航天爐系統(tǒng)密封沖洗水泵運(yùn)行方式優(yōu)化總結(jié)

童維風(fēng)

（安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400）

1 概 述

密封沖洗水泵在航天爐加壓氣化裝置灰水系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。密封沖洗水泵正常運(yùn)行 （提供密封沖洗水）后，其他需要密封水密封的重要機(jī)泵才能正常啟動(dòng)，因此密封沖洗水泵的正常運(yùn)行是裝置穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件之一。

安徽晉煤中能化工股份有限公司航天爐系統(tǒng)中，密封沖洗水泵采用GSB-L1系列立式高速離心泵，屬單級、單吸、部分流式離心泵。密封沖洗水緩沖罐建立正常液位后，按操作規(guī)程啟動(dòng)密封沖洗水泵，向各運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備——高壓灰水泵、激冷水泵、渣鎖斗循環(huán)泵等供應(yīng)機(jī)械密封水 （密封沖洗水）；密封沖洗水泵電流、壓力正常后，就為灰水系統(tǒng)建立真空度做好了水循環(huán)的準(zhǔn)備工作；確認(rèn)各需用密封水的機(jī)泵密封水壓力、流量正常后，按操作規(guī)程啟動(dòng)渣池泵、低壓灰水泵、高壓灰水泵、激冷水泵，建立系統(tǒng)水循環(huán)，為下一步操作和正常生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2 密封沖洗水系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)及存在的隱患

1#航天爐 （簡稱1#爐）系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，密封沖洗水泵采用一開一備 （A泵／B泵）的運(yùn)行模式，A泵與B泵互為壓力聯(lián)鎖控制，運(yùn)行中一旦密封沖洗水泵出口壓力低，備用泵將聯(lián)鎖啟動(dòng)，確保1#爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行，整體而言其運(yùn)行較為穩(wěn)定，故障率極低。因而，在2#航天爐 （簡稱2#爐）系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們只設(shè)計(jì)了1臺(tái)密封沖洗水泵 （C泵），但實(shí)際運(yùn)行過程中，動(dòng)設(shè)備發(fā)生故障在所難免，一旦C泵發(fā)生故障，因無備用設(shè)備，存在較大的安全隱患。2套氣化裝置正常運(yùn)行過程中曾發(fā)生過1#爐系統(tǒng)密封沖洗水泵備用泵 （B泵）檢修，2#爐系統(tǒng)密封沖洗水泵（C泵）因電氣故障停電，密封水短時(shí)中斷導(dǎo)致激冷水泵機(jī)封因無密封水而致黑水大量泄漏的事故，嚴(yán)重影響裝置的安全運(yùn)行，慶幸的是當(dāng)時(shí)現(xiàn)場操作人員就在密封沖洗水泵附近，接到通知后及時(shí)將A泵出口管線串至C泵出口，提供了少量的密封水，電氣人員也及時(shí)對C泵進(jìn)行處理后重啟，并及時(shí)將激冷水泵切換為備泵，這才避免了在運(yùn)激冷水泵機(jī)封漏點(diǎn)的擴(kuò)大，由此避免了一次系統(tǒng)停車事故的發(fā)生。

3 初步優(yōu)化——密封沖洗水泵互備流程設(shè)計(jì)

3.1 密封沖洗水泵互備流程設(shè)計(jì)

鑒于裝置設(shè)計(jì)上存在的缺陷，通過現(xiàn)場實(shí)際勘察與計(jì)算，決定對密封水系統(tǒng)進(jìn)行技改，備選方案如下。

（1）方案一：A泵作為備用泵，實(shí)現(xiàn)向1#爐系統(tǒng)和2#爐系統(tǒng)提供密封水。若A泵作為B泵、C泵的備用泵，需在A泵出口引1條管線連接至C泵出口，并增加閥門等，從現(xiàn)場來看，配管較長，管路彎頭多、阻力大，雖能滿足生產(chǎn)所需，但改造費(fèi)用偏高，不是最佳的技改方案。

（2）方案二：C泵作為備用泵，實(shí)現(xiàn)向1#爐系統(tǒng)和2#爐系統(tǒng)提供密封水。若C泵作為A泵、B泵的備用泵，需要在B泵和C泵出口之間配置1條聯(lián)通管線，并增加閥門等，從現(xiàn)場來看，配管較適宜，管路彎頭少、阻力小，能滿足生產(chǎn)所需，技改費(fèi)用低。但由于2#爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)密封水使用量大，2#爐系統(tǒng)C泵流量為26.4 m3／h，較1#爐系統(tǒng) B泵 15m3／h的設(shè)計(jì)流量大得多，2#爐系統(tǒng)將C泵作為運(yùn)行泵方能提供充足的密封沖洗水，確保2#爐系統(tǒng)的密封沖洗效果和系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，且1#爐系統(tǒng)原始流程設(shè)計(jì)中A泵與B泵早已實(shí)現(xiàn)互備，因此，A泵、B泵作為運(yùn)行泵而C泵備用并不是最佳方案。

（3）方案三：B泵作為備用泵，實(shí)現(xiàn)向1#爐系統(tǒng)和2#爐系統(tǒng)提供密封水。從現(xiàn)場流程來看，B泵作為備用泵較為合適，配管流程短，管線彎頭少、阻力小，技改費(fèi)用低；同時(shí)，A泵、C泵作為運(yùn)行泵能分別滿足1#爐系統(tǒng)、2#爐系統(tǒng)的密封沖洗水量要求，確保裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。此技改方案為最佳方案。

3.2 優(yōu)選方案流程及說明

優(yōu)選方案 （B泵作為1#爐系統(tǒng)和2#爐系統(tǒng)密封沖洗水泵備用泵）密封沖洗水泵互備流程設(shè)計(jì)如圖1所示 （圖中，表示手閥，表示止回閥，虛線為需增加的管線及閥門）。

圖1 密封沖洗水泵互備流程示意圖

正常生產(chǎn)中，A泵、C泵投用，A泵供1#爐系統(tǒng)，C泵供2#爐系統(tǒng)，B泵備用。正常生產(chǎn)情況下，一般B泵備用于1#爐系統(tǒng)，閥門B1、閥門B2打開，閥門B11關(guān)閉，閥門B3、閥門B12也關(guān)閉。一旦A泵發(fā)生故障，密封水出口總管壓力達(dá)到聯(lián)鎖值時(shí)，B泵聯(lián)鎖啟動(dòng)向1#爐系統(tǒng)提供密封水；若C泵發(fā)生故障，及時(shí)啟動(dòng)B泵，同時(shí)聯(lián)系現(xiàn)場人員關(guān)閉閥門B2，打開閥門B3向2#爐系統(tǒng)提供密封水，從而最大限度確保有關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。C泵設(shè)計(jì)流量26.4m3／h、揚(yáng)程540m，A泵／B泵設(shè)計(jì)流量15m3／h、揚(yáng)程540m，平時(shí)可以根據(jù)生產(chǎn)所需通過調(diào)節(jié)閥門B11、B12的開度實(shí)現(xiàn)1#爐系統(tǒng)、2#爐系統(tǒng)密封水量的互補(bǔ)微調(diào)，以優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行。

優(yōu)化后，正常運(yùn)行期間，若因各種原因?qū)е?#爐系統(tǒng)或2#爐系統(tǒng)密封沖洗水泵故障無法正常提供密封水，聯(lián)系現(xiàn)場人員進(jìn)行切閥操作，但最快要2min方能完成切閥操作，且在切閥操作期間由于部分密封水中斷，會(huì)對部分機(jī)泵的機(jī)械密封造成一定的影響，尤其是黑水泵，很可能導(dǎo)致其機(jī)械密封泄漏，泄漏嚴(yán)重時(shí)可能無法控制，裝置被迫停車。因此，此優(yōu)化方案雖實(shí)現(xiàn)了密封沖洗水泵的互備，但仍存在較大的安全生產(chǎn)隱患。

4 進(jìn)一步優(yōu)化——密封沖洗水泵互備聯(lián)鎖自動(dòng)控制

4.1 密封沖洗水泵互備聯(lián)鎖自動(dòng)控制流程設(shè)計(jì)

2套航天爐系統(tǒng)2臺(tái)密封沖洗水泵同時(shí)出現(xiàn)故障的幾率很小，而增加1臺(tái)高速泵作為密封沖洗水泵備用泵費(fèi)用較高，同時(shí)2套航天爐系統(tǒng)4臺(tái)密封沖洗水泵兩開兩備也存在資源浪費(fèi)。但由于初步優(yōu)化方案中存在現(xiàn)場人員切閥操作耗時(shí)較長帶來的安全隱患問題，通過與設(shè)計(jì)院進(jìn)行溝通和探討，決定對初步優(yōu)化方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。經(jīng)分析認(rèn)為，密封沖洗水泵互備聯(lián)鎖的方案可行，具體方案為：B泵出口增設(shè)1臺(tái)氣動(dòng)切斷閥，C泵與B泵聯(lián)通管線上手閥后增設(shè)1臺(tái)氣動(dòng)切斷閥，并通過增設(shè)聯(lián)鎖的方式實(shí)現(xiàn)B泵同時(shí)備用于1#爐系統(tǒng)和2#爐系統(tǒng)。

4.2 優(yōu)化方案流程及說明

進(jìn)一步優(yōu)化后密封沖洗水泵互備聯(lián)鎖自動(dòng)控制流程如圖2所示 （圖中，表示手閥，表示止回閥，表示氣動(dòng)切斷閥，虛線為進(jìn)一步優(yōu)化后還需增加的閥門）。

正常生產(chǎn)中，A泵、C泵投用，A泵供1#爐系統(tǒng)，C泵供2#爐系統(tǒng)，B泵備用。正常生產(chǎn)情況下，閥門B1、閥門B2打開，閥門B11關(guān)閉，氣動(dòng)切斷閥B22關(guān)閉；閥門B3打開，閥門B12關(guān)閉，氣動(dòng)切斷閥B33關(guān)閉。一旦A泵發(fā)生故障，1#爐系統(tǒng)密封水出口總管壓力低至聯(lián)鎖值時(shí)，B泵啟動(dòng)，同時(shí)氣動(dòng)切斷閥B22聯(lián)鎖打開向1#爐系統(tǒng)提供密封水；若C泵發(fā)生故障，2#爐系統(tǒng)密封水出口總管壓力低至聯(lián)鎖值時(shí)，B泵啟動(dòng)，同時(shí)氣動(dòng)切斷閥B33聯(lián)鎖打開向2#爐系統(tǒng)提供密封水，從而實(shí)現(xiàn)密封沖洗水泵的聯(lián)鎖互備，以實(shí)現(xiàn)在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)密封水供應(yīng)，最大限度地確保相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行，提高航天爐加壓氣化裝置運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

4.3 優(yōu)化效果

航天爐加壓氣化裝置采用穩(wěn)定可靠的霍尼韋爾控制系統(tǒng)，其聯(lián)鎖記錄和觸發(fā)及時(shí)。實(shí)際應(yīng)用過程中，一旦密封水壓力出現(xiàn)波動(dòng)，達(dá)到聯(lián)鎖設(shè)定值時(shí)，B泵出口對應(yīng)系統(tǒng)的氣動(dòng)切斷閥（B22／B33）就會(huì)迅速響應(yīng)，在3s內(nèi)即可完成開閥動(dòng)作，為系統(tǒng)提供密封沖洗水，確保了使用密封沖洗水設(shè)備的安全運(yùn)行。

圖2 密封沖洗水泵互備聯(lián)鎖自動(dòng)控制流程示意圖

5 結(jié)束語

隨著化工裝置自動(dòng)化、智能化升級的不斷演進(jìn)與完善，化工裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性將更加完備。我們通過優(yōu)化密封沖洗水泵的運(yùn)行方式，使采用密封沖洗水作為機(jī)械密封的設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性得到顯著提高，由此保障了航天爐加壓氣化裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。