結(jié)晶器軸流泵改造的必要性及方法

（天津堿廠，天津 300450）

隨著天津堿廠搬遷改造工程的完成，80萬t聯(lián)堿項(xiàng)目也在2010年底開車。而結(jié)晶工段的結(jié)晶器是關(guān)系氯化銨生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，要把結(jié)晶器運(yùn)行好，就要保證結(jié)晶器主軸流泵（以下簡稱主泵）的穩(wěn)定運(yùn)行。

在同行業(yè)的相關(guān)成熟經(jīng)驗(yàn)中，Φ10000×11950 V=660m3的冷析/混合結(jié)晶器（以下簡稱結(jié)晶器）的外冷器及主泵配置絕大多數(shù)都為4套系統(tǒng)，即1臺結(jié)晶器有4套外冷器加主泵的配置，開2備1洗1。而聯(lián)堿分廠的結(jié)晶器配置為3套系統(tǒng)，開2洗1，在這種情況下，如何延長主泵的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間，控制好結(jié)晶器的溫度指標(biāo)，成為我們工作中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

1 主泵循環(huán)量與結(jié)晶器穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)系

首先氯化銨結(jié)晶的流程是：冷AI進(jìn)入結(jié)晶器中心套筒，與外冷器來的呈過飽和狀態(tài)的循環(huán)母液一起，在結(jié)晶器內(nèi)自下而上通過氯化銨精漿層，使母液的過飽和度消失，析出氯化銨結(jié)晶并使結(jié)晶長大。結(jié)晶器上部母液經(jīng)軸流泵送入外冷管內(nèi)，與來自于制冷崗位的液氨在外冷器中，間接換熱降溫，產(chǎn)生過飽和度。呈過飽和狀態(tài)的循環(huán)母液從外冷器上部經(jīng)集合槽和中心套管與冷氨I一起進(jìn)入結(jié)晶器底部。如此循環(huán)，析出氯化銨結(jié)晶。

由上可見，結(jié)晶器是氯化銨生產(chǎn)的主體設(shè)備，按其工作原理，由上至下分四部分，即：清液段：主要是反應(yīng)完成后，溢流清液所存在的地方；連接段：是溢流清液與懸浮顆粒分層連接的地方；懸浮段：是氯化銨結(jié)晶顆粒長大后主要存在的地方；錐底：是氯化銨精漿結(jié)晶長大的地方。

當(dāng)主泵循環(huán)量不足時(shí)會造成結(jié)晶長大的氯化銨顆粒無法被帶動至懸浮段被取出，造成錐底段氯化銨蓄積，坐死，同時(shí)循環(huán)降溫的母液會因在外冷器列管內(nèi)過度降溫，析出氯化銨結(jié)晶，并逐漸長大造成堵管；當(dāng)主泵循環(huán)量過大，結(jié)晶長大的氯化銨顆粒會被帶動至清液段，造成溢流帶料，生產(chǎn)指標(biāo)惡化。

而聯(lián)堿分廠在氯化銨生產(chǎn)過程中，所遇到的問題，正是由于主泵循環(huán)量不足，造成的外冷器堵管、結(jié)晶器坐死的問題。如何解決此問題，是關(guān)系氯化銨生產(chǎn)的重中之重。

2 提高循環(huán)量及延長主泵運(yùn)行周期的方法

冷析主泵的型號為：ZLH4000-3.5，設(shè)計(jì)標(biāo)定循環(huán)量≥4000m3/h，揚(yáng)程≥3.5m。其性能曲線圖見圖1。

圖1 水泵性能曲線

如圖1所示，該泵在廠家實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)流量在4000 m3/h時(shí)，揚(yáng)程≥3.5 m，效率70%。

在實(shí)際開泵使用過程中，穩(wěn)定電流為105A左右，根據(jù)P=U*I，可以算出實(shí)際功率為39.9 KW，根據(jù)功率在圖中標(biāo)定流量為2200 m3/h，揚(yáng)程在3.8 m。

從圖1可知，流量隨功率的增大而大幅增大，流量隨揚(yáng)程的降低而大幅增大。所以增大流量可以考慮降低泵的揚(yáng)程和增大泵的實(shí)際做工率。因此，我們采用兩種方法對泵的流量進(jìn)行提升。

方法1：

提高結(jié)晶器溢流口的位置，使泵的浸液深度增加，相對揚(yáng)程可以得到降低。根據(jù)結(jié)晶器實(shí)際情況，將溢流口提高180～200 mm。實(shí)施后，開泵穩(wěn)定電流為115A左右，可以算出實(shí)際功率為43.7KW，根據(jù)功率在圖中標(biāo)定流量為3000 m3/h。提升800 m3/h。

方法2：

增大葉輪角度，使泵的功率得到提升。由廠家將葉輪進(jìn)行改造，提高其葉片角度，將初始葉輪定為A葉輪，第一次提升角度后的葉輪定為B葉輪。改造后，使用B葉輪的主泵穩(wěn)定電流為125A左右，可以算出實(shí)際功率為47.5 KW，根據(jù)功率在圖中標(biāo)定流量為3600 m3/h。提升600 m3/h。再將葉輪角度進(jìn)一步提升，由提升后的葉輪定位C葉輪，改造后，使用C葉輪主泵穩(wěn)定電流為155A左右，可以算出實(shí)際功率為58.9KW，根據(jù)功率在圖1中標(biāo)定流量為5500 m3/h。提升1900 m3/h。循環(huán)量過大，會造成結(jié)晶器的分層段被破壞，同樣影響生產(chǎn)指標(biāo)，而且過大的電流造成主泵在開啟過程中，嚴(yán)重超流，過載跳車。最終，根據(jù)核算循環(huán)量，將葉輪角度定位B與C之間最為合適，將最后葉輪定為D葉輪。使用D葉輪主泵穩(wěn)定電流為145A左右，可以算出實(shí)際功率為55.1 KW，根據(jù)功率在圖1中標(biāo)定流量為4600m3/h。

3 取得的效果

經(jīng)過改造，主泵的循環(huán)量得到了顯著提升，由2200 m3/h增大至4600 m3/h，取出效果得到很大提升，結(jié)晶器尖底蓄積問題得到解決。

比較效果如圖2所示。

圖2

在對循環(huán)量進(jìn)行提升后，我們又針對主泵的易損件材質(zhì)進(jìn)行改造，將原鑄鐵變徑吸入管改為316L材質(zhì)增強(qiáng)其抗腐蝕性、鑄鐵泵體三通、折流板改為Mo2Ti材質(zhì)，提高其抗沖刷、腐蝕能力；增加原填料函的深度、寬度，材質(zhì)改為Mo2Ti，防止下軸承躥液造成泵的損壞。同時(shí)我們增加自動加油泵，為主泵的上下軸承定時(shí)加油，保證潤滑。

通過一系列的改造，主泵的運(yùn)行周期由最早的一周時(shí)間，提升為半年左右，現(xiàn)在我們要繼續(xù)對主泵的下軸承位置進(jìn)行改造，增加其抗波動的能力，力爭保證一臺結(jié)晶器三臺主泵的配置能夠長期、穩(wěn)定運(yùn)行。