脫硫漿液泵改造實(shí)踐分析

王喜林，陳 凱，魏 鵬

(中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002)

0 引言

某發(fā)電公司2×600 MW超臨界機(jī)組，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，2套煙氣脫硫系統(tǒng)于2009-05-01正式投入運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)的漿液循環(huán)泵選用澳大利亞WARMAN產(chǎn)品，存在進(jìn)口備件維護(hù)成本較高、采購周期較長(zhǎng)的問題；石灰石漿液泵、石膏排出泵及吸收塔地坑泵均選用湖南遠(yuǎn)通泵業(yè)有限公司產(chǎn)品，存在磨損腐蝕嚴(yán)重，故障頻繁現(xiàn)象。故該發(fā)電公司分別對(duì)其進(jìn)行了改造。

1 漿液循環(huán)泵備件國產(chǎn)化改造

澳大利亞WARMAN漿液泵泵殼采用非金屬材料襯里技術(shù)，中分結(jié)構(gòu)，重量較輕；葉輪采取開式金屬結(jié)構(gòu)，直徑1.06 m；軸承采取托架支撐，可以軸向調(diào)節(jié)，可采取前端后端拉出2種拆卸方式，方便靈活。

1.1 漿液循環(huán)泵磨損情況及原因分析

2010年5月，該發(fā)電公司在機(jī)組檢修期間對(duì)1號(hào)機(jī)組1～3號(hào)進(jìn)口漿液泵磨損情況進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)其葉輪、襯膠體、護(hù)套均有不同程度磨損(見圖1)，其中揚(yáng)程最高的3號(hào)泵磨損最為嚴(yán)重。利用解體機(jī)會(huì)，該發(fā)電公司與國內(nèi)某大型水泵企業(yè)共同對(duì)葉輪及護(hù)套材質(zhì)的化學(xué)成分及機(jī)械性能進(jìn)行分析。根據(jù)分析結(jié)果，知該泵材質(zhì)耐腐蝕性能較好，但耐磨及耐沖刷性能較差，且入口濾網(wǎng)采用玻璃鋼材料，易造成塊狀碳酸鈣板結(jié)堵塞形成汽蝕，加速過流部件損壞。

圖1 進(jìn)口漿液泵磨損情況

1.2 備件國產(chǎn)化改造

2009年投運(yùn)初期，該發(fā)電公司購買了少部分原廠備件，采購周期長(zhǎng)達(dá)1年且價(jià)值高達(dá)100多萬。為降低生產(chǎn)成本，該發(fā)電公司決定實(shí)施葉輪及護(hù)套備件國產(chǎn)化改造。

1.2.1 葉輪

(1) 材質(zhì)。葉輪采用Cr30A材質(zhì)，其金相組織為奧氏體+鐵素體+粒狀共晶碳化物+二次碳化物。金相組織的雙相基體中含大量易鈍化和抗孔蝕性良好的合金鉻、鉬、銅等金屬，由雙相基體賦予材料的耐蝕性，在含有氯化物1.0×105ppm且pH值為4的70 ℃硫酸溶液中，腐蝕速率為0.5 mm/a。同時(shí)，分布于晶間的含鉻碳化物和沉淀于基體上的二次碳化物，賦予了材料優(yōu)良的耐磨性能。

(2) 鑄造工藝。葉輪采用潰散性極好的亞仕蘭樹脂砂造型工藝，減小鑄件收縮應(yīng)力；鋼水采用多內(nèi)澆道分散引入，避免應(yīng)力集中；內(nèi)澆道上設(shè)計(jì)有斷裂線，在鑄件冷卻收縮應(yīng)力作用下，首先在斷裂線處發(fā)生斷裂，使鑄件與橫澆道分開，從而避免收縮受阻使鑄件產(chǎn)生裂紋；澆注系統(tǒng)采用鋼水過濾技術(shù)，避免夾渣缺陷。

1.2.2 護(hù)套

護(hù)套采用引進(jìn)法國奧特·桑伯爾(H·S)技術(shù)公司的超低碳含氮雙相不銹鋼26.05N，即CD4MCu+N。金相組織為奧氏體+鐵素體+析出相，既有奧氏體不銹鋼的優(yōu)良韌性，又有鐵素體不銹鋼較高的強(qiáng)度和耐氯化物腐蝕性能。由于在材料中加入了氮，并在熱處理時(shí)將銅游離，故提高了材料的強(qiáng)度和硬度，使材料更耐磨損、更耐腐蝕。

1.2.3 濾網(wǎng)

將3 075 mm×2 060 mm玻璃鋼濾網(wǎng)更換為26.05 N雙相不銹鋼濾網(wǎng)，并將孔徑由22 mm擴(kuò)大至23.5 mm。

1.3 改造效果

葉輪和護(hù)套備件國產(chǎn)化改造后，其價(jià)格僅為進(jìn)口備件的1/3。2011年9月，該發(fā)電公司將其安裝至1A，2B漿液循環(huán)泵中。經(jīng)過近2年的觀察，發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行效果與進(jìn)口備件相當(dāng)；更換后的濾網(wǎng)無堵塞、腐蝕現(xiàn)象。

2 石灰石漿液泵、石膏排出泵過流部件改造

2.1 磨損情況及原因分析

2010年5月，在對(duì)累計(jì)運(yùn)行150天的石灰石漿液泵、石膏排出泵的解體檢查中，發(fā)現(xiàn)其前后端蓋表面布滿麻坑，葉輪外邊緣磨損嚴(yán)重，泵殼體幾乎磨穿(見圖2)。咨詢廠家后，發(fā)現(xiàn)葉輪及端蓋材質(zhì)為KT49，用金相分析儀對(duì)材質(zhì)分析，得知該泵過流部件耐腐蝕性較好，但耐磨性和耐沖刷性較差。該泵入口設(shè)置濾網(wǎng)，易產(chǎn)生抽空、汽蝕現(xiàn)象；在實(shí)際運(yùn)行中，因電除塵效果較差、廢水系統(tǒng)投運(yùn)不及時(shí)導(dǎo)致漿液指標(biāo)超標(biāo)，加速了磨損。

2.2 改造方案

（1） 取消泵入口濾網(wǎng)，降低產(chǎn)生汽蝕的可能。

（2） 將定頻改為變頻，不僅節(jié)約用電還可根據(jù)用量需求調(diào)整轉(zhuǎn)速，以減少磨損和沖刷。

（3） 將葉輪KT49材質(zhì)改為國內(nèi)某大型渣漿泵廠家研發(fā)的GLH-5材質(zhì)，其價(jià)格相對(duì)具有一定優(yōu)勢(shì)，成分主要為高Cr+Ni、Cu、Mo。選用高Cr，保證鋼的耐蝕性能；Ni是奧氏體形成元素，與Cr配合能起到更好的作用；Cu對(duì)材料表面起保護(hù)氧化膜的形成作用；Mo是一種對(duì)氯離子具有選擇性的抗蝕元素。熱處理后，其金相組織為相對(duì)細(xì)小的鐵素體，基體上彌散分布大量的碳化物。

圖2 國產(chǎn)漿液泵磨損情況

此外，在運(yùn)行中每日對(duì)漿液品質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)酸不溶物超標(biāo)，及時(shí)調(diào)整。

2.3 改造效果

自2011年4月投入運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，GLH-5材質(zhì)的沖刷磨損腐蝕速度較KT49材質(zhì)明顯緩慢。但取消濾網(wǎng)后，因葉輪有前后蓋板，易造成流道堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。

3 地坑泵改造

3.1 運(yùn)行情況及原因分析

1，2號(hào)吸收塔地坑泵及制漿區(qū)地坑泵均為立式長(zhǎng)軸單級(jí)離心液下泵，設(shè)計(jì)流量40 m3/h，揚(yáng)程30 m。其泵軸長(zhǎng)度約3.3 m，泵軸直徑80 mm，中部及底部各設(shè)計(jì)1處尼龍導(dǎo)軸承定位，上部由2套滾動(dòng)軸承承受推力及定位。

自投運(yùn)以來，平均3個(gè)月需吊出進(jìn)行1次大修，運(yùn)行可靠性極差。每次解體檢查均發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軸承及泵軸等零部件有不同程度磨損腐蝕(見圖2(d))，分析原因如下。

(1) 制漿區(qū)地坑深度3 m，所用地坑泵泵軸為加長(zhǎng)軸，軸長(zhǎng)約3.3 m,軸直徑80 mm。在加工過程中，同心度不易控制，且軸剛性不足，運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的撓度無法有效吸收，從而引起擺動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)軸承磨損，同時(shí)也造成軸頸磨損。

(2) 設(shè)計(jì)吸入口與底部距離為1.5～2倍吸入口直徑。當(dāng)?shù)撞坑俜e物密度較大時(shí)，輕則過載，重則無法啟動(dòng)。

(3) 因地坑泵葉輪、泵殼、導(dǎo)軸承座等另件均在腐蝕性液體中長(zhǎng)期浸泡，漿液酸堿度的變化和SiO2等酸不溶物的存在也加劇了金屬腐蝕和磨蝕。

3.2 改造方案

為徹底解決地坑泵故障頻繁現(xiàn)象，2012年3月，該發(fā)電公司對(duì)地坑泵提出了多項(xiàng)改造方案并進(jìn)行對(duì)比分析(見表1)。

表1 地坑泵改造方案

根據(jù)綜合性能及費(fèi)用情況，該發(fā)電公司嘗試采用國內(nèi)新開發(fā)研制不久的碳化硅復(fù)合材料立式泵，該泵主要具有以下特點(diǎn)：

(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、維護(hù)少、葉輪為半開設(shè)計(jì)、無機(jī)械密封、價(jià)格低廉；

(2) 泵體、葉輪、泵蓋采用35 % SiC、超高分子量聚乙烯、特種玻璃纖維等材料高溫?zé)Y(jié)、高壓模壓而成，具有耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、自潤(rùn)滑等綜合性能；

(3) 采用剛性轉(zhuǎn)子，泵軸長(zhǎng)1.9 m，直徑92 mm，無套軸支撐，對(duì)于空轉(zhuǎn)不敏感。

3.3 改造效果

2012年4月至2013年5月，該發(fā)電公司先后對(duì)1，2號(hào)吸收塔及制漿區(qū)地坑泵進(jìn)行改造，改造后的地坑泵運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，無任何故障出現(xiàn)。

4 結(jié)論

(1) 因脫硫漿液內(nèi)含有約20 %的固體顆粒及10 000～15 000 mg/L的Cl，故漿液泵的過流部分會(huì)受到?jīng)_刷磨損及腐蝕。無論選用金屬材質(zhì)還是SiC復(fù)合材料，只有同時(shí)增強(qiáng)過流部件的耐磨性及耐腐蝕性，才能延長(zhǎng)脫硫漿液泵使用壽命。

(2) 該發(fā)電公司通過近幾年對(duì)脫硫泵不同形式的改造，不僅延長(zhǎng)了脫硫泵的使用壽命，而且減少了生產(chǎn)成本，年節(jié)約備件成本約100萬。

(3) SiC復(fù)合材料脫硫泵為國內(nèi)開發(fā)不久的新型脫硫泵，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)量少、壽命較長(zhǎng)、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，對(duì)于促進(jìn)脫硫漿液泵國產(chǎn)化、提高電廠經(jīng)濟(jì)效益有一定推廣價(jià)值。

1 劉彥春．火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)用泵的研制及應(yīng)用效果[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2005，18(2)：91-93.

2 王乃華．石灰石/石膏濕法煙氣脫硫金屬漿液循環(huán)泵國產(chǎn)化研究及實(shí)踐[J]．電力環(huán)境保護(hù)， 2005，21(2)：4-7.

3 李 涌．高鉻鑄鐵抗磨、耐熱、耐蝕性能的研究[J]．云南冶金， 2005，34(6)：50-52.