離心泵密封水無動力回收系統(tǒng)研究

劉加樹

摘 要：造紙法煙草薄片生產(chǎn)中，離心泵在工作過程中會消耗大量的密封水，結(jié)合再造煙葉生產(chǎn)工藝設(shè)備現(xiàn)有的特點，設(shè)計出離心泵密封水無動力回收系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程中離心泵密封水進(jìn)行及時回收，同時系統(tǒng)具有的自動沖洗功能防止了過濾器堵塞，減少了過濾器清洗次數(shù)，節(jié)約了水資源的消耗，降低了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：密封水 無動力 離心泵 回收

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0084-02

在造紙法煙草薄片生產(chǎn)設(shè)備中，許多設(shè)備都需要密封水，如離心泵、磨漿機(jī)等，離心泵密封水的作用是不讓給水泵內(nèi)的漿料通過軸與密封件之間的間隙外泄，密封水也對軸承起著冷卻的作用。密封水防止主軸與盤根直接摩擦，引起盤根的損耗，起著潤滑的作用。大量密封水的使用會消耗大量的水資源，增加了生產(chǎn)成本。

1 現(xiàn)有存在問題

有些設(shè)備的密封水中由于在使用過程中會摻雜物料，不能回收使用，如磨漿機(jī)、疏解機(jī)密封水。但是有些設(shè)備密封水水質(zhì)幾乎沒有變化，如離心泵密封水。離心泵裝有采樣密封水流量計，密封水流量計能調(diào)整密封出水壓力和流量，壓力為0.2 MPa，流量為2 L/min。按照現(xiàn)在造紙法薄片工藝流程，有3段離心泵需要使用密封水約45個點。這45個密封水點每天需要消耗近20 t的清水。這些密封水基本上都是直接排放，造成了水資源的嚴(yán)重浪費，同時也增加了污水處理量。

2 系統(tǒng)設(shè)計

在再造煙葉生產(chǎn)車間一般離心泵在地面一樓，清水池在二樓，清水池進(jìn)水口距離一樓地面高度為10 m左右。密封水出口水壓為0.2 MPa，考慮在有一定管路壓力損耗的情況下，從離心泵出口密封水依靠自身的壓力完全能流入清水池。利用現(xiàn)場設(shè)備環(huán)境自身的特點，設(shè)計出離心泵密封水無動力回收系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由視鏡、電磁閥、溢流管、止回閥、水過濾器、控制器、管道等組成。

3 硬件實施

離心泵密封水無動力回收系統(tǒng)見圖1。泵密封點連接支路管道。支路管道是由3路管道組成：一是萃取段管道，二是制漿段管道，三是蒸發(fā)濃縮段管道。在密封水出口安裝透明視鏡，能及時觀測每個密封點水流動情況，在每一段匯總管路上裝有止回閥，防止幾個段密封水相互串流。3個支路管道密封水匯集到主路管道，在主路管道上裝有電磁閥和水過濾器。過濾器前后裝有電磁閥，具有自動沖洗功能。為了防止堵塞造成密封水排不出，在主路管道中裝有溢流管。

離心泵密封水無動力回收系統(tǒng)的工作原理是：離心泵密封水從密封水流量計出口流出，由密封點通過視鏡，流入各支路管道。由3路支路管道經(jīng)過止回閥流入主路管道道。在主路管道中經(jīng)過電磁閥進(jìn)入水過濾器，水過濾器過濾掉水顆粒雜質(zhì)。當(dāng)管路堵塞時，主管路中的水通過溢流管流出，防止對離心機(jī)造成的損害。過濾器前后電磁閥由控制器進(jìn)行控制，使得過濾器具有反沖洗功能。當(dāng)出口和入口壓力達(dá)到一定差值時或過濾器連續(xù)工作到規(guī)定時間時，過濾器入口電池閥和出口電池閥關(guān)閉，沖洗電池閥和排污電池閥打開。密封水不能正向從過濾器流過，密封水在過濾器反向流動，對過濾器進(jìn)行沖洗。反沖洗水由濾網(wǎng)自外而內(nèi)，將濾網(wǎng)上的濾渣沖掉，經(jīng)排污管排出。

4 壓力計算

管路由3部分組成：密封點到支路管道為φ20×1.6 mm，壓力為0.2 MPa，流量為0.12 m3/h，長度約為2 m，支路管道為φ40×2 mm，平均長度約為40 m，主路管道為φ50×2 mm，長度約為80 m。

密封水點到支路管路的水頭損失計算公式為：

hf為管道損失（m）；f為沿程水頭損失系數(shù)為0.948×105；m為流量指數(shù)為1.77；b為管徑指數(shù)為4.77；Q為流量（m3/h）；d為管內(nèi)徑（mm）；L為管長（m）。

hf=0.948×105×2×0.121.77/16.84.77=0.006 m。

支路管道到主路管道的水頭損失為：

根據(jù)連續(xù)性方程：V1×A1=V2×A2，V2=0.12×10×0.1682/ 0.362=0.261 m3/h。

主路管路的流速為：hf =0.948×105×40×0.2611.77/364.77=0.133 m。

支路管道到主路管道的水頭損失為：V1×A1=V3×A3， V2=0.12×45×0.1682/0.462=0.72 m3/h。

hf =0.948×105×88×0.721.77/464.77=0.55 m。

考慮到管路中彎頭和過濾器等局部損失，水頭損失乘以2倍放大系數(shù)。

hf=（0.006+0.113+0.72）×2=1.68 m。管路過程中壓力損失為0.016 8 MPa。

一樓到二樓清水池的壓力水損：

柏努利方程：p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2，p2=0.1 MPa。

可算得密封水進(jìn)入清水池出口壓力為0.082 MPa。密封水從機(jī)械密封點出口很容易流入到清水池，實現(xiàn)密封水自動回收。為了防止密封回收系統(tǒng)管路堵塞，在主路管道中連接一個溢流管，高度為12.5 m，就能保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

根據(jù)再造煙葉現(xiàn)場設(shè)備環(huán)境特有的自身條件，設(shè)計出離心泵密封水無動力回收系統(tǒng)，很好地解決了密封水回收問題，同時反沖洗系統(tǒng)能很好地解決過濾器自動清洗問題，避免了生產(chǎn)過程中水資源的浪費，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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