全金属浆液循环泵.pdf

1全金属浆液循环泵 为何在能湿法烟气脱硫中得到广泛使用?在湿法烟气脱硫中，浆液循环泵主要有两种选择方案：全金属泵，衬胶泵，两种泵的主要差别体现 在泵体使用的耐磨耐蚀材料不同，其余部件使用的材料都完全相同，全金属泵的泵体使用的是全金属，衬胶泵的泵体使用的是碳钢+橡胶衬里。全金属浆液循环泵的一次性投资约比衬胶泵贵20%左右，那 么，全金属浆液循环泵为何还能在湿法烟气脱硫中得到广泛使用?为何金属材料的选用能够成功？烟气脱硫浆液介质状况：1525Wt%石膏和碳酸钙浆液、PH47、Cl-60000ppm、温度5055oC、比 重1.15。针对烟气脱硫浆液介质的特点，襄樊五二五泵业有限公司对引进的两种材质进行改进，以适应烟气脱硫 浆液的介质状况。在Cr30的基础上加入相关元素，提高了其抗氯离子腐蚀的性能，改进后材料的企业代 号为Cr30A。该材质由于其硬度较高，耐腐蚀耐磨蚀性能较好，用于制造浆液循环泵中旋转件叶轮及与其配合的前耐 磨板、后泵盖等零件。在2605基础上，降低碳含量至超低碳范围（0.03%）以下，改进后材料的企业代号2605N，其孔蚀抗力当 量值PRE值大于40。2605N材料由于既有较好的耐腐蚀耐磨蚀性，又有较好的强度与韧性，故用以制造承受液体压力及管线 外力的泵体、前泵盖零件，在保证泵体长寿命的基础上，同时保证该泵的安全性。1.材料的物理机械性能测试 为了了解和衡量材料的物理机械性能，按照测试大纲的要求，对浆液循环泵的过流部件材料的成 分、金相组织、材料的硬度、抗拉强度进行了测试，测试结果如下表 表1 材料性能测定结果 材 料冲击韧性抗拉强度硬度 2605N-791.3MPa HB252 Cr30A 10.79J/cm2 554.2MPa HRC34 为考察Cr30A、2605N材料在模拟烟气脱硫吸收塔浆液循环泵工况下的冲蚀磨损性能，襄樊五二五泵业 有限公司委托西安交通大学铸造和耐磨材料研究所，在MMG-200 高温氧化冲刷腐蚀磨损试验机上,用取自珞璜电厂的脱硫循环浆液介质，模拟实际运行工况进行了相对腐蚀磨损检测试验。图1 冲蚀磨损试验机工作原理简图 试验条件：冲蚀速度20m/s；冲蚀角度15o；试验温度5265oC；浆液pH=5.03;固体浓度1825%；Cl-浓 度34455ppm。试验结果如下 表3 材料冲蚀磨损试验结果 材 料 材料试样1失重Mt(g)试样2失重Mt(g)试样3失重Mt(g)平均失重Mt(g)失重率R(g/(m2h)2605N 3.3 4.4 4.6 4.1 1.02 Cr30A 1.6 1.7 1.8 1.6 0.42 数据处理如下：在上表中存在的关系式为：式中:R 为质量损耗速率(g/m2h);Mt 为冲蚀磨损前后试样的质量差（g）;S 为冲蚀磨损面面积(m2);t 为试验时间(h);体积损耗速率：式中:R为体积 损耗速率(mm3/m2h);为试样密度(g/mm3),取值为7.85x10-3 年体积损耗速率：R”8000R(一年按8000小时计算)根据表 3 计算两种材料的体积损耗率如下 材 料 体积损耗速率(mm3/m2h)年体积损耗速率(mm3/m2a)年腐蚀率(mm/a)2605N 129.936 1.0395x106 0.78 Cr30A 53.503 4.28x105 0.46 根据现代泵设计手册（关醒凡编著），用下面的公式估算泵壳壁厚：将已知条件代入上式中得泵体的计算厚度为10.33mm,泵体的设计厚度为34mm，其腐蚀余量为34 210.33 23.67mm,则泵体的理论估计寿命为23.67/0.78=30.35年。由以上分析知泵体的估计寿命都在15年以上，则2605N及Cr30A两种材质作为浆液循环泵的过流部件完 全能满足该工况长期运行的要求。因此，金属材料在湿法烟气脱硫中的选用能获得成功。全金属浆液循环泵的主要结构设计 考虑到泵的安全可靠性和检修维护的方便，主要采用了以下几项结构设计。a.浆液循环泵是大流量泵，体积庞大，减少检修工作量十分突出，因而采用“后开门”结构，在联轴器 部分设置中间接，检修时拆下中间节，留出空间，整个轴承组件及叶轮即可从后部抽出，而勿需拆卸 进、出口管线。b.一般清液泵设置前、后口环，而此泵代之以前后护板，既保证效率，也便于更换。c.为了使泵始终在高效点运转，通过轴承组件的调节，可改变叶轮在泵体内的相对位置。d.采用了较小的长径比（轴较粗），减少轴的动态挠度。一定程度上控制了轴挠度对密封寿命的不利影 响。e.选用进口轴承、轴承箱采用稀 油润滑，改善了轴承工作条件，提高了轴承寿命。其结构如上图所示。金属型浆液循环泵特点综述：a.结构简单：采用超低碳含氮双相不锈钢技术，泵体直接做成单蜗壳，既保证了耐腐蚀耐磨蚀性，又可承受泵系统内压力及管线外力。b.运行可靠：小的长径比，提高机械密封寿命；叶轮与轴的双键联接，抗反转能力强，进一步 3 4提高 了泵运行的可靠性。c.寿命长：金属型泵体运行寿命一般可达15年以上。d.维修量小：长的寿命自然意味小的维修量，泵体内积存的浆液可通过排泄孔排出。衬胶型浆液循环泵特点综述：a.结构特点：内外泵体采用不同的材料,结构复杂,体积庞大，占地面积大。b.运行可靠性：衬胶易脱落，会造成系统特别是喷淋塔内喷嘴的堵塞，吸收塔内壁剥落的结 垢碎片及其它异物易划破橡胶引起失效和在汽蚀状态下对橡胶的破坏。c.使用寿命：衬胶的橡胶内衬使用寿命一般为两年，更换频繁。d.检修维护：更换泵体内衬需要进行进、出口管线的拆卸，中分泵体解体，泵体内积存的浆 液要人工舀出，是一项费时费力的检修工作。全金属泵寿命周期内的成本分析 按30年的寿命期限计算，它的成本主要有两部分组成：设备成本，使用维护成本。设备成本 以600口径的浆液循环泵为例，衬胶泵约60万元，全金属泵约70万元，全金属泵比衬胶泵多10万元。使用维护成本 衬胶泵与全金属泵相比，每两年需更换内衬，内衬约为1.5万元/套,每次更换一台泵的人工约需5人，最 快3天的时间，以目前的人工费及设备使用计算，平均每人每天约需400元，合计约为0.5万元；每台泵的 每次维护费用约为1.5+0.5=2万元.寿命周期内的使用维护成本为215=30万元.全金属泵寿命周期内的成本约为70万元。衬胶泵寿命周期内的成本约为：60+30=90万元。由以上的分析可知，全金属泵寿命周期内的成本一次性投入较大，但使用维护成本较低。结论 全金属浆液循环泵具有材料优势,能很好地适应浆液特性，使用寿命长，检修方便，维护费用低。因而，能在湿法烟气脱硫中得到广泛使用。