陶瓷襯里泵在純堿行業(yè)的推廣應(yīng)用

王 建，蔡家?guī)?/p>

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

技 術(shù) 討 論

陶瓷襯里泵在純堿行業(yè)的推廣應(yīng)用

王 建，蔡家?guī)?/p>

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

新型陶瓷襯里泵在淮安堿廠氨鹽水系統(tǒng)使用效果良好,本文主要結(jié)合設(shè)備使用的情況對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，分析使用特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

陶瓷襯里泵；技術(shù)特點(diǎn)；純堿制造；氨鹽水；應(yīng)用

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠2011年2月份建成投產(chǎn)，其一期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)純堿30萬(wàn)t，通過(guò) 50萬(wàn)t填平補(bǔ)齊技術(shù)改造實(shí)施，目前裝置純堿生產(chǎn)能力達(dá)到52萬(wàn)t。面對(duì)日益競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境，降本增效是每個(gè)純堿企業(yè)生產(chǎn)中工作主線。隨著生產(chǎn)和制造技術(shù)的不斷發(fā)展,采用高效節(jié)能的新設(shè)備、耐腐蝕的新材料以及各種先進(jìn)的新技術(shù)能有效的降低生產(chǎn)成本，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)改造起到了重要作用。

我廠于2015年7月份在重堿車間蒸吸工序氨鹽水系統(tǒng)安裝使用一臺(tái)新技術(shù)、新材料的陶瓷襯里泵用于生產(chǎn)，與傳統(tǒng)的離心泵相比具有耐磨損耐腐蝕、高效節(jié)能、大流量、運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，為生產(chǎn)的正常運(yùn)行,降低消耗,增加效益都起到了重要作用,在這里就我廠新型陶瓷襯里泵使用的情況對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，分析使用特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 堿廠鈦泵的使用情況

鈦泵是現(xiàn)如今堿廠氨鹽水系統(tǒng)普遍應(yīng)用的堿泵之一。主要用于輸送中和水、成品氨鹽水、預(yù)熱母液等腐蝕性較強(qiáng)，且具有不同程度的顆粒、易沖刷的介質(zhì)。 目前我廠重堿車間使用的鈦泵數(shù)量有17臺(tái)，型號(hào)及具體的參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 淮安堿廠使用的鈦泵

鈦泵在制堿工藝中應(yīng)用已十幾年,現(xiàn)將我廠重堿車間近5年鈦泵使用情況優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行整理。

1.1 鈦泵主要優(yōu)點(diǎn)

1)加工件的刀紋至今清晰可見(jiàn),就足以說(shuō)明其殼體和葉輪等主要零部件耐制堿過(guò)程中各種介質(zhì)的腐蝕、沖刷、磨損；

2)結(jié)垢率低,不易堵塞,表面也無(wú)被大氣腐蝕現(xiàn)象；

3)過(guò)流面積為全鈦, 故障率相對(duì)較低，維修工作量小減輕了維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.2 鈦泵主要缺點(diǎn)

1)由于鈦材價(jià)格較高,且制造加工難度較大，所以泵的價(jià)格也高,前期一次性投資費(fèi)用較大 ;

2)在流量小時(shí),泵振動(dòng)較大,不能保證泵的運(yùn)行精度，易出現(xiàn)故障；

3)葉輪螺母易脫落,多次導(dǎo)致電機(jī)跳停、葉輪磨損、軸斷裂等設(shè)備故障，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，特別是在停開(kāi)泵時(shí),背帽經(jīng)常脫落,泵要打開(kāi)檢修；

4)我廠使用的鈦泵為填料式密封，填料密封的軸套、填料易磨損。停車后不能自鎖,因此在泵出口閥內(nèi)漏的情況下,停車后在填料部分有外漏。正確的使用方法應(yīng)停車后將填料進(jìn)行緊固, 開(kāi)車時(shí)松動(dòng)一下,運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再緊固一下；

5)鈦泵的葉輪、軸套、葉輪螺母為鈦材質(zhì)，備品備件價(jià)格比較昂貴，維護(hù)費(fèi)用較高。

2 陶瓷襯里泵概況

隨著材料制備工藝和復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，陶瓷材料的脆性大大改善，具有高強(qiáng)、高韌、高硬，耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的性能，特別適用于輸送有磨損和腐蝕性的流體。我廠于2015年7月份在重堿車間蒸吸工序成品氨鹽水系統(tǒng)安裝使用一臺(tái)新技術(shù)、新材料的陶瓷襯里泵代替鈦泵用于生產(chǎn)。經(jīng)10個(gè)月的運(yùn)行試用,檢查該泵使用效果良好結(jié)垢率低,不易結(jié)疤，操作方便,維護(hù)簡(jiǎn)單,運(yùn)行平穩(wěn)，抗腐蝕、耐磨損方面優(yōu)于鈦泵。

2.1 金屬+陶瓷襯里泵主要技術(shù)指標(biāo)

泵的具體參數(shù)：

流量Q=400 m3/h

揚(yáng)程H=55 m

效率 >72%

轉(zhuǎn)速n=1 480 r/min

電機(jī)功率 132 kW

軸功率 91.3 kW

介質(zhì) 成品氨鹽水

介質(zhì)溫度 <200 ℃

圖1 ACP-TL150-55性能曲線圖

2.2 陶瓷襯里泵技術(shù)特點(diǎn)

ACP-TL型金屬+陶瓷襯里泵是大流量、低揚(yáng)程、高效率的離心泵，特別適用于輸送強(qiáng)磨損、強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。它的核心技術(shù)是利用陶瓷-金屬?gòu)?fù)合制造技術(shù)，基于金屬泵高效水力模型采用CFD計(jì)算分析平臺(tái)修正因加襯陶瓷而改變的水力尺寸，并保證液體介質(zhì)內(nèi)部流動(dòng)的順暢性，減少流動(dòng)損失，使之能始終處于高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。陶瓷襯里泵，金屬外殼與內(nèi)襯碳化硅為一體，葉輪為內(nèi)嵌金屬骨架的整體碳化硅。ACP-TL型金屬+陶瓷襯里泵總體運(yùn)行良好，性能完全滿足運(yùn)行工況要求，各項(xiàng)性能指標(biāo)比較穩(wěn)定。同時(shí)設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠，振動(dòng)、噪音指標(biāo)完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，耐腐蝕、耐磨蝕的效果和效率指標(biāo)明顯優(yōu)于與同類金屬泵，效果滿意。陶瓷襯里泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2。

1.蝸輪殼 2.抗磨層 3.腔體 4.葉輪 5.泵蓋 6.填料函體 7.軸承箱圖2 陶瓷襯里泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2.1 陶瓷襯里

陶瓷襯里泵襯采用優(yōu)化設(shè)計(jì)和特種制造加工工藝。泵殼體和泵蓋內(nèi)襯均采用碳化硅陶瓷，外用金屬鎧裝，泵整體可靠性高、安全性好、拆裝方便。陶瓷材料的特殊配料和工藝，保證了金屬殼體與陶瓷內(nèi)襯融為一體，結(jié)合緊密牢固。

2.2.2 陶瓷葉輪

葉輪為內(nèi)嵌金屬輪轂結(jié)構(gòu)，外復(fù)碳化硅陶瓷材料整體制造，從根本上保證了葉輪機(jī)械強(qiáng)度和耐磨蝕、耐腐蝕性能。葉輪可以做軸向調(diào)節(jié)，保持葉輪在泵腔中的合理位置，從而保證泵的運(yùn)行始終處于高效穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2.3 泵設(shè)計(jì)采用后拉式結(jié)構(gòu)

檢修時(shí)方便葉輪、密封和軸組件的拆裝，無(wú)須拆卸整泵。軸承采用浸油潤(rùn)滑，保證運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。軸承部件由軸承托架和軸承體構(gòu)成，軸承體可在軸承托架上做軸向移動(dòng)，便于調(diào)節(jié)葉輪的間隙和位置。

3 陶瓷襯里泵與金屬泵的比較

淮安堿廠重堿車間成品氨鹽水系統(tǒng)現(xiàn)使用的三臺(tái)成品氨鹽水泵，兩臺(tái)綠色為鈦泵，藍(lán)色為陶瓷襯里泵。陶瓷襯里泵于2015年7月16日投入使用，現(xiàn)根據(jù)實(shí)際使用情況從節(jié)能降耗、前期費(fèi)用投入、日常維護(hù)檢修方面與同類型金屬泵進(jìn)行全面比較分析。

3.1 電能消耗比較

蒸吸工序原成品氨鹽水系統(tǒng)需同時(shí)開(kāi)兩臺(tái)型號(hào)為8TB-9(II)-FQ ,電機(jī)功率為90 kW,流量為300 m3/h鈦泵才能滿足生產(chǎn)?，F(xiàn)開(kāi)一臺(tái)型號(hào)為ACP-TL150-55,電機(jī)功率為132 kW，流量為400 m3/h陶瓷襯里泵完全滿足生產(chǎn)需要。去除停產(chǎn)檢修每年按350天運(yùn)行時(shí)間計(jì)算節(jié)省的電耗：

Q=(90+90-132)×24×350=201 600 kW·h

3.2 前期費(fèi)用的投入比較

表2 陶瓷襯里泵與堿行業(yè)普遍使用的鈦泵、鑄鐵泵費(fèi)用比較

3.3 日常維護(hù)檢修比較

3.3.1 耐磨性比較

在相同的工況下，碳化硅陶瓷材質(zhì)的葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)7 200 h，磨損情況如圖3(a)，雙向不銹鋼材質(zhì)的葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)6 800 h，磨損情況如圖3(b)，鈦材質(zhì)的葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)7 000 h，磨損情況如圖3(c)。

圖3 磨損情況

在相同的工況下，同樣運(yùn)轉(zhuǎn) 7 200 h，陶瓷材質(zhì)的耐磨板磨損情況如圖4(a)，雙向不銹鋼材質(zhì)的耐磨板運(yùn)轉(zhuǎn)6 800小時(shí)磨損情況如圖4(b)，鈦材質(zhì)的耐磨板運(yùn)轉(zhuǎn) 7000 h，磨損情況如圖4(c)。

圖4 磨損情況

經(jīng)與鈦材質(zhì)和雙向不銹鋼兩種材料分別制造的設(shè)備比較可知，陶瓷材料制造明顯優(yōu)于雙向不銹鋼材質(zhì)制造，同時(shí)與鈦材質(zhì)制造耐腐蝕、耐沖刷優(yōu)良性能相當(dāng)。陶瓷材料制造不僅滿足了耐磨耐腐蝕性要求，也保證了與傳動(dòng)軸的連接牢固可靠。葉輪前后蓋板及葉片加入金屬芯骨，保證葉輪機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損、耐腐蝕性能，可達(dá)到金屬泵所不及的使用壽命，具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

3.3.2 日常維修經(jīng)濟(jì)效益

陶瓷襯里泵設(shè)計(jì)采用后拉式結(jié)構(gòu)。與普通的離心泵相比較安全可靠，故障率低，同時(shí)檢修時(shí)更方便，葉輪、密封和軸組件的拆裝，無(wú)須拆卸整泵，這種設(shè)計(jì)減少檢修工的檢修工作量與檢修強(qiáng)度。經(jīng)我車間ACP-TL150-55陶瓷襯里泵10個(gè)月使用的情況記錄，陶瓷襯里泵的故障率明顯低于全金屬泵，減少設(shè)備檢修頻次，更保證生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

陶瓷襯里泵陶瓷部件受到損傷時(shí)，可根據(jù)情況在現(xiàn)場(chǎng)或返回制造廠進(jìn)行修復(fù)，無(wú)需對(duì)整個(gè)部件進(jìn)行報(bào)廢處理，大大節(jié)省了費(fèi)用。陶瓷襯里泵的使用壽命和再修復(fù)性能是全金屬泵不可比的，它不僅帶給堿廠安全運(yùn)行的保障，而且有利于降低維護(hù)和運(yùn)行成本。我們相信這將為堿廠帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述陶瓷襯里泵獨(dú)特的耐磨損、耐腐蝕性，結(jié)合我廠蒸吸工序氨鹽水系統(tǒng)上使用的ACP-TL150-55陶瓷襯里泵情況了解，其不僅具有金屬泵所無(wú)法比擬的長(zhǎng)壽命和較寬的適用范圍，而且在節(jié)能降耗、減少維護(hù)、降低運(yùn)行費(fèi)用等方面具有極其明顯的優(yōu)勢(shì)。在面對(duì)日益競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境，降本增效是每個(gè)純堿企業(yè)工作重點(diǎn)，新型陶瓷襯里泵在純堿行業(yè)推廣應(yīng)用還是有廣闊的前景。

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TQ114.15

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1005-8370(2017)01-09-04

2016-06-06

王建(1970—)，北京財(cái)貿(mào)學(xué)院畢業(yè)，機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師?，F(xiàn)任江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠重堿車間設(shè)備主任。