降低管道泵冷却水消耗

前言

铝溶胶生产原理为盐酸与铝片反应, 生成H2与铝溶胶, 主要设备为夹套反应釜、冷凝器及循环泵。其中, 循环泵选择了结构简单, 易于维修, 采购成本较低的玻璃钢管道泵, 由于生产铝溶胶90%以上的时间反应温度都保持在90℃以上, 且铝溶胶粘度较大, 为此给管道泵增加了外置冷却水, 对机泵动静环密封面进行冷却, 以保证机泵长周期运转。但在近年运行过程中发现:⑴外置冷却水用水量较大, 造成了很大的能源损耗;⑵大部分冷却水飞溅到周边地面, 不但影响了装置现场规格化, 还给冬季生产造成了安全隐患。为了解决以上问题, 需对装置机泵结构进行改进。

一、技术思路及方案实施

技术思路

我们从管道泵结构及机械密封的工作原理出发, 计划给管道泵设计安装一套储水盒, 将被甩出的冷却水进行汇聚回流到动静环处, 既减少了冷却水用量又提高了冷却效果。参照装置带密封水盒的卧式泵运行情况, 预计可节约60%-70%冷却水量。

方案实施

1. 首先对管道泵结构进行分析

如上图所示, 管道道泵泵需需冷冷却却水水冷冷却却的的部部位为机械密封处, 管道泵机械密封动环安装在泵轴上, 在工作时和轴一起转动, 机械密封静环由泵盖和密封压盖固定在泵体上, 动静环相互配合起到密封作用, 防止泵壳内液体的泄漏。在机泵运行时, 由于动环和静环的接触面相互摩擦产生热量, 同时热量的传递使得密封组件快速升温, 当温度升高到一定程度, 如果没有降温措施, 动环和静环将由于其材料耐热程度的限制而变形、磨损, 导致机泵泄漏, 达不到密封的目的。

2. 管道泵储水盒的设计

如上文所述, 根据管道泵整体结构及各部位具体安装尺寸, 对管道泵储水盒进行了理论设计, 设计图如下:

3. 管道泵储水盒的加工及安装

(1) 储水盒加工

a.储水盒尺寸:如前文图2所示

b.储水盒材质:考虑到储水盒的防锈性能, 主体材质选择不锈钢;考虑到储水盒便于观察内部水位, 上盖材料选择有机玻璃。3月底, 依据上述要求, 外协加工了1套储水盒。

(2) 储水盒的安装及试运行

储水盒加工完成后, 于4月8日将其安装在泵-2上, 进行试运行。试运行期间, 经过观察, 该储水盒的优缺点如下:

优点:⑴将冷却水进行汇集、存储, 提高冷却水利用率;⑵对进水口进行密封, 减少冷却水流失;⑶却水出水定点排出, 避免冷却水乱排乱放, 规范了现场管理, 减少了冬季生产安全隐患;⑷冷却水在静环压盖处汇集, 对机封动静环接触面充分冷却, 冷却点准确, 提高了冷却效果。

缺点:⑴储水盒上盖材质为有机玻璃, 较轻, 冷却水量稍大时极易被离心力较大的冷却水冲开, 起不到挡水的作用;⑵储水盒上盖尺寸偏宽, 不易于散热。

4. 储水盒上盖调整

根据泵-2储水盒试运行情况, 对储水盒上盖材质及尺寸进行了调整:材质由有机玻璃调整为不锈钢, 宽度由22减小为11。并依据调整后的尺寸外协加工了10套储水盒。

5. 具体安装及试运行情况

4月底, 10套储水盒制作完成后, 陆续对泵-2、泵-3、泵-4、泵-14、泵-16、泵-17进行了改造、安装, 截至目前, 上述6台机泵运行平稳正常。

二、实施效果及效果评估

加工完成的储水盒, 于4月底至10月底, 陆续在装置管道泵上进行了安装, 截至目前管道泵运行平稳正常。

车间对改造前后的管道泵 (泵-12、泵-14) 冷却水排放量进行了统计、比较, 数据如下表所示。

根据表-1管道泵改造前后冷却水排放量统计, 可以核算出11台管道泵改造完成后每年的节水量:

装置8具反应釜生产, 有8台管道泵24小时长周期运转, 改造完成后, 8台管道泵每年可节水:

(85.1 ml/s-21.25 ml/s) ×86400S×365天×8台=16108.59立方

每吨水的价格为6.44元, 排污费为3.59元/吨, 故每年可节约费用:

16108.59吨× (6.44+3.59) 元/吨=161569.16元

即:改造后的管道泵, 每年可节约水费16.16万元

三、结语

本次管道泵结构的改进是针对管道泵使用过程中外置冷却水冷却效果差、用水量大、冬季生产冷却水飞溅造成地面结冰等现状而进行的改进。改进后管道泵的实际运行情况表明, 经过此次改进极大地降低了管道泵冷却水消耗, 提高了冷却效果, 改善了设备现场规格化管理, 达到了预期的效果。

摘要：本文针对铝溶胶装置管道泵使用过程中外置冷却水冷却效果差、用水量大、冬季生产冷却水飞溅造成地面结冰等现状进行研究, 提出了改进方案, 并于2014年4月应用于实践, 有效解决了上述问题。

关键词：管道泵,结构改造,冷却水,节约