论脱硫金属泵和陶瓷泵性能对比研究

论脱硫金属泵和陶瓷泵性能对比研究

叶日亮

中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司516082

摘要：在石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺中，吸收塔浆液循环泵是核心设备之一，被誉为“心脏装置”。该泵是一种大型转动设备，价格昂贵，输送介质既有石膏固相物的磨蚀，又有高含量Cl-的腐蚀，对泵的使用寿命、运行效率、安全可靠性及检修维护的方便性等方面要求很高。本文主要介绍国产LC和700DT系列全金属泵与陶瓷泵的结构、特点以及在湿法脱硫系统中的实际应用效果和性能对比分析等。

关键词：金属；陶瓷；浆液循环泵；性能；研究

引言

随着电厂设备可靠性的提升，以及设备日常维护水平的持续提高，机组大小修周期有了较大范围的调整，六年一大修已成为常态，这对环保核心设备浆液循环泵各部件使用寿命是个考验，因此也必须围绕浆液循环泵过流部件性能保证开展研究工作，以实现环保核心设备长周期安全、稳定运行，进而提高电厂经济效益。

1系统概述

神华国华惠电一期工程建设规模为2×330MW国产亚临界参数热电联产燃煤机组，2台机组于2010年4月16日、4月18日通过168h试运行。FGD装置选用石灰石－石膏湿法脱硫系统，在锅炉BMCR（最大连续蒸发量）工况下，保证脱硫效率不低于95%。FGD系统采用外购石灰石粉方案，无GGH，合并增压风机与引风机；设1炉1塔，吸收塔为逆流喷淋空塔。2014年底环保改造后，一号机组脱硫配备4台700DT系列全金属结构浆液循环泵；2015年底环保改造后，二号机组脱硫配备2台LC600/800和1台LC550/750系列全金属结构浆液循环泵。

1.1环保改造前设备简介

神华国华惠电两台机组原在装的6台LC550/750型浆液循环泵是由襄樊五二五泵业公司以法国KSB公司技术研制的大型烟气脱硫循环泵。其基本构造如下图：

1—叶轮2—入口3—前护板4—蜗壳

5—后护板6—机械密封7—轴承箱8—轴

（2）结构特点：LC系列烟气脱硫循环泵为单蜗壳、单级单吸式离心泵；泵体材料采用双相不锈钢2605N，强度高、韧性好、硬度大、耐磨蚀耐腐蚀性能优异。单蜗壳设计，结构简单，维护方便、经济。叶轮材料采用高铬耐磨合金Cr30A，具有优良的耐磨蚀性能；叶轮与轴采用双键联接及双重锁紧防松装置，克服了一般离心泵叶轮采用螺纹联接不能反转的缺点，解决了停机时及反冲冼时叶轮反转易松脱受损的问题；叶轮设有排气孔，其作用是排出介质内的气体，防止机械密封干运转，另一作用是由于压差作用，使叶轮与后泵盖之间的腔体内的含固介质保持流动性，不沉积。轴向调节结构设计，使叶轮能方便的轴向调节，保持叶轮与前盖板与耐磨板的间隙，保持泵的高效率。泵的布置形式为“后拉式”结构，可使泵在拆卸叶轮、机械密封和轴等组件时无须拆卸进出口管线，整套转子部件可以从电机端拉出，无需拆卸电机，易于维护。采用德国博格曼技术单端面集装式机械密封：单端面集装式便于拆装；可采用间断性冲洗；机封采用小弹簧，能有效防阻塞，小弹簧不与介质接触，能防止介质的腐蚀及少量泄漏的影响。

1.2环保改造后设备运行状况

2017年9月份在1号机组脱硫停备检修期间，发现一号机组#11/12/13浆液循环泵过流部件（叶轮、前后护板）磨损严重现象，其中12浆液循环泵停泵前存在泵体内流体存在汽蚀、轴承振动不规则现象。经初步分析、判断为泵叶轮磨损严重（或耐磨修补剂部分脱落）导致流道发生变化。经与沈阳第一水泵有限公司、天津市联强机械密封技术有限公司等相关技术人员现场沟通、交流，以及在国华电力有实际使用业绩的国华绥中电厂、国华陈家港电厂相关人员进行了调研，灰硫专业组认为国产脱硫陶瓷泵在新材料、新工艺使用方面是可行的；考虑到首台浆液循环泵过流部件变更在可靠性、经济性方面的影响，确定了此次12浆液循环泵只变更三件过流部件即叶轮、入口短管、后护板，并针对现配套的非集装式机械密封可靠性不高、装配繁琐的缺点，改为集装式机械密封即在后护板机封位置进行了适当的尺寸改变。目的是在保留金属泵壳和轴承箱以及保证泵效率不变的前提下，将叶轮、入口短管、后护板由金属材质变更为陶瓷材质，从而达到其使用寿命周期更长，经济效益最大化并得到推广。

2国内、外金属泵和陶瓷泵产品运行数据对比（沈阳第一水泵有限公司提供）

2.1初始性能对比

通过采集泵连续运行数据，经过长期对比分析得出以下泵运行时间与效率、扬程曲线，该曲线能直观反映出陶瓷泵与金属泵产品的优劣。

2.2华能国际电力股份有限公司营口电厂国产陶瓷泵使用情况对比

表一：某用户金属泵性能现场记录单

表三：产品运行使用报告

3惠电公司选用国产陶瓷泵实际运用情况

3.1国华惠电公司一号机组脱硫#12浆液循环泵过流部件改为陶瓷材质使用情况

2018年3月5日由沈阳第一水泵有限责任公司生产的#12浆液循环泵过流三部件（叶轮、入口短管、后护板）现场验收合格，检修班组办理检修工作票后对#12浆液循环泵进行过流三部件（叶轮、入口短管、后护板）更换工作。

过流三部件更换前、后运行参数（部分摘取）：

2018年6月29日~7月2日2号机组停备检修期间，对12浆液循环泵进行了过流三部件检查工作，即12浆液循环泵过流三部件更换为陶瓷材质运行近4个月后检查情况良好，未见明显磨损现象。从上表中可以看出，过流三部件改为陶瓷材质后其运行电流约增加5~6A左右，出口压力增加了0.02~0.03Mpa左右，现场检查浆液循环泵温度、振动、声音等参数正常。

针对过流三部件改为陶瓷材质后电流和出口压力有所增加的问题，备件供应商解释为特意突出设计余量，使叶轮经长周期（常规5年）运行后正常回落至原设计值，属于正常现象。

3.2经济效益对比

3.2.1节能

基于国产陶瓷脱硫泵水力特点、制造特点和材料优势，泵效率普遍要高于金属泵至少2%以上，在保证同样脱硫效率要求的同时，运行经济性高于金属泵，节电效果明显。以华能营口电厂600MW电厂运行的国产陶瓷脱硫泵为例，正常运行时电流表显示记录要比国外同参数的泵低1安培。按电厂规定连续无故障运行8000小时计算，年度节电可达12万KW。一般情况每台炉设置4台浆液循环泵。如此情况，电厂年度脱硫系统节电是十分明显的。

更重要的是国产陶瓷脱硫泵具有金属泵不可比拟的优势，即长期运行效率无衰减。金属泵在运行后0.5-2.0年，由于磨损和腐蚀导致过流部件的尺寸精度和粗糙度损失，间隙变大，泵效率显著下降，严重影响脱硫装置有效运转，效率有明显的衰减。国产陶瓷脱硫泵的材料优势恰恰保证泵效率无衰减，对比之下，国产陶瓷脱硫泵节电效果更加明显。

3.2.2长寿命，降低维护和运行成本

基于国产陶瓷脱硫泵安全运行寿命至少要高于金属泵2-5年以上，意味着延长了脱硫机组有效使用寿命。金属泵叶轮使用寿命最短的仅为半年，而其它结构的脱硫泵使用寿命仅在1年半左右。延长脱硫机组有效使用寿命也就是为电厂创造无形的的经济效益，它包括了降低维护和运行成本，长效保障安全运行等。此项经济指标对于不同容量的机组是不同的，但是据调查得知，一台脱硫泵维护和运行成本至少在15-20万元以上。

同样情况，每台炉设置4台浆液循环泵。如此情况，电厂年度脱硫系统降低维护和运行成本也是十分明显的。

3.2.3.保障安全运行和降低劳动强度

基于国产陶瓷脱硫泵高效率、长寿命，降低维护和运行成本的特点，为电厂安全运行给予有效保障，同时明显地降低保障脱硫系统的劳动强度。

3.2.4.可以替代进口

脱硫泵在国外具有成熟的技术，无论是德国KSB公司、Duechting公司，还是澳大利亚的WARMAN公司，尽管存在不同的缺陷，但是价格昂贵，据电厂提供的信息，600MW机组用脱硫泵进口价格约30万美元。国产陶瓷脱硫泵经在多家电厂运行实践考核，技术指标和脱硫效果完全达到国外的产品，但是价格仅仅是国外的产品40-60%，完全可以替代进口产品，实现电厂脱硫陶瓷泵国产化。

4结语

国产脱硫陶瓷泵应用于电厂脱硫系统，不仅可以减少大量的材料消耗，降低用户的运行和维护成本，而且能够保证整套设备安全、高效、长寿运行，提高生产效率。

目前，国华惠电公司两台机组共7台浆液循环泵中有3台已成功实现更换或准备更换成陶瓷材质过流部件。从其使用效果来看，具有显著的经济、社会和环境效益。尤其当前面临开发绿色产业，大力发展节能减排产品的局面，更具有特殊的意义。接下来，国华惠电公司将继续加大国产脱硫陶瓷泵及其备件的实践运用、深入挖掘陶瓷材质浆液循环泵的长周期运行寿命和节能效果等方面的研究，为电力行业和实现节能减排的目标做出新的贡献。

参考文献：

[1]襄樊五二五泵业LC系列全金属泵说明书

[2]石家庄工业泵厂700DT系列全金属泵说明书

[3]JB/T66880.2泵用铸铁钢件标准

[4]GB9223-88刚性转子平衡品质取用不平衡的确定

[5]GB/T3045碳化硅的化学分析方法

[6]JB/T6879离心泵铸件过流部位尺寸公差