高壓氨用泵

    高壓氨泵用來將液氨從大約2．3MPa升壓到約22MPa，然后高壓液氨進入高壓甲銨噴射器，作為甲銨噴射器的動力液，引射高壓高溫強腐蝕性的甲銨液，兩者混合后一起進入尿素合成塔[合成壓力約14～15MPa(G)]。采用此噴射器的目的是為了減輕高壓甲銨泵苛刻的工作條件。高壓甲銨泵不直接放在合成塔前，而是設置在甲銨冷凝器和預熱器之前，因此工作溫度從155℃降到80℃，甲銨溶液的濃度也降低，使甲銨泵的腐蝕疲勞問題得到解決。如計入甲銨噴射器的壓降值，高壓氨泵的排出壓力比尿素合成塔的壓力約高達20MPa(G)。該泵的工況特點如下：

    ①液氨的相對密度小，根據(jù)溫度不同為0.58-0.63，因此，對相同壓差，比水的揚程高得多。液氨蒸氣壓高，減壓時極易汽化，機械密封選型時要特別注意。

    ②液氨有毒，軸封不允許泄漏。泄漏出的液氨汽化為氨氣，是易爆性氣體，歸為ⅡA類、T1組。液氨汽化時產生低溫會使機械密封沖洗水結冰，造成密封環(huán)損壞。

    ③屬小流量高揚程高壓泵。盡管采用汽提法工藝后，尿素合成壓力從水溶液全循環(huán)法的20MPa降至14～15MPa(G)，但高壓氨泵要求的壓差仍高達20MPa左右，因液氨相對密度小，揚程高達3500m左右，而泵的流量又很小，對日產1 765噸大型尿素裝置，正常流量僅103m3／h，泵的大工作壓力為～25MPa(G)。

    ④液氨腐蝕性小，過流件材質可用碳鋼。當液氨減匪到常匪時，可能出現(xiàn)-33℃的低溫。因銅和氨能形成爆性性的絡合物，因此泵的零件中禁止使用銅或銅合金(巴氏合金和沉淀硬懷銹鋼除外)。

    ⑤可靠性要求高。該泵是合成塔液氨進料泵，一旦出故障，整個尿素裝置全部停產，經(jīng)濟損失巨大。此外，該泵價格昂貴，功率大，運行費用高，因此要求其可靠性要高。

    2．泵型式的選擇   

    決定高壓氨泵型式的重要因素是裝置生產能力和合成塔壓力。在70年代以前，世界上的尿素生產大多采用水溶液全循環(huán)法工藝，合成壓力約為20MPa，因高壓氨泵壓差大，基本上使用往復式泵。70年代開發(fā)出C0。汽提和氨汽提工藝，合成壓力降為l4～1 5MPa，氨泵壓差相應減小，在大型尿素裝置中，往復式和離心式高壓氨泵并存，但中小型尿素裝置仍使用往復式泵。據(jù)斯拉姆公司資料，可以使用高速離心泵的小裝置能力為日產750噸尿素。泵選型時，要結合建廠地的電價、維修能力和備件供應情況，從以下方面進行綜合比較。

    ①效率對比  往復泵本身效率可高達90％，比離心泵高得多，但往復泵流量的調節(jié)不如離心泵方便。通常用液力變矩器調速，液力變矩器效率低(<80％)，抵消了往復泵的部分節(jié)能效果。以日產1750噸尿素裝置為例(見表-87)，采用液力變矩器調速的往復泵，可比離心泵節(jié)省功率180～270kW(17．8％-24．5％)，如采用先進的變頻電機驅動的往復泵，功率可進一步節(jié)約(節(jié)省360-450kW)。

                           表2—87  日產1750噸尿素裝置不同型式高壓氨泵的性能比較

 

    ②投資比較  往復式高壓氨泵結構復雜，重量大，投資高于離心泵。根據(jù)德國伍德公司資料，兩者的相對投資比例可參見表2—88。

 

    ③維修費比較  往復泵結構復雜，填料、柱塞、閥門等易損件多，檢修工作量大，費用高。而離心泵除機械密封、密封環(huán)為易損件外，日常維修工作量小，操作方便，可長周期運行。據(jù)國外公司統(tǒng)計，往復泵的年維修費大約是離心泵的5～6倍。

    ④運轉性能  往復泵排壓有脈動，要避免管道的共振或水擊現(xiàn)象。往復泵軸封如使用油密封，如填料函內漏油量過大，對工藝生產有不利影響。離心泵的故障比往復泵少，運轉可靠性高，能保證尿素生產長周期運行。

    至于中小型尿素裝置普遍使用的往復式柱塞泵，也應對不同機型的技術參數(shù)和結構特點進行比較。表2—89列出三家有代表性廠家生產的往復式高壓氨泵的技術性能，從表中可以看出，WORTHINTON公司采用流量減半的泵，用開兩臺備用一臺的方式，配管增多，占地面積加大。三者的功耗相近。影響柱塞和填料壽命的柱塞速度，以PERONl公司的低。泵材質以PERONl公司的產品稍好。綜括起來，這三家泵公司的產品技術性能相近，選用時再從價格方面作比較。

 

小，僅供裝配用。泵體密封面經(jīng)過精磨拋光，無須用墊片，保證了剖分式泵體各級密封環(huán)間隙的均勻準確。泵體上設有平衡通道，與泵進口相通，使高壓側和低壓側的軸封箱工作壓力都降為泵吸入壓力，改善密封條件。

    ⑧葉輪  該泵有l(wèi)0個葉輪，背對背布置，以平衡軸向力，取消平衡鼓或平衡盤，減少維修部件。葉輪材質為17-4PH高強度不銹鋼。

    ④機械密封  高壓氨泵進口壓力高，軸封腔壓力～2．4MPa(G)，且泵轉速較高，液氨又易汽化，密封難度大。該泵采用美國CRANE公司的28VL／28ST型串聯(lián)式機械密封，類似于離心壓縮機中的干氣密封。從泵出口引出的沖洗用液氨，經(jīng)過濾后通入內側機械密封；外側的機械密封是密封端面上帶螺旋槽的非接觸式干氣密封，用N。氣作緩沖氣，流量1．8Nm3／h。摩擦副組對材質為碳化鎢對石墨。采用干氣密封是因為常規(guī)機械密封通常用冷凝水作為緩沖液，氨減壓時溫度降低而使水結冰，會造成石墨環(huán)破裂。

    ⑨軸承該泵的額定功率和額定轉速的乘積是8．7×10e[(kW．r)／min]，大于API610標準規(guī)定的2.7 X 106規(guī)定值，故必須用流體動壓軸承，即依靠軸頸(或止推盤)的回轉，把潤滑油帶入軸(或止推盤)與軸瓦之間，建立起油膜壓力以承受載荷。該泵的徑向軸承和止推軸承均采用可傾瓦軸承。這種軸承是由多塊可自由擺動的瓦塊組成，在工況變化時能形成佳油膜，抗振性好，不容易產生油膜振蕩。軸承用強制潤滑方式，潤滑系統(tǒng)包括主油泵和備用油泵各一臺，管殼式油冷卻器兩臺、油過濾器兩臺、油箱一臺。

    ⑥軸承監(jiān)測系統(tǒng)  軸振動和軸位移監(jiān)測系統(tǒng)執(zhí)行APl670標準，采用B～N3300系列。每個徑向軸承設兩個測振探頭，測量z和y兩個方向的振動值。止推軸承上裝一個軸位移探頭。軸承監(jiān)測系統(tǒng)與DCS連接，信號送中控室。每個徑向軸承裝一個雙聯(lián)熱電偶，止推軸承裝三個雙聯(lián)熱電偶，監(jiān)視軸瓦溫度。

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