进行了初步解析,并对其国产化做了简单分析。关键词:煤化工;气化装置;煤浆泵中图分类号:TQ0512文献标识码:B文章编号: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德士古加压水煤浆气化装置,在煤化工领域近表1工艺参数十年来前后有十多套装置顺利投产,趋于成熟,并获高压水煤浆泵低压水煤浆泵得良好经济效益。煤浆浓度/%58相对密度12~1.252-1.25目前加压水煤浆气化炉已由直径中2800mm,度/(mP,s700-3000700~3000操作压力6.5MPa(G)级气化炉,同时采用国内开m令度(m)/r操作压力4.2MPa(G)级发展成直径φ3200mm,输80流量/(m3·h4)43-8543-85发的多喷头烧嘴技术,单台气化炉产能已可以与年进口压力(G)/MPa产360kU/a甲醇装置相匹配。出口压力(G)/MPa对于德士古气化核心技术除气化炉及烧嘴外,根据上述煤浆浓度、黏度以及操作状态,煤浆泵其配套机泵复杂性和制造技术难度也是解决气化装基本形式为隔膜往复泵,一般采用双缸双作用和三置连续长期稳定生产上的一个难点。引进初期机泵缸单作用两种。由于德士古气化技术操作条件苛主要依靠进口,其价格昂贵,每年单因备品配件进口刻,加上煤浆泵制造技术比较复杂,因此长期以来煤就要花费大量外汇。我国制造厂为改变这种状况经过十余年努力,从消化吸收到自行研制,对德士古浆泵基本依靠进口,国外煤浆泵制造厂商主要是两气化装置用泵目前基本上可以国产化。除加压水煤家,荷兰GEHO煤浆泵和德国 FELDUWA煤浆泵。气化装置业主(生产厂)目前尚还希望对高压水煤20世纪90年代中期国内沈阳有色冶金机械厂和上浆泵引进外,其余均以国产机泵用于生产,降低了成海大隆机器厂消化吸收引进技术开始研制低压煤浆本,为国家节省大量外汇。泵,并在部分煤化工装置上应用。易损件寿命也在逐步提高,其中沈阳有色冶金机械厂研制高低压煤1气化装置用泵初步解析中国煤化工1.1高、低压水煤浆泵作者简CNMHG高级工程师。主要从某工程工艺参数如表1所示。事化机专业设计工作08年12月朱俊豪,等.德士古加压水煤浆气化装置用泵29浆泵在2007年下半年又有一些突破通过了中国机有自清扫作用,但对于大直径进出口阀门也可以采械联合会组织的专家鉴定。日前高压煤浆泵基本用板形或锥形阀。对于阀座、阀球、阀座加强圈材料上以引进为主但国产低压煤浆泵已加入到市场竞采用特殊耐磨金属或陶瓷。要求硬度高的材料作为争的行列,重庆水泵厂等已有产品用于生产上。耐磨件,引进泵这类易损件的寿命一般大于3500低压煤浆泵主要是磨煤和水煤浆区域输送用4000h,而对于辅助软密封(一般采用丁腈橡胶)使泵,压力低,相对要求低一些,但必须与高压煤浆泵用寿命只有2000h,因此,目前有部分生产厂在磨匹配。煤时控制煤粒均匀,并除去大颗粒,把软密封节省不高压煤浆泵是气化炉核心设备主要向烧嘴提装使用效果也较好。供喷雾燃烧用高压煤浆,压力高,控制要求严格。由于进口阀属易损件,寿命短,从泵结构上考虑煤浆泵基本技术要点快捷拆装阀、阀座,不停泵更换易损件是十分必要(1)变频调节技术的。荷兰CEHO采用专门液压部件拆卸阀座,而德德土古气化炉对煤浆流量调节要求较高根据负国 FELDUWA采用特殊盒式设计阀门,可在极短时荷变化及炉膛温度变化都需要用调节煤浆流量来达间,无需拆卸周围的零部件和管道,从侧面快速拆装到正常操作,且调节要具有一定的精度,通常引进机更换整体阀门。组配置AB系列变频器,其静态转速精度为±(0.11.2锁斗循环泵0.5)%,变频器通过4~20mA线缆至DCS,可以显工艺参数:示泵运行状态信号(包括流量控制信号联锁停车信物料渣水(含固体颗粒10%-15%)号、电机电流信号、转速信号和电机温度指示等)。流量/(m3h1)33.5-40(2)定时定压用液压控制隔膜动作扬程/m隔膜泵能否长期稳定运行,隔膜寿命是一个很进口压力(G)MPa6.68重要因素。隔膜死角积累固体颗粒,易造成隔膜破进口温度/℃50~110(max220℃)坏,引进机组采用PIC程序控制,配置专门液压油锁斗循环泵是气化炉渣水进锁斗内,然后部分腔用液压油控制隔膜开启程度,稳定操作,目前引进渣水返回气化炉循环用泵,结构特点:由于进口压力机组采用丁腈橡胶隔膜,寿命保证在10000h以上,为6.68MPa(G)属高吸入压力离心泵。实际可以运行15000~20000h。泵进口压力高,叶轮处承受轴向力、径向力高,PLC程序控制是较复杂系统,基本程序如下泵的轴承必须特殊设计,要考虑到止推轴承完全承①控制补液,排液时间恒定,波动小(德士古要受起巨大轴向力另外最好考虑到双流道设计,在平求偏差±1%)。设定补排液故障报警停车程序。衡轴向力的同时平衡部分径向力。②超压报警(恒定值,最高压力为额定压力1为平衡泵的轴向力,除加强轴承外,还建议在叶1倍)。超压5%,PLC系统报警灯报警;超压10%,轮前后盖上开设一定数量的平衡孔,泵进口处和叶PLC系统声响报警;超压15%,PC系统使电机紧轮背部加置耐磨环来平衡分轴向力。急停车,用时安全阀迅速卸压。泵进口压力高,泵壳、泵盖等均属于受压元件。③PLC系统控制液压推进油压力。油压低于05泵整体设计应大于泵进口压力+扬程,因此泵整体MPa(G)启动油泵大于1MPa(G)油泵紧急停车设计压力必须大于7MPa(G)。锁斗循环泵输送含④润滑油系统滤网处压力大于0.35MPa(G)10%-15%固体颗粒渣水,泵主要材质必须以耐磨报警、检查。材料为主在结构上还要考虑相应采取措施,在叶轮3)进出口阀门人口处泵盖上和叶轮背部泵后盖上嵌装耐磨板来抗进出口阀门通常口径小,流速高、磨损大,属易磨蚀,泵转速尽可能采用低转速1450r/min。目前损件。一般采用带有金属密封和辅助软密封的球国内制中国煤化工上进行开发,对阀借助橡胶密封圈来保证达到100%密封效果,同锁斗循CNMH(入离心泵形式制时使磨损减少到最低程度球阀有利于介质流通具造泵体材料为1Cn3,叶轮为耐磨材料,泵进口处化工设备与管道第45卷第6期和泵后盖安装耐磨材料部分,一般耐磨材料为高镍14高压灰水泵铸铁(硬质镍1")、06Crl8N4Mo或制造厂自行开发工艺参数:的耐磨合金。介质灰水(含少量固体颗粒洗涤水另外锁斗循环泵轴封属高压机械密封范畴,已有部分结构物,同时含少量超越API682工作范围,因此需考虑采用特殊设计NH3,H2S,CO2等)用高压静止式单端面机械密封,主密封材料(动、静温度℃121环)要具有高强度、高耐磨材料,目前一般国内的碳进口压力(G)MPa正常0.3,最大04化硅、石墨材料均不能适应高抗压强度的要求宜采流量/(m3h)正常181,最大220用进口的高强度特殊石墨、碳化硅材料。对这种状扬程/m80况下的髙压机械密封建议增置螺旋槽辅助密封,效对于上述参数流量Q≥100m3/h,扬程高于果会更佳。对于密封冷却水系统采用外冲洗APP400m,选用高速胜达因泵,流量偏大,不适合应用,LAN32,整个装置配有独立高压密封水泵,孔板等而一般结构卧式多级泵、平衡盘、平衡鼓存在着维修分别注入有关泵内。工作量大事故多的问题。国内某泵厂在煤化工用目前生产制造锁斗循环泵的国内制造厂商有航泵问题上对这类泵采用卧式多级自平衡离心泵,外天部11所江苏双达泵业、湖北襄樊525厂等,其结筒体锻造承受流体高压轴向剖分,方便检修,叶轮构都大同小异,但材质选择各有差异。采用背靠背,偶数叶轮来平衡泵整体轴向力这样结1.3激冷水泵构使用效果好。工艺参数:1.5烧嘴冷却水泵介质含3%~5%固体颗粒。少量工艺参数:NH3,H2S,CO2的循环用水介质软水流量/(m3h1)正常284,最大354流量/(m3·h-)82~90扬程扬程进口压力(G)MPa正常64,最大6.7对于此泵用于烧嘴冷却,泵型可以采用单级悬泵送温度/℃臂重化工流程泵或者一般结构多级泵,也可以采用激冷水泵是一种气化炉激冷室喷淋用水泵,流胜达因高速泵或者卧式高压皮托管泵,选用时主要量大,扬程高,进口压力与锁斗循环泵相同操作温应综合考虑其性价比维修工作量泵效率等最后度高于200℃,因此也属于高吸入压力离心泵。结由业主选定。构设计可以与锁斗循环泵相仿,单级中心支承重型1.6其他化工离心泵轴承要特别加强泵整体设计压力p;≥煤气化用泵还存在一定数量渣水泵,其流量不82-8.5MPa(G),由于扬程高度达125m,不可能是太大扬程也不太高但固体颗粒均高达20%以采用低转速,叶轮线速度高,对磨损不利好在输送上,例:沉降槽底流泵、沉降槽给料泵等这类泵主要含固体颗粒渣水比锁斗循环泵要低得多。壳牌气化以耐磨为主要选用渣浆泵材料为高铬铸铁泵转工艺用泵,直接采用CD4MnCu双相不锈钢作为耐速尽可能考虑低转,轴封部分可以考虑副叶轮加填磨材料,也有采用与锁斗循环泵相同的材料。料密封,若采用机械密封的话,主密封为硬硬,且宜另外对于大流量激冷水泵,单级悬臂离心泵要.用静止式机封,外冲流。平衡泵轴向力、径向力,无疑是十分困难的国内某2结束语厂曾推出双吸双级泵用于激冷水泵,叶轮、导叶、机壳材料全部采用 CD4 MnCu双相不锈钢来抗磨,无以上为德士古气化装置用泵初步剖析,是从设耐磨衬板简化了结构。其轴向力平衡主要靠双级计角与守际应田右些差异,希望开展研背靠背叶轮自身来平衡,效果较好。讨YHa中国煤化工CNMHG