醇酮污水井排水泵型式優(yōu)化對(duì)策

莊豐余（遼陽石化分公司尼龍廠　遼寧遼陽）

醇酮污水井排水泵型式優(yōu)化對(duì)策

莊豐余
（遼陽石化分公司尼龍廠遼寧遼陽）

醇酮污水井作為醇酮生產(chǎn)外排液體的收集單元，池內(nèi)含有大量高濃度易燃易爆液體和揮發(fā)性氣體。普通潛水泵和液下抽水泵電器與機(jī)械部分都在液面以下工作，故障產(chǎn)生時(shí)易引起事故。高效防爆自吸式液下泵能有效解決此問題。

醇酮易燃易爆液下泵防爆自吸

尼龍廠新醇酮裝置作為遼陽石化分公司年產(chǎn)14萬噸精己二酸項(xiàng)目己二酸原料的上游生產(chǎn)裝置，是對(duì)環(huán)己烷進(jìn)行貧氧氧化生成環(huán)己醇、環(huán)己酮混合物的一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)裝置，2004年11月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)52 500 t醇酮（按8000 h計(jì)）。

生產(chǎn)中因設(shè)備故障泄漏、日常檢維修等原因，產(chǎn)生的外排介質(zhì)多為易燃、易爆、易揮發(fā)液體，流經(jīng)DB系統(tǒng)進(jìn)入污水井，最后由污水泵將井內(nèi)液體排到下游污水處理單元。裝置投產(chǎn)時(shí)污水井由2臺(tái)潛水泵進(jìn)行排污，運(yùn)行幾年下來，設(shè)備故障率高，檢修程序多，后期雖然對(duì)其進(jìn)行過改造，但沒有從根源上解決問題。綜合考慮性能、安全、經(jīng)濟(jì)等因素，把污水泵改為高效防爆自吸液下泵更能確保安全。

一、醇酮污水井概述

醇酮污水井是醇酮生產(chǎn)工藝DB系統(tǒng)的末端單元，負(fù)責(zé)收集廢液和有毒有害介質(zhì)，正常情況下含有鉻酸鈉、洗滌油的廢水，裝置運(yùn)行異常時(shí)含有環(huán)己烷、醇酮、一元酸（甲酸、乙酸、己酸）、二元酸（乙二酸、戊二酸和己二酸）等易燃易爆物質(zhì)，裝置堿洗期間年排污量達(dá)16萬噸。

污水由P01、P02兩臺(tái)污水泵輸送到下游94#污水處理單元，日常生產(chǎn)中運(yùn)轉(zhuǎn)P01排液，只有在需要大量排液時(shí)才啟動(dòng)P02。

表1　醇酮污水井工況參數(shù)表

二、污水泵介紹

1.早期故障及前期改造情況

裝置投產(chǎn)初期，污水泵選用的是普通防爆潛水泵，被放置在井內(nèi)距井口蓋板4.5 m深處，檢修時(shí)通過鋼索進(jìn)行提拉，出口使用金屬軟管與外界管線配對(duì)連接，泵入口端為防止濾框堵塞在其外部用白鋼網(wǎng)進(jìn)行二次包裹。運(yùn)行中出現(xiàn)的設(shè)備故障大致可分3類，過濾網(wǎng)堵塞、機(jī)械故障及電氣故障，其中濾網(wǎng)堵塞頻率最高，僅2005、2006的2年間就檢修清理18次。處理故障時(shí)必須整體提升設(shè)備，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且提升過程中易造成次生危害。

經(jīng)過分析，2007年將原潛水泵改為由大連金地泵業(yè)制造生產(chǎn)的長軸液下泵（與潛水泵對(duì)比見圖1）。長軸液下泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)用螺栓固定在電機(jī)座上，并通過彈性聯(lián)軸器與泵直接傳動(dòng)，泵體、中間接管、泵架、出液管和管法蘭以螺栓聯(lián)接構(gòu)成一體，固定在底板上，起支撐作用的滑動(dòng)軸承是主要易損件，泵的整體通過底板安裝在污水井上。優(yōu)勢(shì)在于工作部分沉沒在液體內(nèi)，軸封不存在液體飛濺、泄漏等問題，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向及徑向力由滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)軸承來平衡，運(yùn)行無噪聲，工作介質(zhì)溫度較高時(shí)（＞300℃），靠軸承箱部件處設(shè)置的冷卻系統(tǒng)帶走熱量。長軸液下泵故障多為入口堵塞和轉(zhuǎn)動(dòng)部件磨損，電氣部分通過井蓋上部聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)動(dòng)部件連接，維修時(shí)可以整體拆卸。既可減輕檢修工作量，又起到免除因操作電氣部件帶來的安全隱患。

表2　污水泵性能參數(shù)

圖1　潛水泵（左）與長軸液下泵（右）結(jié)構(gòu)圖

2.外部條件對(duì)檢修的限制

在污水井正上方6 m處和10 m處各有3根管線，管線之間間隙200 mm，管線直徑500 mm。長軸液下泵泵體加電機(jī)長度足有5 m，污水井正上方?jīng)]有正式吊點(diǎn)，每次清理濾網(wǎng)和處理故障時(shí)都需要25 t以上吊車配合，才可以把設(shè)備從污水井中提出，吊繩經(jīng)常掛碰到管線保溫層，給檢修作業(yè)帶來不便。另外檢修前的準(zhǔn)備工作繁雜，需要事先拆除出入口管線和外接冷卻水管線，斷開電機(jī)接線，這些必不可少的操作都導(dǎo)致故障出現(xiàn)后，無法第一時(shí)間處理。

3.遺留問題

原設(shè)計(jì)中的潛水泵系在一條繩索上，使用時(shí)要把水泵慢慢放入到指定位置，轉(zhuǎn)動(dòng)部件和電器部分都浸泡在污水內(nèi)，井內(nèi)是易燃易爆液體，上部有限空間內(nèi)也充滿著揮發(fā)性氣體，一旦出現(xiàn)設(shè)備故障產(chǎn)生足夠的熱量或火花，會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性后果。改用長軸液下泵，電機(jī)安裝在污水井外部，可避免電器部分產(chǎn)生的安全威脅。主要轉(zhuǎn)動(dòng)部件仍然工作在液面下，增設(shè)的起支撐作用的滑動(dòng)軸承便成為制約安全運(yùn)行的隱憂，一方面軸承與泵軸之間靠摩擦起作用，摩擦?xí)鸁?，熱量不及時(shí)帶走，集聚到一定程度就會(huì)引起燃燒爆炸。另一方面外來冷卻水供應(yīng)是否及時(shí)、管路是否暢通也制約著設(shè)備平穩(wěn)、安全運(yùn)行。

三、污水泵改型對(duì)策

要解決這些設(shè)計(jì)遺留問題，歸納起來就是要解決2個(gè)問題，一是能否安全運(yùn)行，二是減少不必要的工作量?？梢园讶哭D(zhuǎn)動(dòng)部件同電氣設(shè)施一起移到井外，遠(yuǎn)近按實(shí)際需要設(shè)置，維修在地面上就可解決，不用提升泵體。另外清理過濾網(wǎng)可以采用可提式濾框，在井口進(jìn)行。綜合上述考慮，提出2種改型污水泵。

1.高效防爆自吸液下泵

沈陽格瑞特泵業(yè)生產(chǎn)的型號(hào)為STBZL-GZ高效防爆自吸液下泵，是把運(yùn)轉(zhuǎn)部件和電器部分從污水井中單獨(dú)提出來，既為高效運(yùn)行提高了安全性，又為檢維修帶來了便利。所采用的專利技術(shù)解決了機(jī)泵自吸能力差的弊端，在泵吸入段配置高效可靠的自動(dòng)啟停排裝置，工作時(shí)裝置吸入管及泵體內(nèi)的空氣，瞬間形成真空，介質(zhì)在大氣壓的作用下進(jìn)入泵殼內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)啟動(dòng)液位，控制系統(tǒng)將泵啟動(dòng)，同時(shí)真空裝置自動(dòng)停機(jī)，調(diào)節(jié)泵出口閥，泵即可在正常狀態(tài)下運(yùn)行。

高效防爆自吸液下泵適用范圍廣，流量在3～2600 m3/h，揚(yáng)程16～250 m，適用溫度-39～90℃，泵整機(jī)在地面以上，安裝維修方便，轉(zhuǎn)動(dòng)件不接觸污水井內(nèi)介質(zhì)，安全防爆，可遠(yuǎn)離污水井安裝，安全可靠，泵無介質(zhì)或堵塞時(shí)自動(dòng)停機(jī)，可以避免設(shè)備干運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的隱患，介質(zhì)注滿泵才啟泵，避免干磨。吸上氣體收集排放，安全環(huán)保。最特別的是入口濾網(wǎng)可提上清理，操作比較安全。同其他泵相比效率高、耗能低，與其他長軸液下泵相比節(jié)能26%，效率提高15%。缺點(diǎn)是多設(shè)了自動(dòng)啟停排裝置，價(jià)格比其他同類型設(shè)備貴，因設(shè)備部件變多，增加了備件儲(chǔ)備費(fèi)用，也增加了檢修難度。

2.雙螺桿泵

遼寧天源泵業(yè)的雙螺桿泵，屬于容積式轉(zhuǎn)子泵，與長軸液下泵共有的優(yōu)點(diǎn)是泵的電氣和機(jī)械部分可以整體布置在井外，雙螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單緊湊，先進(jìn)的型面及合理的結(jié)構(gòu)具有很長的使用壽命，安裝使用、維修方便。泵體上采用特殊結(jié)構(gòu)的安全閥可以保證運(yùn)行安全可靠，為最新國家專利產(chǎn)品，是在吸收美國、德國、日本等同類產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為滿足冶金、石油、化工等行業(yè)輸送各種高黏度介質(zhì)而設(shè)計(jì)開發(fā)的專用輸送泵。輸送介質(zhì)可為潤滑性介質(zhì)或非潤滑性介質(zhì)，并允許含有少量微小固體顆粒，可以輸送50～270 m3/h流量，出口壓力0.2～1.6 MPa，適用溫度＜100℃的介質(zhì)。

（1）運(yùn)行平穩(wěn)無脈動(dòng)，噪聲低。由于雙螺桿泵通過螺套做軸向無脈動(dòng)的輸送，輸送過程中無剪切力、無乳化作用，不會(huì)破壞分子鏈結(jié)構(gòu)和工況流程中的特定流體性質(zhì)。由于傳動(dòng)依靠同步齒輪，與其他泵種相比，流量穩(wěn)定、壓力平穩(wěn)、噪聲低。尤其是雙吸結(jié)構(gòu)，介質(zhì)在密封腔內(nèi)連續(xù)運(yùn)動(dòng)及軸向力的自動(dòng)平衡，保證了大流量輸送時(shí)的穩(wěn)定可靠。

（2）吸上能力強(qiáng)，可以代替自吸泵。由于螺桿保證了工作時(shí)介質(zhì)軸向移動(dòng)速度小，尤其是小導(dǎo)程的泵，因而泵的汽蝕余量值小，吸上能力很強(qiáng)，無須專門的自吸裝置。泵的外置結(jié)構(gòu)中采用獨(dú)立傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，輸送的介質(zhì)可以是潤滑或非潤滑性性介質(zhì)，也可以是粘稠的腐蝕介質(zhì)。運(yùn)動(dòng)部件在工作時(shí)互相不接觸，因此短時(shí)干轉(zhuǎn)不會(huì)破壞泵元件，此特點(diǎn)給自動(dòng)控制的流程提供了極大方便。干轉(zhuǎn)時(shí)間受多種因素限制，一般很短。由于其恒定間隙的存在以及型線上的特點(diǎn)，此類泵屬于非密封型容積泵，除了輸送純液體外，還可以輸送氣體和液體混合物，即汽液混輸，這也是雙螺桿泵非常獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)之一。

四、改造措施

經(jīng)過2個(gè)方案比對(duì)，最終選定自吸性能好、維修方便的高效防爆自吸液下泵。2014年，項(xiàng)目改造完成（圖2），當(dāng)年7月投用。截止目前，除在井口處清理濾網(wǎng)一次外，沒有出現(xiàn)其他故障，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

五、結(jié)論

石化企業(yè)曾經(jīng)發(fā)生過因污水井中的污水泵故障，引發(fā)的爆炸事故，人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失巨大，污水井安全管理不容忽視。由于醇酮污水井特殊的工藝條件，高濃度的易燃易爆介質(zhì)，更要加強(qiáng)管理，保證安全平穩(wěn)運(yùn)行。通過對(duì)設(shè)備型式的改造，既可從源頭上消除隱患，也減輕了檢修難度。

圖2　高效防爆自吸液下泵安裝現(xiàn)場(chǎng)圖

〔編輯利文〕

TH113.1

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