高壓甲銨用泵

    ①輸送介質(zhì)  為氨基甲酸銨的水溶液，不同工藝流程的組分不同。對氨汽提法，甲銨液的組分是．NH4 8.5％，C02 19％，H2O 32．5％，溫度75～80‘C，溶液密度0：9～1×10jkg／m3，粘度<3mPa.S，甲銨溶液的蒸汽壓力高，80。C時達到1．57MPa(G)，對泵的汽蝕性能和機械密封的選型有很大影響。

    ②屬小流量高揚程高壓泵，流量決定于裝置生產(chǎn)能力和工藝流程，流量1 0～1 50m3／h，揚1300～2100m。泵進口壓力高，汽提法工藝中為1．7～2．5MPa(G)，使泵的軸封在比此壓力略高的條件下使用。泵的工作壓力高達15-25MPa(G)。

    ③甲銨溶液對金屬材料的腐蝕很強，加之泵體承受的壓力高，泵體材料必須有優(yōu)良的抗疲勞腐蝕性能和機械強度。

    ④可靠性要求高。該泵是尿素生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，也是整個裝置中容易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，其可靠性高低，直接影響到尿素生產(chǎn)的連續(xù)運轉(zhuǎn)周期。

  2．泵型式的選擇

   高壓甲銨泵也有往復(fù)式柱塞泵、高速部分流泵和中速多級離心泵三種類型可供選擇。70年代以前，世界上尿素裝置中高壓甲銨泵基本上是采用往復(fù)泵，雖然效率高，但缸體受到高壓、脈動壓力和甲銨液的強腐蝕作用，易發(fā)生疲勞腐蝕，加之結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，維修費用較高。70年代開始，高壓甲銨泵采用高速部分流泵，用兩級葉輪就可達到4000m的高揚程，而且葉輪和泵體尺寸小，對高工作壓力而言，泵體直徑小，壁厚較薄，減少了316L不銹鋼用量。因此，高速部分流泵具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，泵基礎(chǔ)小的明顯優(yōu)勢。特別是與用作高壓氨泵時相比，用作高壓甲銨泵時的軸功率約減半，選用離心式代替往復(fù)式可使消耗的軸功率減少，高壓氨泵可用碳鋼，高壓甲銨泵要用316 L不銹鋼，因而選用高速泵比用往復(fù)泵可節(jié)省更多的投資，這就是高壓甲銨泵比高壓氨泵更早(1969年)、更多地選用高速部分流泵的原因。至于生產(chǎn)能力小于日產(chǎn)750噸的尿素裝置，因泵的流量很小，用離心式的效率過低，年運行費高，故選用往復(fù)式泵為宜。

    兩種生產(chǎn)能力的尿素裝置中，往復(fù)式和離心式高壓甲銨泵的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比見表2-93。

    表2—93離心式與往復(fù)式高壓甲銨泵的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比

 

    ①包括儀表、電器和泵基礎(chǔ)費用。往復(fù)泉還包括緩沖器費用。

    近十幾年來，我國引進了二十多套大型尿素裝置，開始多用往復(fù)式高壓甲銨泵，少數(shù)廠使用中速型(6500r／min)多級離心泵，后來逐步選用高速部分流泵。以下對該泵的特點作一簡要說明。

    3．t-IMP型高速部分流泵的結(jié)構(gòu)特點

    用于日產(chǎn)l765噸尿素裝置的高壓甲銨泵的性能參數(shù)見表2—87，HMP一3512型高壓甲銨泵由美國SUNDTRAND公司生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)見圖2—131。該泵有如下特征：

    ①葉輪  葉片為直線輻射狀，比后彎式葉片離心泵葉輪可產(chǎn)生更高的揚程。葉輪無前后蓋板，在高壓下的軸向力也很小。這種泵無密封環(huán)，不會出現(xiàn)因密封環(huán)磨損而引起的泵性能逐年下降現(xiàn)象。與常規(guī)開式葉輪有本質(zhì)的不同，泵體內(nèi)旋轉(zhuǎn)液流與葉輪之間基本上無相對流動，沒有密封環(huán)處的回流損失，而且葉片與泵體之間有較大間隙，對泵性能的影響也很小。因此，它與那些比轉(zhuǎn)數(shù)越小、因泄漏損失造成的效率降低越嚴(yán)重的常規(guī)離心泵相比，具有較高的效率。

    ②泵體為同心圓柱形。與常規(guī)離心泵借助于蝸形殼體或?qū)�葉實現(xiàn)動能轉(zhuǎn)換為靜壓能的原理相反，是靠泵體切線上的圓錐形擴散器將部分回轉(zhuǎn)流體的能量進行轉(zhuǎn)換，故該泵也稱為部分流泵。

    ⑧優(yōu)良的抗汽蝕性能  泵高速化的難點是汽蝕性能惡化。從圖2—131中可見，該泵解決汽蝕的措施是在第一級和第二級葉輪入口處設(shè)螺距遞增式誘導(dǎo)輪(指用于此兩級并聯(lián)。高壓甲銨泵的兩級葉輪是串聯(lián)，第二級入Ll壓力已遠高于甲銨液汽化壓力，故不裝誘導(dǎo)輪)。這種誘導(dǎo)輪與一般的誘導(dǎo)輪相比，在較寬的轉(zhuǎn)速和流量范圍內(nèi)的性能很好。該泵在14000r／min高速下的NPSHr為8m。誘導(dǎo)輪與葉輪鑄為一體。

    ④改變泵性能容易  只要改變擴散器噴嘴直徑、齒輪直徑、葉輪直徑、誘導(dǎo)輪這四項中的任一項或幾項即可使泵性能大幅度變化。

    ⑤軸封結(jié)構(gòu)  泵高速化的另一難題是軸封可靠性。該泵的特點是無論泵排出壓力多高，軸封壓力總是接近泵的入口壓力。第一級軸封用單端面平衡型機械密封，第二級機械密封為串聯(lián)式平衡型。該泵葉輪為懸臂式支撐，葉輪輕，流體的徑向力也小，葉輪的懸臂又很小，因此泵軸較細，減小了密封面的P穢值。為避免高速回轉(zhuǎn)離心力對機械密封的不利影響，只有動環(huán)是回轉(zhuǎn)的。機械密封的沖洗液用冷凝水，沖洗系統(tǒng)中設(shè)置壓差調(diào)節(jié)閥，自動控制泵開停車和運行中，冷凝水壓力和軸封腔壓力的差值穩(wěn)定。

    ⑥軸承  徑向軸承用滑動軸承，推力軸承用可傾瓦型，附設(shè)潤滑油系統(tǒng)、軸振動和軸位移監(jiān)測系統(tǒng)和軸承溫度監(jiān)測系統(tǒng)，確保高速機械運轉(zhuǎn)的可靠性。

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