鍋爐煙道氣水膜除塵系統(tǒng)煙塵吸收液輸送泵的研究與實(shí)踐

劉 凱

（天津長(zhǎng)蘆漢沽鹽場(chǎng)有限責(zé)任公司，天津300480）

1 前言

水膜除塵裝置是鍋爐煙道氣體達(dá)標(biāo)排放的基本設(shè)施[1]，天津長(zhǎng)蘆漢沽鹽場(chǎng)有限責(zé)任公司化工廠原有鍋爐6臺(tái)套，為滿足環(huán)保排放要求全部安裝有水膜除塵裝置。該廠利用海水資源豐富的優(yōu)勢(shì)，除塵裝置全部采用海水噴淋來吸收煙道氣中的煙塵、顆粒滿足鍋爐顆粒物排放要求。

由于6臺(tái)鍋爐為不同時(shí)期建造，當(dāng)時(shí)6臺(tái)煙塵回收裝置分為兩套系統(tǒng)。其中一套系統(tǒng)包括5、6號(hào)爐水膜除塵器，海水在除塵器中吸收煙塵后形成的吸收液依靠除塵器的高度落差可沿溝槽自行流入鍋爐房東側(cè)的回收沉淀池。另一套系統(tǒng)包括1至4號(hào)鍋爐水膜除塵器，由于離回收沉淀池較遠(yuǎn)，當(dāng)時(shí)也沒有管道通往回收沉淀池，除塵器流出的吸收液，只能在鍋爐房后部臨時(shí)排放，其中的固相物由人工隨沉降隨清理，現(xiàn)場(chǎng)比較臟亂，人工勞動(dòng)強(qiáng)度很大。

為滿足清潔、文明生產(chǎn)要求，化工廠決定把兩套系統(tǒng)合二為一，計(jì)劃利用輸送泵和管道將1至4號(hào)爐除塵器的吸收液也送入回收沉淀池中，為此也進(jìn)行過多次嘗試，由于選型的輸送泵未能滿足要求，改造工作被迫中止。因此該輸送泵是“系統(tǒng)裝置運(yùn)行的心臟”，是關(guān)鍵設(shè)備，輸送介質(zhì)既有煙塵固相物顆粒的磨蝕，又有高含量酸性腐蝕，對(duì)泵的使用壽命、運(yùn)行效率、安全可靠性及檢修維護(hù)的方便性等方面要求很高。后來該廠鍋爐新增環(huán)保脫硫系統(tǒng)建設(shè)選址需要占用1至4號(hào)爐煙塵回收系統(tǒng)的臨時(shí)排放場(chǎng)地后，以上改造的實(shí)施迫在眉睫，而選擇一種能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝要求的輸送用泵是完成改造的前提和保證。

2 煙塵吸收液輸送泵的技術(shù)要求

海水在水膜除塵器內(nèi)噴淋煙道氣形成的吸收液是一種高腐蝕性混合液體介質(zhì)，其固液比在10%左右。固相物質(zhì)成份為粒度微小的煙塵和粒度不大于1mm硬度較高的煤矸石顆粒；液相物質(zhì)為海水吸收煤煙氣中的SO2等氣體形成的酸性混合物，pH值在2～3之間，這種含有固體顆粒的高腐蝕性復(fù)雜液體介質(zhì)對(duì)輸送泵的用材提出了苛刻的要求，因此輸送泵過流部件材料的耐腐蝕性和耐磨蝕性能是決定該泵使用壽命的重要指標(biāo)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核算，吸收煙塵海水流量在120m3/h左右，輸送揚(yáng)程30m左右，現(xiàn)場(chǎng)供電系統(tǒng)限制設(shè)備電機(jī)功率不能超過50kW，因此高效率也是該泵的重要技術(shù)要求。

一旦完成改造，輸送泵是除塵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，鍋爐運(yùn)行一日不停，就必須保證輸送泵24h運(yùn)轉(zhuǎn)，因此該泵的可靠性及檢修維護(hù)的便利性要求也很高。

基于上述要求，項(xiàng)目改造中須從泵的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上給予了充分考慮。

3 煙塵輸送泵的材料選擇

前期化工廠曾嘗試采用316L不銹鋼及316不銹鋼滲氮處理材料的泵來輸送這種海水與煙塵的混合液體，沒有獲得成功，證實(shí)這種含固體顆粒的高腐蝕性復(fù)雜液體介質(zhì)對(duì)泵體過流部件材料要求非常高。經(jīng)查閱相關(guān)材料，目前國(guó)內(nèi)就漿液循環(huán)泵的過流部件所采用的耐蝕耐磨技術(shù)而言，主要有兩種方案，其一是采用鑄鐵外殼，內(nèi)襯橡膠技術(shù)，即襯膠泵；另一種是采用耐蝕耐磨合金技術(shù)制造泵過流部件，即合金泵。兩種技術(shù)方案互有優(yōu)劣，采用合金泵，初次投入成本較高，但泵裝置運(yùn)行可靠性好，壽命長(zhǎng)，檢修維護(hù)方便[2]。但是這種材料制作的泵價(jià)格昂貴，經(jīng)與設(shè)備生產(chǎn)廠家溝通能夠滿足工藝要求的泵型電機(jī)功率都在75kw以上，化工廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)供電條件不能滿足要求。

根據(jù)以上情況，只能選擇一種新型材料的泵用輸送煙塵吸收液體。目前市場(chǎng)上新推出的新型工程材料超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(UHMW-PE)具有最優(yōu)異的耐磨性（表1）、耐沖擊性（表2），低摩擦因數(shù)（表3）和自潤(rùn)滑性，同時(shí)還具有極好的耐腐蝕性能，除對(duì)某些高溫下強(qiáng)酸有輕微腐蝕外，在其他的堿液、酸液中不受腐蝕，可以在溫度小于80℃的濃鹽酸，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于75%的濃硫酸及質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%的硝酸中穩(wěn)定使用[3，4]。被稱為國(guó)際上最新穎的泵用耐腐耐磨工程塑料，在所有工程塑料中，它最適用于輸送-20～90℃范圍內(nèi)的酸性、堿性漿料。

表1 超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯與其他材料耐磨性比較表

表2 超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯與其他材料沖擊性能比較表

表3 超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯與其他材料摩擦性能比較表

4 煙塵輸送泵的結(jié)構(gòu)選擇

改造中考慮輸送介質(zhì)為混合液，從水膜除塵器流出后如不能及時(shí)排至沉降池會(huì)造成中途沉降而無法輸送，增加儲(chǔ)存及攪拌裝置又要考慮這些設(shè)備的高腐蝕和高磨損的技術(shù)難題。選型中放棄選擇通常選用的臥式離心泵泵型，而采用液下泵結(jié)構(gòu)形式，使海水夾帶著煙塵自除塵器流出后快速進(jìn)入集液池，直接由輸送泵輸送到沉淀池。

輸送介質(zhì)中含有的煤矸石顆粒硬度較高，如采用傳統(tǒng)形式的液下泵軸，在液體下軸套與滑動(dòng)軸承會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重磨擦，必將對(duì)設(shè)備的使用帶來嚴(yán)重影響，因此選型采用主軸上部雙軸承支撐設(shè)計(jì)的液下泵型式，液下部位軸套部位只進(jìn)行液封設(shè)計(jì)，避免高度摩擦引起頻繁檢修[5，6]。

5 煙塵輸送泵的實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和技術(shù)要求，項(xiàng)目改造中與某廠家技術(shù)交流泵的改進(jìn)措施，最終購置超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯材料制作的液下泵2臺(tái)，投入生產(chǎn)使用。

該型泵標(biāo)準(zhǔn)配置2級(jí)30kW電機(jī)，流量120m3/h，揚(yáng)程28m，部分結(jié)構(gòu)根據(jù)我公司要求進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。泵體為整體模壓而成，過流部件均為超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯材料制作，防腐、耐磨性能極好。連接筒為玻璃鋼制作，既有極好的防腐性能，又有較高的強(qiáng)度，泵體運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性極好。泵體與連接筒的連接以及泵體與泵蓋之間的連接，均采用大螺距螺紋連接，安裝維修方便。液下部位沒有金屬緊固螺釘，無腐蝕性損壞的可能，其整體防腐性能十分優(yōu)越，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1。

6 結(jié)語

圖1 輸送泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

此設(shè)備選型過程中，在充分了解現(xiàn)場(chǎng)工況的前提下兼顧了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、適用性和實(shí)用性，該設(shè)備已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)投入運(yùn)行多年，運(yùn)行平穩(wěn)良好，檢修周期一般在一年左右，保證了鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯材料以其具有的突出的耐磨性和卓越的化學(xué)穩(wěn)定性使其在化工防腐耐磨領(lǐng)域一定會(huì)有越來越大的應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)：

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