國產(chǎn)高壓煤漿泵在煤化工領(lǐng)域的應(yīng)用

摘 要：國內(nèi)大型煤化工項目的不斷崛起，新工藝和新技術(shù)的不斷發(fā)展，給上游設(shè)備帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，其中關(guān)鍵大型設(shè)備國產(chǎn)化已經(jīng)成為一個新的發(fā)展方向和主要手段，尤其是在石化行業(yè)國產(chǎn)化問題已經(jīng)越來越引起國家的重視，技術(shù)進(jìn)步也比較快。因此，大型關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化勢在必行。

關(guān)鍵詞：煤化工 高壓煤漿泵 國產(chǎn)化

中圖分類號：TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0092-02

1 煤化工市場的回顧與展望

近年來，我國能源化工產(chǎn)品的需求出現(xiàn)較高的增長速度，煤化工在我國能源、化工領(lǐng)域中已占有重要地位。隨著煤化工新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，給上游設(shè)備行業(yè)提出新的挑戰(zhàn)，這也促進(jìn)了煤化工裝備行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。過去的一年是中國新型煤化工產(chǎn)業(yè)示范取得重要成果的一年。煤制烯烴與煤制油的工業(yè)化示范裝置運(yùn)行取得新突破，煤制合成天然氣和煤制乙二醇示范裝置也處于積極推進(jìn)過程中。在高油價和能源供應(yīng)緊張的趨勢下，新型煤化工為未來中國的油氣資源補(bǔ)充和部分替代開辟了新方向，前不久國家發(fā)改委發(fā)布了要在云南、新疆、貴州、蒙古、陜西、山西等地選擇煤種適宜、水資源相對豐富的地區(qū)，重點支持大型企業(yè)開展煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇等升級示范工程建設(shè)，加快先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

2 高壓煤漿泵在煤氣化裝置中的重要性

在煤化工生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中，隔膜泵是煤氣化裝置心臟設(shè)備，煤氣化工藝流程先進(jìn)，技術(shù)要求高，而且生產(chǎn)過程中屬于連續(xù)性生產(chǎn)。而隔膜泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率直接決定了整個氣化裝置能否正常生產(chǎn)。該類型泵的設(shè)計、制造涉及機(jī)械、電子、液壓、材料、橡膠密封等多學(xué)科技術(shù)，技術(shù)復(fù)雜，鑒于高壓煤漿泵必須要保證能長周期不間斷地連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，一次短暫的停運(yùn)都會帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，故而高壓煤漿泵的選擇非常關(guān)鍵，性能高求很高，考慮到要使煤漿與傳動部位隔離，煤氣化裝置的高壓煤漿泵都選用隔膜泵，高壓隔膜泵技術(shù)較為成熟、目前被用戶廣泛選擇的有荷蘭GEHO、中色泵業(yè)、德國FELUWA等三家。高壓煤漿泵是煤氣化裝置的心臟設(shè)備（見圖1）。

3 國產(chǎn)高壓煤漿泵的工作原理以及技術(shù)參數(shù)

高壓煤漿泵是上世紀(jì)七十年代在往復(fù)式活塞泵基礎(chǔ)，增加隔膜室演變而來，實現(xiàn)了輸送介質(zhì)與活塞的隔離，從而創(chuàng)造了一項 全新的先進(jìn)輸送技術(shù)和設(shè)備。具有易損件壽命高、維修簡便、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、運(yùn)行成本低、高效節(jié)能環(huán)保等諸多新優(yōu)點和新特點，高壓煤漿泵的結(jié)構(gòu)型式是指活塞的單雙作用、活塞缸數(shù)、活塞的立式及臥式。隔膜泵有雙缸雙作用、三缸單作用臥式結(jié)構(gòu)，多缸單作用立式結(jié)構(gòu)等，常用的為雙缸雙作用、三缸單作用臥式結(jié)構(gòu)。雙缸雙作用、三缸單作用隔膜泵，均由傳動系統(tǒng)、動力端、液力端、液壓輔助系統(tǒng)、進(jìn)出料補(bǔ)償系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。

高壓煤漿泵的技術(shù)參數(shù)是指基本性能參數(shù)、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率及易損件壽命、輸送介質(zhì)及運(yùn)行工況參數(shù)。

（1）基本性能參數(shù)是指輸送的流量、吸入壓力、排出壓力、電動機(jī)功率及調(diào)速性能、泵的重量、泵的外形尺寸等。

（2）連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率是指泵的工作制及效率。

（3）易損件壽命是指橡膠件及閥件等的壽命，這兩個參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。

（4）輸送介質(zhì)參數(shù)是指所輸送的介質(zhì)的密度、粒度、粘度、酸堿性、溫度等。

（5）運(yùn)行工況參數(shù)涉及隔膜泵選型的經(jīng)濟(jì)性、合理性。

合理選擇輸可靠、經(jīng)送泵型是保證整個工藝系統(tǒng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，應(yīng)具體考慮如下因素。

（1）輸送介質(zhì)的重度、粒度、介質(zhì)的濃度、溫度、磨蝕性。

（2）泵型對管路運(yùn)行工況變化的適用性。

（3）泵的吸入性能及效率、安全可靠性。

另外高壓隔膜泵的正常穩(wěn)定運(yùn)行對所處工況是有嚴(yán)格的要求，其條件為：嚴(yán)格的粒度分布；介質(zhì)的兩相流特性；吸入性能條件及吸入、排出的壓力脈動；多臺泵時的峰值疊加問題等。

4 中色品牌高壓煤漿泵在中石化南化公司的應(yīng)用

南化公司合成氨部煤氣化裝置在石化（煤化工）系統(tǒng)的同類裝置中具有代表性。裝置現(xiàn)有兩套煤氣化爐，操作壓力達(dá)8.5 MPa（為目前國內(nèi)、外最高壓力），操作溫度為1250 ℃～1300 ℃。單爐產(chǎn)氣能力能滿足日產(chǎn)1000 t（30萬噸/年）合成氨系統(tǒng)的需要。合成氨系統(tǒng)是全公司最重要的一套生產(chǎn)系統(tǒng)，工藝流程長，其運(yùn)行情況直接影響到公司生產(chǎn)全局，一次系統(tǒng)停車損失在500萬元以上。由于高壓煤漿泵不能在線切換，生產(chǎn)過程中，高壓煤漿泵的瞬間的停運(yùn)，將造成3200單元（氣化工序）及后繼的300單元（CO變換工序）、400單元（低溫甲醇洗工序）、500單元（液氮洗工序）、600單元（氨合成工序）全系統(tǒng)跳車。因此南化公司對煤漿泵制造廠家的選擇極為重視，在泵的選購工作中，公司領(lǐng)導(dǎo)親自參與，經(jīng)過了認(rèn)真地考查和篩選，最終選定了2家煤漿泵制造廠。分別為荷蘭GOHE公司和中色泵業(yè)公司各簽訂了一臺高壓泵。按公司原構(gòu)想：GEHO泵為首選運(yùn)行泵；因2006年時中色泵業(yè)泵業(yè)績多在礦業(yè)行業(yè)，在高壓煤氣化裝置尚無業(yè)績，故作為備選，公司對煤漿泵制造廠家的選擇極為重視，在泵的選購工作中，公司領(lǐng)導(dǎo)親自參與，經(jīng)過了認(rèn)真地考查和篩選，最終選定了2家煤漿泵制造廠，其中一家為荷蘭GOHE公司，一家為中國有色（沈陽）泵業(yè)有限公司。其中，與GOHE公司簽訂了一臺高壓泵；與中國有色（沈陽）泵業(yè)有限公司簽訂了一臺高壓泵，兩臺低壓泵。這是南化公司在國內(nèi)、外高壓煤氣化系統(tǒng)首次選用中國制造的煤漿隔膜泵，并在高壓煤漿泵設(shè)備的國產(chǎn)化研制過程中，發(fā)揮了積極的作用。此前，高壓煤漿泵長期為國外品牌所壟斷

中色泵業(yè)高壓煤漿泵投入運(yùn)行后，設(shè)備運(yùn)行工況正常，可以長周期穩(wěn)定運(yùn)行，累計運(yùn)行時間為21900 h，經(jīng)過一年來的多次運(yùn)行檢驗，可以滿足（8.5 MPa）煤氣化裝置的生產(chǎn)要求。生產(chǎn)過程中，該泵的故障率較低。

經(jīng)過六年多來使用情況出乎意料：兩臺煤漿泵的導(dǎo)致裝置停車的次數(shù)累計統(tǒng)計比為GEHO泵∶中色泵業(yè)泵=7∶3。

中色泵業(yè)高壓煤漿泵在泵進(jìn)口管線的尺寸設(shè)計上值得肯定，運(yùn)行期間泵的主電機(jī)電流穩(wěn)定，而進(jìn)口泵在運(yùn)行期間曾多次出現(xiàn)大的電流波動和堵轉(zhuǎn)，造成跳車；此現(xiàn)象與進(jìn)口泵的進(jìn)料管線的尺寸設(shè)計不妥有關(guān)，現(xiàn)已按中色泵業(yè)煤漿泵的修改進(jìn)口管線，修改后，其主電機(jī)的電流波動和堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象消失。高壓煤漿泵的型號（見圖2）。

5 結(jié)語

國產(chǎn)高壓煤漿泵有廣泛、良好的使用業(yè)績，技術(shù)成熟。國產(chǎn)化技術(shù)可行，沒有風(fēng)險，相對進(jìn)口高壓煤漿泵在費用、運(yùn)輸、備品備件、技術(shù)交流和技術(shù)服務(wù)上具有較大的優(yōu)勢，如果能在精加工、外觀設(shè)計等方面作進(jìn)一步的改進(jìn)，將在國內(nèi)、外具備更大的市場競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]外商投資產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄[M].2011年修訂.

[2]中國煤化工月報.

[3]毛邵融.8000m3/h等級以上特大型煤化工空分設(shè)備國產(chǎn)化可行性研究.

[4]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.