液氯泵在液氯輸送包裝中的應用

魏 力

（中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽 合肥 230022）

1 液氯包裝工藝的發(fā)展

目前，大部分氯堿廠采用是中壓法和低壓法工藝生產(chǎn)液氯，液氯輸送包裝必須進行加壓，隨著國內(nèi)引進制造液氯泵技術(shù)，應用液氯泵替代傳統(tǒng)汽化器加壓法、氣體加壓法輸送液氯包裝的企業(yè)越來越多。

2 液氯輸送泵的比較

目前液氯泵輸送包裝主要有多級液氯液下泵、液氯屏蔽泵（臥式）、雙殼體液氯磁力泵（短軸型）等輸送工藝，有著各自的工藝及結(jié)構(gòu)特點，現(xiàn)對其液氯泵輸送工藝進行分析比較。

2.1.液氯輸送泵工藝及結(jié)構(gòu)特點

2.1.1 工藝流程簡敘

液氯屏蔽泵輸送工藝：泵安裝在低于液氯貯槽底部出口4 m 以下地坑內(nèi)，液氯由貯槽底部出口流出，經(jīng)泵直接進行輸送包裝；泵出口管上配帶有最小流量孔板排氣管與貯槽氣相連接。

多級液氯液下泵輸送工藝：泵垂直安裝在中間槽上，液氯由貯槽底部出口進入中間槽，泵將中間槽內(nèi)的液氯抽出進行輸送包裝；氣相平衡管連接中間槽與貯槽之間。

雙殼體液氯磁力泵輸送工藝：泵垂直安裝在中間罐上，液氯由貯槽底部出口進入中間罐，泵將中間罐液氯抽出進行輸送包裝；氣相平衡管連接中間槽與貯槽之間。

2.1.2 液氯輸送泵的特點

（1）液氯屏蔽泵特點

a.是類似臥式單級離心泵，泵體和電機連成一體，無動密封只有靜密封，輸送液氯無泄漏；

b.無輔助設備、無氮氣密封，工藝配管簡單；

c.由于屏蔽轉(zhuǎn)子和定子之間間隙較小，只有0.5～1.0 mm，介質(zhì)若含水高、雜質(zhì)多會造成屏蔽套、滑動軸套的磨損，因此對液氯質(zhì)量要求較高；

d.由于屏蔽泵采用的是單級離心泵，因此必須汽蝕余量NPSHr 大；安裝時液氯貯槽底部出口到泵進口的垂直高度產(chǎn)生的有效汽蝕余量NPSHa 須大于泵的NPSHr。為此，要建造4 m 以上地坑安裝屏蔽泵，才能滿足泵的性能特性要求，且泵啟動前還需進行預冷和排氣。

（2）多級液氯液下泵特點

a.泵垂直安裝在?1 400 mm×3 537 mm 中間槽上（體積約4.2 m3），需要較大的液氯中間槽；

b.軸封采用機械密封加填料密封，外加氮氣隔離多重密封；緊急停車采用氣囊式密封，需要消耗氮氣和少量廢氣排放；

c.對輸送的液氯含雜質(zhì)要求不高；

d.液氯貯槽底部出口與中間槽進口垂直高度差大于1.5 m 即可，可安裝在相對地面或1.5 m 左右的地坑內(nèi)。

（3）雙殼體液氯磁力泵特點

a.泵軸、多級葉輪、內(nèi)磁缸體被泵體、雙隔離套完全封閉與驅(qū)動部件不接觸，所有密封點均為靜密封。不需要氮氣密封；

b.采用雙隔離套結(jié)構(gòu)+第三層極限密封，實現(xiàn)多重靜密封防護；單層泄漏可DCS 遠程報警和現(xiàn)場壓力表來顯示，確保安全；

c.采用積木原理裝配，泵為短軸多級液下泵，安裝高度底，維修方便，所有部件均可現(xiàn)場維修更換；

d.液氯磁力泵垂直安裝在?550 mm×1 080 mm中間罐上（體積約0.25 m3），液氯貯槽底部出口與中間槽進口垂直高度差大于1.5 m，可在相對地面安裝，中間罐體積較多級液氯液下泵小得多；

e.泵軸為空心軸，孔徑?12 mm 在高速離心旋轉(zhuǎn)通過內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，將帶顆粒的雜質(zhì)帶走。對輸送液氯的雜質(zhì)較液氯屏蔽泵要求低；

f.泵內(nèi)設置最小回流管，可以在出口完全關(guān)閉情況下，長期運行。

2.2 液氯泵輸送工藝特點比較

2.2.1 液氯輸送泵共同點

在液氯輸送包裝工藝中，液氯輸送泵與傳統(tǒng)氣體加壓法輸送包裝比較，其共同特點是：

（1）充裝時液氯貯槽壓力降低，由氣體加壓法0.8～1.1 MPa 降到0.18～0.24 MPa 接近原氯壓力，使液氯貯槽更加安全可靠；

（2）無廢氣（或極少量廢氣）排氣放和基本上無泄漏，消除了無污和氯氣損耗，更加環(huán)保；

（3）包裝快速連續(xù)、壓力恒定、操作簡便，避免了換槽對系統(tǒng)的影響，大大降低了勞動強度；

（4）設備及閥門等更換維修費用大幅下降；

（5）液氯泵包裝徹底改變了傳統(tǒng)汽化或氣體加壓法充裝不連續(xù)、充裝壓力不穩(wěn)定、操作復雜、包裝成本高，包裝時液氯貯槽壓力高、三氯化氮富集等安全隱患。

2.2.2 液氯輸送泵不同點比較

（1）工藝配管與安裝的不同

屏蔽泵無中間槽、無密封氮氣，配管簡單；考慮到泵的必須汽蝕余量大，因此要建4 m 以上深度的地坑安裝泵。

多級液下泵的軸封用氮氣隔離輔助密封，需配密封氮氣管和混合廢氣排放管，配管復雜；需中間槽，占地面積大，貯槽底部出口高于中間槽進口1.5 m 即可，可以安裝在相對地面或較低地坑內(nèi)。

雙殼體液氯磁力泵無需氮氣密封氣，配管比較簡單；需中間罐，占地面積小，安裝高度要求和多級液下泵一樣。

（2）操作控制不同

屏蔽泵啟動前必須將泵灌滿液氯，首次（或較長停車）啟動前要進行30 min 預冷，同時要進行排氣，現(xiàn)場不能盤車；在排氣管上設置最小流量孔板，確保泵的運行安全，通過調(diào)節(jié)閥控制輸送壓力。

多級液下泵需要中間槽保持一定液位，無需預冷啟動，現(xiàn)場可盤車，但需要調(diào)節(jié)密封氮氣壓力略高于中間槽；出口壓力控制采用壓力變送器和電機變頻器裝置自動調(diào)節(jié)恒壓輸送。

雙殼體液氯磁力泵需要中間罐保持一定液位，無需預冷啟動，無密封氮氣調(diào)節(jié)，現(xiàn)場可盤車；出口壓力控制和多級液下泵相同。

（3）對液氯質(zhì)量要求不同

屏蔽泵軸承套潤滑和電機內(nèi)部產(chǎn)生熱量的移除是靠輸送的介質(zhì)，同時屏蔽轉(zhuǎn)子和定子之間間隙較小，只有0.5～1.0 mm，液氯含水高、雜質(zhì)多都會造成屏蔽套，滑動軸套磨損，因此對液氯質(zhì)量要求較高。

多級液下泵對輸送介質(zhì)雜質(zhì)要求較低，“粗細糧”均適合，且在中間槽進口管道上增設過濾器，定期清洗即可。

雙殼體液氯磁力泵相對屏蔽泵要求要低，如果液氯中含有雜質(zhì)，在進液管上設置30或40目過濾器即可。

（4）安全性與密封形式的不同

屏蔽泵為單層屏蔽套靜密封，正常運行時氯氣無泄漏和廢氣排放，安全性好。

多級液下泵為機械密封、填料密封加氮氣隔離氣的動密封，調(diào)整不當會有少量混合氣體泄漏，有廢氣排放，同時有氮氣消耗，較為安全。

雙殼體液氯磁力泵為雙層隔離套靜密封+第三層極限密封，多重保護無氯氣泄漏和廢氣排放，是3種泵型中安全性最高的。

（5）結(jié)構(gòu)與維修不同

屏蔽泵是臥式結(jié)構(gòu)，短單剛性軸，泵與屏蔽電機為一整體，結(jié)構(gòu)較復雜、隔離套裝配間隙??；現(xiàn)場維修難度大，損壞需返廠維修。

多級液下泵是立式結(jié)構(gòu)，柔性長軸，泵與電機分體結(jié)構(gòu)，密封機構(gòu)復雜，部件較多；由于泵體較長，需要一定的吊裝和檢修空間，維修較為復雜。

雙殼體液氯磁力泵是立式結(jié)構(gòu)，短單剛性軸，泵與電機分體結(jié)構(gòu)，采用標準電機配置，可現(xiàn)場更換任何部件，泵體高度低，采用積木原理裝配，維修簡單方便。

3 液氯輸送泵的實際應用

3.1 多級液氯液下泵的應用

在2004年對液氯輸送裝置技術(shù)改造，由氣體加壓法工藝改為多級液氯液下泵輸送工藝，當時選擇主要從2個方面考慮：一是泵對液氯質(zhì)量適應性：該公司當時是用納氏泵輸送氯氣工藝，原料氯氣中夾帶著酸霧，氯化物等雜質(zhì)較多，氯氣液化后液氯含雜質(zhì)相對較多；二是安裝條件的考慮：液氯裝置及液氯貯槽是在原固堿廠房上改造擴建的，地下情況比較復雜，建造4.2 m 深坑和防滲防腐難度都較大。

綜合上述因素，雖然多級液氯液下泵需要增加中間槽和密封氮氣，工藝配管也復雜，但對液氯質(zhì)量要求較寬，適合“吃粗糧”，無需建深坑，操作控制相對簡單，更符合當時的工藝生產(chǎn)條件，最后選擇了多級液氯液下泵，實際使用效果尚好。

3.2 雙殼體液氯磁力泵的應用

隨著發(fā)展的需要，公司搬遷進入合肥經(jīng)濟循環(huán)園，建設合肥化工基地一期15萬t/a 燒堿項目，并于2014年3月15日竣工投產(chǎn)。在液氯輸送充裝工藝中選用了大連科環(huán)泵業(yè)的雙殼體液氯磁力泵。

3.2.1 基本介紹

（1）工作原理

該泵是電機通過驅(qū)動軸帶動外磁缸體轉(zhuǎn)動時，磁場能穿過空氣間隙和非磁性物體（隔離套）帶動與多級葉輪軸連接的內(nèi)磁缸體作同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)動力無接觸能量轉(zhuǎn)化，將動密封轉(zhuǎn)化為靜密封。

（2）泵的型號和性能參數(shù)

型號：DTMMC50A-6雙殼體液氯磁力泵；

性能參數(shù)：流量Q=28 m3/h、揚程H=75 m、轉(zhuǎn)速n=1 470、電機功率N=22 kW、效率η=64%、HPSHr=0.5 m。

3.2.2 工藝要求

（1）安裝高度確定：液氯貯槽底部出口與泵中間罐進口中心線最小高度差H=HPSHr（0.5 m）+管道阻力m+安全余量（0.5 m），即實際安裝高度要＞1.5 m。

（2）配管要求

管徑要求：液氯進口管DN150、出口管DN50、排污管DN50；氣相平衡管、抽空管均為DN50，確保阻力小，液氯暢通；

平衡管要求：平衡管水平段要高于液氯貯槽最高液位，防止平衡管產(chǎn)生氣堵現(xiàn)象。

（3）出口壓力控制

采用帶數(shù)顯壓力變送器和電機變頻器自動調(diào)節(jié)出口壓力，使壓力恒定即為1.0 MPa，并實現(xiàn)DCS 遠程監(jiān)控。

3.2.3 運行情況

（1）運行效果好

a.運行平穩(wěn)：流量穩(wěn)定、噪聲小、電流低（28 A左右）；

b.安全環(huán)保：變頻控制、壓力恒定、無任何泄漏；

c.操作簡捷：進滿液氯、后盤啟動，緩慢打開出口閥門往液氯包裝輸送，即完成全部開車操作。

（2）滿足液氯充裝要求

液氯輸送泵與包裝，在生產(chǎn)工藝中是不可分割的有機整體，液氯輸送泵運行的穩(wěn)定安全對液氯包裝至關(guān)重要。該液氯充裝是智能化充裝系統(tǒng)，分為液氯槽車充裝和液氯鋼瓶充裝兩部分；通過質(zhì)量流量計和電子秤來控制槽車和液氯鋼瓶的充裝量，當充裝達到規(guī)定量時，液氯充裝氣動控制閥自動關(guān)閉結(jié)束充裝。在實際充裝中雙殼體液氯磁力泵滿足了充裝要求，其表現(xiàn)為：

a.充裝速度快：25 t 液氯槽車一般40～45 min 充裝完成，1 t 液氯鋼瓶一般25～30 min 充裝完成；

b.充裝計量準：由于充裝壓力恒定無波動，因此充裝誤差?。?5 t 液氯槽車充裝后，電子秤復磅誤差一般為±10～15 kg；液氯鋼瓶充裝后復磅誤差一般為±0～2 kg。

c.充裝量大：目前實際最大一天充裝量為三百多噸，正常也在150～220 t，完全達到設計要求。

4 結(jié)束語

液氯泵輸送充裝工藝，已在氯堿生產(chǎn)中得到廣泛應用。隨著市場的競爭和技術(shù)進步，規(guī)格型號趨于多樣化，可選擇范圍大。實際采用何種液氯輸送泵，要根據(jù)裝置的工藝水平、生產(chǎn)能力、管理水平以及其他客觀因素綜合考慮，揚長避短，選擇適合生產(chǎn)和裝置要求的，才能最大限度發(fā)揮其效能。

[1]方 度，蔣蘭蓀，吳正德.氯堿工藝學.化學工業(yè)出版社，1990.