鍋爐給水泵出口壓力不足原因及解決方案

李翠玉，毛 濤

（1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，遼寧 遼陽(yáng) 111003；2.遼陽(yáng)石化分公司硝酸廠，遼寧 遼陽(yáng) 111003）

本套硝酸裝置設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)硝酸11.66萬(wàn)t(100%HNO3)，主要為下游己二酸裝置和濃硝酸裝置提供濃度為63.5%的稀硝酸原料。

該裝置設(shè)計(jì)上采用國(guó)際上比較先進(jìn)的雙加壓法技術(shù)(氧化壓力0.45MPa、吸收壓力1.1MPa)，核心設(shè)備為“四合一”機(jī)組。它集壓縮設(shè)備（空氣壓縮機(jī)、氧化氮壓縮機(jī)）、驅(qū)動(dòng)設(shè)備（蒸汽透平、尾氣透平）于一體，正常生產(chǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)蒸汽為裝置自產(chǎn)中壓蒸汽(4.0MPa)。

汽包系統(tǒng)為整個(gè)裝置生產(chǎn)時(shí)的動(dòng)力源，其工藝流程如圖1所示。

按設(shè)計(jì)自產(chǎn)蒸汽冷凝液和所有用汽單位單元產(chǎn)生的蒸汽冷凝液及界區(qū)補(bǔ)充的脫鹽水，均返回裝置內(nèi)除氧器，通過(guò)調(diào)節(jié)除氧器的壓力控制蒸汽加熱達(dá)到110℃，加入化學(xué)除氧劑，除氧后由鍋爐給水泵送經(jīng)省煤器加熱至約240℃，輸入汽包產(chǎn)生中壓蒸汽。其設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

鍋爐給水泵(下稱P101泵)設(shè)計(jì)流量25t/h、揚(yáng)程545m，設(shè)計(jì)方選擇大連蘇爾壽泵及MC40-16A型多級(jí)泵，材質(zhì)為2G230—450碳鋼?，F(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)一用一備，聯(lián)鎖值為汽包液位低于50%備泵自啟。

圖1 汽包系統(tǒng)工藝流程

表1 汽包系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)

1.操作工況

該裝置按計(jì)劃投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)使用P101B泵，A泵處于備用狀態(tài)。通過(guò)調(diào)解回流控制泵出口壓力在5.8MPa，汽包液位在60%左右，減溫減壓器、過(guò)熱段噴水均呈穩(wěn)定狀態(tài)。運(yùn)行1個(gè)月后的某日發(fā)現(xiàn)泵出口壓力由5.8MPa降至5.5MPa，切至備泵運(yùn)行一段時(shí)間壓力也有所下降，初步分析可能是脫鹽水水質(zhì)不佳，有垢生成。采取提高除氧器溫度、加大化學(xué)藥劑等措施后情況有所好轉(zhuǎn)。

次日8:00當(dāng)班人員接班后發(fā)現(xiàn)汽包液位呈下降趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)P101A出口壓力僅為3.1MPa。立即啟動(dòng)P101B泵，8:38P101B泵流量不足，泵出口壓力僅為3.7MPa，再次啟動(dòng)P101A，兩泵同時(shí)運(yùn)行壓力僅為3.8MPa，汽包液位迅速下降，9:04汽包液位降至38%，裝置聯(lián)鎖動(dòng)作斷氨停車。

障故發(fā)生后，立即組織人員搶修，將P101B拆除檢查泵入口過(guò)濾網(wǎng)、電機(jī)及所有出口均未發(fā)現(xiàn)異常。最后將P101B解體檢查，發(fā)現(xiàn)葉輪孔內(nèi)有殘?jiān)?、第五?jí)O環(huán)脫落、第十一級(jí)葉輪有一孔洞(長(zhǎng)約1cm)。緊急處理后啟動(dòng)P101A運(yùn)行，泵出口壓力在5.0MPa，裝置投料開車。兩天后的16：00時(shí)P101A流量略有下降，經(jīng)研究將原設(shè)計(jì)泵冷卻水管拆除。運(yùn)行1天后P101A泵出口壓力開始降低，在3min內(nèi)由4.2MPa降低至3.1MPa，致使汽包液位急劇下降，19:28時(shí)不得已實(shí)施停車處理。

2.原因分析及對(duì)策

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及調(diào)出當(dāng)時(shí)運(yùn)行曲線記錄分析，有兩種可能：入口管線堵塞；除氧器壓力低，水溫高，在此操作條件下泵容易出現(xiàn)氣蝕。

停車后決定對(duì)整個(gè)鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)從工藝和設(shè)備兩個(gè)方面進(jìn)行檢查。將除氧器液位全部退掉后進(jìn)行容器檢查，并吹掃管線，檢查有無(wú)雜物堵塞管道。對(duì)P101泵聯(lián)系廠家更換備件。

次日對(duì)除氧器打開探查，發(fā)現(xiàn)除氧器內(nèi)部篩板由于材質(zhì)強(qiáng)度低(普通白鋼厚度僅為0.5mm)，內(nèi)部壓力不穩(wěn)（中壓蒸汽冷凝液也直接進(jìn)入除氧器)已經(jīng)解體散落在除氧器內(nèi)。研究決定暫時(shí)取消此篩板，由設(shè)計(jì)部門按目前工藝條件重新設(shè)計(jì)適宜的篩板待裝。在工藝上采取加大化學(xué)除氧劑、分析頻率保證鍋爐水質(zhì)不受影響。同時(shí)在除氧器下部出水口加裝過(guò)濾網(wǎng)，防止異物堵塞泵入口。

由于泵體及配件沖蝕較嚴(yán)重，聯(lián)系廠家重新加工一套不銹鋼泵體，同時(shí)將葉輪和口環(huán)的材質(zhì)改為304和錫青銅。

工藝上采取降低除氧器壓力，由原來(lái)設(shè)計(jì)的0.056MPa降為0.02～0.04MPa，控制其正常工作溫度在95～100℃之間，防止產(chǎn)生氣蝕。

采取上述改進(jìn)措施后，裝置于3天后投料生產(chǎn)，汽包系統(tǒng)一直平穩(wěn)運(yùn)行至今(除氧器篩板于3個(gè)月后檢修時(shí)重新安裝)。

3.結(jié)論

鍋爐給水泵出口壓力不足的原因是多方面的。

第一，該裝置是我國(guó)第一套由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、設(shè)備全部采用國(guó)產(chǎn)化的大型濃稀硝酸聯(lián)合裝置。該裝置的汽包、省煤器、濃硝酸的減溫減壓器三個(gè)單元均由一臺(tái)泵供水，互相影響，泵操作負(fù)荷壓力過(guò)大。特別是由于設(shè)備原因，減溫減壓器自開車以來(lái)一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，影響泵出口壓力。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)減溫減壓器不用水時(shí)，泵運(yùn)行工況明顯改善。經(jīng)評(píng)估后決定將減溫減壓器用水改為其他泵供水，有效改善了泵的運(yùn)行條件。

第二，泵的本體材質(zhì)選型十分關(guān)鍵，由于工藝條件不同，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定適合的材質(zhì)。

第三，鍋爐系統(tǒng)水質(zhì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)正常平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要，補(bǔ)充脫鹽水為一級(jí)脫鹽水，水質(zhì)相對(duì)較差，所以應(yīng)加強(qiáng)日常管理。

第四，在可查到的資料中除氧器溫度壓力設(shè)計(jì)值基本上在0.056MPa、110℃左右，但尚未見到此類問題，是否P101選型有問題，還需進(jìn)一步研究確定。