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煤氣化,液化是現(xiàn)今煤化工的主流發(fā)展方向,也是煤化技術(shù)的重點研究領(lǐng)域。那么,在煤化整個工藝流程中,泵起著怎樣的關(guān)鍵作用呢?
煤化用泵種類
1、煤制甲醇配套空分裝置
煤制甲醇配套空分裝置主要用泵,包括:高壓液氧泵、液氮泵、液氬泵、冷卻水泵、冷凍水泵等;
2、煤破碎輸送和煤(料)漿制備裝置
煤破碎輸送和煤(料)漿制備裝置主要用泵,包括:煤漿卸料泵、添加劑制備泵、添加劑計量泵、磨煤機給水泵和水煤(料)漿PH調(diào)節(jié)用的堿液計量泵或氨水計量泵以及地下廢煤漿槽泵等;
3、水煤(料)漿氣化和灰水處理裝置
水煤(料)漿氣化和灰水處理裝置主要用泵,包括:高壓煤(料)漿給料泵、燒嘴冷卻水泵、激冷水泵或黑水循環(huán)泵、鎖渣罐循環(huán)泵、渣池泵、預熱水泵、澄清槽給料泵、除氧水泵(或碳洗塔給料泵)、真空泵(系統(tǒng))、真空凝液泵、絮凝劑泵、分散劑泵、低壓灰水泵、澄清槽進料泵、澄清槽底泵、過濾機進料泵、地面沖洗液下泵、真空過濾機真空泵、濾液泵等;
4、變換和低溫甲醇洗裝置
變換和低溫甲醇洗裝置主要用泵,包括:工藝熱凝液泵、高壓閃蒸罐給水泵、低溫冷凝液泵、脫氧槽給水泵等。在脫碳工段通常配套低溫甲醇洗裝置,低溫甲醇洗通常有:
(1)德國的林德工藝流程(與國內(nèi)大連理工大學和其它公司的工藝流程類似),配套的泵有:H2S濃縮塔上塔出料泵、H2S濃縮塔給料泵、甲醇再生塔給料泵、貧甲醇泵、甲醇/水分離塔給料泵、甲醇再生塔回流泵、地下污甲醇泵、尾氣水洗塔底泵等。
(2)如采用德國的魯奇工藝流程,配套的泵有主洗滌泵、尾氣再吸收塔進料泵Ⅰ 、尾氣再吸收塔進料泵Ⅱ 、再吸收塔循環(huán)泵、熱再生塔進料泵、精洗滌泵、甲醇水分離塔進料泵、熱再生塔回流泵、廢水泵、地下排污泵、補充甲醇泵等;
5、甲醇合成和冷凍站裝置
甲醇合成和冷凍站裝置主要用泵,包括:透平冷凝液泵、潤滑油站用主、輔油泵和事故油泵等。不同的流程或有熱水循環(huán)泵等;
6、甲醇精餾裝置
甲醇精餾裝置主要用泵,包括:如采用德國的魯奇工藝流程,配套的泵有:穩(wěn)定甲醇泵、預精餾塔回流泵、加壓塔回流泵、常壓塔回流泵、工藝水泵、液下泵、堿液泵、側(cè)線出料泵、粗甲醇泵、精甲醇泵、洗滌塔底泵、循環(huán)洗滌水泵等。(不同工藝流程所采用的泵的類型也不同);
7、甲醇儲運和硫回收、氫回收裝置
甲醇儲運和硫回收、氫回收主要用泵,包括:甲醇火車或汽車裝車泵、甲醇地下槽泵、甲醇給料泵等,硫回收裝置根據(jù)流程的不同配套的泵有液硫泵、酸水泵等。
煤氣化工藝及關(guān)鍵泵設(shè)備
1、主要氣化工藝
目前國內(nèi)在煤氣化技術(shù)方面有水煤漿氣化和干粉氣化兩條路線。
一是以GE德士古工藝、OMB華東理工大學四噴嘴工藝、清華達利科工藝、西北院多元料漿工藝等為代表的水煤漿加壓氣化技術(shù)路
線;
二是以SHELL(殼牌)煤氣化工藝、TPRI西安熱工院兩段爐工藝、航天煤氣化工藝、GSP煤氣化工藝等為代表的粉煤加壓氣化技術(shù)路線。
2、關(guān)鍵泵設(shè)備
水煤漿氣化工藝因流程簡單、不污染環(huán)境、對煤種適應性強、生產(chǎn)能力大、氣化壓力高、合成氣質(zhì)量好、開停車方便、加減負荷較快、氣化爐結(jié)構(gòu)簡單、可連續(xù)供料及操作穩(wěn)定等優(yōu)點,在我國占有較大的市場份額。水煤漿氣化工藝包括水煤漿制備、加壓氣化和灰水處理3部分,氣化部分則是整套裝鱟的核心。水煤漿氣化工藝中泵設(shè)備較多,裝置引進初期依靠進口,經(jīng)泵行業(yè)十余年的努力,通過對進口泵設(shè)備的消化吸收再創(chuàng)造,除高壓煤漿泵少數(shù)業(yè)主還在依賴進口外,其它的都已國產(chǎn)化。
3、高、低壓煤漿泵
從制槳到氣化,裝置中比較關(guān)鍵的泵是高、低壓煤漿泵。表1為德士古工藝高、低壓水煤漿泵主要技術(shù)參數(shù)。
低壓煤漿泵是煤漿制備的重要設(shè)備,作用是將從磨煤機中出來的水煤漿送人煤漿槽,泵的形式有三缸單作用往復式隔膜泵、離心式雙殼體渣漿泵,這兩種泵目前國內(nèi)都能生產(chǎn)。高壓煤漿泵是煤氣化的關(guān)鍵設(shè)備,作用是將水煤漿加壓后送人氣化爐。目前,高壓煤漿泵市場基本被荷蘭奇好(Geho)公司和德國菲魯瓦(Feluwa)公司占領(lǐng),只有個別廠家使用愛莫瑞奇J-E公司或沈陽冶金公司的產(chǎn)品。
4、高壓水煤漿泵常見故障及處理方法
(1)隔膜缸進出口單向閥門卡
處理辦法是將氧氣流量閥打手動,調(diào)節(jié)合適氧煤比,調(diào)節(jié)煤漿泵轉(zhuǎn)速,如果量提高了就好了,如果沒有變化,多次調(diào)整,利用泵出口導淋排漿,減少大顆?;螂s物的積存,現(xiàn)場檢修人員配合用大錘敲打單向閥,通過缸后的壓力表變化否,來判斷是否恢復正常。一般情況下采取這些措施后,單向閥卡塞的問題就能解決了。
(2)隔膜破裂
隔膜破裂的原因主要是因為隔膜兩側(cè)(一側(cè)是驅(qū)動液體,另一側(cè)是輸送液體)的壓差不平衡。如果壓力不平衡,隔膜在瞬間就會破壞。由于活塞桿密封處泄漏、氣體的吸入或因補償系統(tǒng)補償不足或過量,以及第一次注油過多或過少,活塞缸內(nèi)的油量總是在不斷地變化,這都將破壞隔膜兩側(cè)的壓力平衡,造成隔膜破裂。
(3)液壓油漏
液壓油泄漏的原因是密封損壞,檢修時更換密封件。
(4)進出口緩沖罐中皮囊破損,一般是由于煤漿泵中進入鐵屑導致。一般不會存在堵塞排氣補油閥,只要保證液壓油干凈,無雜質(zhì),此外一定要保證棒磨機出料煤漿品質(zhì),不能因為煤漿里面鋼棒鐵屑出現(xiàn)過停車事故,必要時甚至可以放掉一部分沉底的煤漿。
(5)進口濾網(wǎng)堵塞,原因主要是我廠棒磨機襯板起初用的是橡膠襯板,脫落的橡膠堵塞濾網(wǎng)。后將橡膠襯板改為鋼的后,問題隨之解決。
5、離心式水泵與灰水泵
燒嘴冷卻水泵、鎖斗循環(huán)泵、渣池泵、激冷水泵(或灰水循環(huán)泵、黑水循環(huán)泵)、低壓灰水泵、高壓灰水泵(或稱除氧水泵、高壓回水泵、碳洗滌塔給料泵)、過濾機給料泵等是氣化裝置的關(guān)鍵用泵。
離心泵氣化壓力不同,泵的參數(shù)不同,但這些泵都屬于離心泵范疇。突出的特點是介質(zhì)屬于固液混合兩相流,在高溫高壓條件下,其水力模型與常溫條件下有一定的差異,如何提高泵的運行效率,減少顆粒對泵體、葉輪的沖刷磨損是重點,將API 610標準有機地貫砌到耐磨離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計中是問題的核心。
(1)燒嘴冷卻水泵的作用是將冷卻水輸送到噴嘴夾套,對噴嘴進行冷卻。工作條件相對較好,可靠性是關(guān)注點,一般采用標準化工流程泵。
(2)鎖斗循環(huán)泵、激冷水泵在水煤漿氣化工藝中相當重要,是氣化爐安全穩(wěn)定運行的保障。鎖斗循環(huán)泵的作用是將鎖渣罐中的水返回氣化爐;激冷水泵則是將碳洗滌塔中的水送回氣化爐。這兩個泵有共同特點:進水壓力高、工作溫度高,輸送的水中都含有少量的固體顆粒,耐高壓、耐磨是關(guān)鍵因索,因此對過流部件的設(shè)計、軸向力的平衡、軸封與沖洗的選擇等要求很高。目前,多采用單級懸臂式離心泵,材質(zhì)一般選用雙相鋼??紤]到耐磨,有些廠家在蝸殼內(nèi)噴焊硬質(zhì)合金,有些則增加導葉,把蝸殼的承壓與擴壓功能分開。這樣,導葉中流速高,沖刷磨損后可以更換,殼體內(nèi)流速低不易磨損,確保使用壽命長,運行可靠嘲。
國產(chǎn)的雙殼體泵可以替代進口使用舊,合肥通用機械研究院用OCr15Ni4M03Si3CuNb雙相鋼制造鎖斗循環(huán)泵葉輪、殼體等備件,且已在淮化使用,效果不錯。
(3)渣池泵的作用是將渣池中水及灰渣抽出處理,正常開車走真閃,開停車或者烘爐等非正常情況就送沉降槽。在灰渣的沖刷及其它物質(zhì)的腐蝕下會加快磨損,因此多選用Ni-hard材質(zhì)的雙殼體渣漿泵。泵轉(zhuǎn)速可選1450 r/min或970 r/min,也可以選用2950 r/min配變頻器。轉(zhuǎn)速低、葉輪線速度低,可減輕葉輪與蝸殼磨損。過濾機給料泵也與其類似,不同點在于:氣化爐開停車時,系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)垢在溫度變化下脫落,進入沉降槽從而堵塞壓濾機給料泵。最好的辦法是在系統(tǒng)開車后,將壓濾機給料泵人口管線短節(jié)拆掉,將沉降槽底部的灰渣排到一個固定的池子,一般在4個小時左右,再裝上人口管線開車就不會出現(xiàn)這類問題了,待系統(tǒng)好轉(zhuǎn)后將池子里的物料打回過濾。
(4)高壓灰水泵的作用是將灰水槽中的灰水經(jīng)閃蒸換熱器送到碳洗滌塔。該泵流量大、揚程高,介質(zhì)中含有一定量的灰渣,采用多級對稱式離心泵為宜。
高速泵或平衡盤、平衡鼓式的多級泵使用起來或多或少都存在問題。周夏等提出的雙平衡盤與動力楔防磨平衡盤技術(shù)也可改善泵的壽命,但作者認為平衡盤在灰水中易磨損并不可靠。合肥通用機械研究院消化吸收日本新井制作所(Arai pump)水沖洗中間節(jié)流套經(jīng)驗開發(fā)的DH對稱式多級離心泵效果好、使用壽命長。如果對平衡盤、平衡鼓式的多級泵進行造,將高壓潔凈水注入平衡轂或平衡盤前,也會達到不錯的效果,與日本新井制作所水沖洗中間節(jié)流套異曲同工。
對水煤漿氣化裝置,除高壓水煤漿泵目前還需要進口外,其它水煤漿氣化裝置用泵國內(nèi)都能夠生產(chǎn),這不僅為國家節(jié)省了外匯,也業(yè)主降低了工裎的設(shè)備投資。
干粉氣化工藝的關(guān)鍵泵設(shè)備
干粉氣化工藝的基本過程:原煤加助燃劑,破碎磨成煤粉,由高壓氮氣流輸送進氣化爐,在壓力4.1 MPa、溫度1500—1600℃的條件下,與配加的氧氣和水蒸汽瞬時完成揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化的一系列物理化學過程,氣化產(chǎn)物為粗合成氣,煤灰熔化以液態(tài)流出。
國內(nèi)應用Shell工藝較早的裝置主要有巴陵石化合成氨與尿素項目、安慶石化油改煤項目、湖北雙環(huán)油改煤項目、柳州化學工業(yè)集團公司26萬噸合成氨項目等。近兩年,由于干粉氣化工藝開車效果較好,該工藝得到快速推廣。
燒嘴冷卻水泵、渣池循環(huán)泵、灰水泵、灰渣水排放泵等在氣化裝置中屬于重點泵設(shè)備。同水煤漿氣化裝置類似,這些泵工作的環(huán)境都很劣。進口壓力高、溫度高、輸送的介質(zhì)中含有煤灰固體顆粒,或者幾項情況同時存在。從目前裝置上設(shè)備使用情況看,所需泵都能在國內(nèi)解決,只是使用壽命長短問題。雙相鋼材料、特殊軸封結(jié)構(gòu)的應用為這些泵的安全運行打下很好的基礎(chǔ)。
煤液化工藝及關(guān)鍵泵設(shè)備
神華鄂爾多斯103萬噸、山西潞安21萬噸和內(nèi)蒙古伊泰18萬噸3個煤制油示范項目相繼投產(chǎn),并且實現(xiàn)了長周期穩(wěn)定運行,這標志著煤制油工藝已經(jīng)成熟。神華鄂爾多斯項目是在美國HTI直接液化工藝基礎(chǔ)上結(jié)合其它新工藝的優(yōu)點改進的工藝;內(nèi)蒙古伊泰、兗礦集團均用的是F-T間接液化工藝;兗礦集團建成萬噸級中試裝置,并投產(chǎn)成功。神華HTI直接液化改進工藝和F-T間接液化工藝各有優(yōu)點,未來這兩項工藝必將成為我國煤制油工藝的主流。
泵設(shè)備主要分布在備煤裝置、制備裝置、四聯(lián)合裝置(煤液化、加氫穩(wěn)定、加氫改質(zhì)、輕烴回收)、制氫裝置、空分裝置惻中。
(1)加氫塔循環(huán)泵104-P-102也是類似情況。裝置上所用的這3個位號的泵是從美國福斯(Flowserve)公司進口的。該泵結(jié)構(gòu)上類似于爐水泵,但泵與電機之間多了一道機械密封。該泵屬離心泵與電機一體化,電機為濕定子型。
除美國福斯(FIOW8erve)公司外,具備該產(chǎn)品生產(chǎn)潛在能力的還有英國泰勒(Tyler)、德國凱士比(KSB)和日本富士、日本酉島等公司。國內(nèi)尚不具備該泵的生產(chǎn)能力,僅有類似產(chǎn)品——電廠熱水循環(huán)泵(爐水泵)的設(shè)計生產(chǎn)能力,合肥通用機械研究院正在作其國產(chǎn)化工作。
(2)在油煤漿催化劑制備(102工序)、煤液化(103工序)過程中,需要一些進出口壓力不高、輸送油煤漿的塔底泵,如表4中102 -PIOIAB、 103 -P10IA—F、 103 -P307ABC、 103 -P315AB等,這些泵的流量、揚程參數(shù)都在離心泵范疇,選用離心泵是肯定的。但要解決的問題是過流部件耐磨及高溫下的應力腐蝕、軸封及其沖洗系統(tǒng)的可靠性,這與煉油裝置的塔底油漿泵有些相似。裝置上選用的都是勞倫斯(Lawrence PumpInc.)公司雙殼體化工流程泵FLS6000系列產(chǎn)品,低速運行。
該系列產(chǎn)品符合API 610標準,其結(jié)構(gòu)特點是內(nèi)層殼體耐磨,外層殼體承壓;葉輪采用軸向口環(huán)間隙;軸封采用雙端面波紋管機械密封,配沖洗罐有壓沖洗P530在葉輪與密封腔間還設(shè)置節(jié)流型輔助密封,外接溶劑油沖洗P32并隔離,以改善機械密封的工作條件;軸承部件都采用加強重載型,過流材料需要耐磨處理。目前,這些泵在逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。
(3)高壓油煤漿進料泵的作用是將煤漿罐中的油煤漿經(jīng)預熱器送到反應器中。泵出口壓力20MPa以上,工作溫度290℃,輸送的油煤漿固體含率50%,目前采用從德國URACA公司進口的五缸柱塞泵,
興瑞泵業(yè)主營:離心泵,管道泵,單級泵,多級泵,雙吸泵(中開泵),鍋爐給水泵,高壓泵,循環(huán)泵,化工泵,冷凝泵,疏水泵,吸沙泵,自吸泵,渣漿泵,潛污泵(潛水排污泵),排水泵,煤水泵,液下泵,泥漿泵,注水泵,熱油泵,混流泵,軸流泵,旋渦泵,螺桿泵,消防泵,供水設(shè)備, 齒輪泵,磁力泵, 隔膜泵,真空泵,真空泵機組,液環(huán)泵,水環(huán)真空泵,噴射泵,往復泵, 活塞泵,齒輪泵,潛水泵,深井泵, 配水閘閥,柴油機泵,應急泵 等產(chǎn)品,有良好的售后服務和優(yōu)質(zhì)的解決方案,歡迎來電洽談13355221645。
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