降低管道泵冷卻水消耗

于珍（蘭州石化三葉公司，甘肅蘭州730060）

降低管道泵冷卻水消耗

于珍（蘭州石化三葉公司，甘肅蘭州730060）

本文針對(duì)鋁溶膠裝置管道泵使用過程中外置冷卻水冷卻效果差、用水量大、冬季生產(chǎn)冷卻水飛濺造成地面結(jié)冰等現(xiàn)狀進(jìn)行研究，提出了改進(jìn)方案，并于2014年4月應(yīng)用于實(shí)踐，有效解決了上述問題。

管道泵；結(jié)構(gòu)改造；冷卻水；節(jié)約

前言

鋁溶膠生產(chǎn)原理為鹽酸與鋁片反應(yīng)，生成H2與鋁溶膠，主要設(shè)備為夾套反應(yīng)釜、冷凝器及循環(huán)泵。其中，循環(huán)泵選擇了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維修，采購(gòu)成本較低的玻璃鋼管道泵，由于生產(chǎn)鋁溶膠90%以上的時(shí)間反應(yīng)溫度都保持在90℃以上，且鋁溶膠粘度較大，為此給管道泵增加了外置冷卻水，對(duì)機(jī)泵動(dòng)靜環(huán)密封面進(jìn)行冷卻，以保證機(jī)泵長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。但在近年運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)：⑴外置冷卻水用水量較大，造成了很大的能源損耗；⑵大部分冷卻水飛濺到周邊地面，不但影響了裝置現(xiàn)場(chǎng)規(guī)格化，還給冬季生產(chǎn)造成了安全隱患。為了解決以上問題，需對(duì)裝置機(jī)泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

一、技術(shù)思路及方案實(shí)施

技術(shù)思路

我們從管道泵結(jié)構(gòu)及機(jī)械密封的工作原理出發(fā)，計(jì)劃給管道泵設(shè)計(jì)安裝一套儲(chǔ)水盒，將被甩出的冷卻水進(jìn)行匯聚回流到動(dòng)靜環(huán)處，既減少了冷卻水用量又提高了冷卻效果。參照裝置帶密封水盒的臥式泵運(yùn)行情況，預(yù)計(jì)可節(jié)約60%-70%冷卻水量。

方案實(shí)施

1.首先對(duì)管道泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析

圖1 管道泵密封部位構(gòu)造圖

如上圖所示，管道泵需冷卻水冷卻的部位為機(jī)械密封處，管道泵機(jī)械密封動(dòng)環(huán)安裝在泵軸上，在工作時(shí)和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械密封靜環(huán)由泵蓋和密封壓蓋固定在泵體上，動(dòng)靜環(huán)相互配合起到密封作用，防止泵殼內(nèi)液體的泄漏。在機(jī)泵運(yùn)行時(shí)，由于動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面相互摩擦產(chǎn)生熱量，同時(shí)熱量的傳遞使得密封組件快速升溫，當(dāng)溫度升高到一定程度，如果沒有降溫措施，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)將由于其材料耐熱程度的限制而變形、磨損，導(dǎo)致機(jī)泵泄漏，達(dá)不到密封的目的。

2.管道泵儲(chǔ)水盒的設(shè)計(jì)

如上文所述，根據(jù)管道泵整體結(jié)構(gòu)及各部位具體安裝尺寸，對(duì)管道泵儲(chǔ)水盒進(jìn)行了理論設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖如下：

圖2 儲(chǔ)水盒及蓋子設(shè)計(jì)圖

3.管道泵儲(chǔ)水盒的加工及安裝

（1）儲(chǔ)水盒加工

a.儲(chǔ)水盒尺寸：如前文圖2所示

b.儲(chǔ)水盒材質(zhì)：考慮到儲(chǔ)水盒的防銹性能，主體材質(zhì)選擇不銹鋼；考慮到儲(chǔ)水盒便于觀察內(nèi)部水位，上蓋材料選擇有機(jī)玻璃。3月底，依據(jù)上述要求，外協(xié)加工了1套儲(chǔ)水盒。

（2）儲(chǔ)水盒的安裝及試運(yùn)行

儲(chǔ)水盒加工完成后，于4月8日將其安裝在泵-2上，進(jìn)行試運(yùn)行。試運(yùn)行期間，經(jīng)過觀察，該儲(chǔ)水盒的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：⑴將冷卻水進(jìn)行匯集、存儲(chǔ)，提高冷卻水利用率；⑵對(duì)進(jìn)水口進(jìn)行密封，減少冷卻水流失；⑶卻水出水定點(diǎn)排出，避免冷卻水亂排亂放，規(guī)范了現(xiàn)場(chǎng)管理，減少了冬季生產(chǎn)安全隱患；⑷冷卻水在靜環(huán)壓蓋處匯集，對(duì)機(jī)封動(dòng)靜環(huán)接觸面充分冷卻，冷卻點(diǎn)準(zhǔn)確，提高了冷卻效果。

缺點(diǎn)：⑴儲(chǔ)水盒上蓋材質(zhì)為有機(jī)玻璃，較輕，冷卻水量稍大時(shí)極易被離心力較大的冷卻水沖開，起不到擋水的作用；⑵儲(chǔ)水盒上蓋尺寸偏寬，不易于散熱。

4.儲(chǔ)水盒上蓋調(diào)整

根據(jù)泵-2儲(chǔ)水盒試運(yùn)行情況，對(duì)儲(chǔ)水盒上蓋材質(zhì)及尺寸進(jìn)行了調(diào)整：材質(zhì)由有機(jī)玻璃調(diào)整為不銹鋼，寬度由22減小為11。并依據(jù)調(diào)整后的尺寸外協(xié)加工了10套儲(chǔ)水盒。

5.具體安裝及試運(yùn)行情況

4月底，10套儲(chǔ)水盒制作完成后，陸續(xù)對(duì)泵-2、泵-3、泵-4、泵-14、泵-16、泵-17進(jìn)行了改造、安裝，截至目前，上述6臺(tái)機(jī)泵運(yùn)行平穩(wěn)正常。

二、實(shí)施效果及效果評(píng)估

加工完成的儲(chǔ)水盒，于4月底至10月底，陸續(xù)在裝置管道泵上進(jìn)行了安裝，截至目前管道泵運(yùn)行平穩(wěn)正常。

車間對(duì)改造前后的管道泵（泵-12、泵-14）冷卻水排放量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、比較，數(shù)據(jù)如下表所示。

表-1 管道泵改造前后冷卻水排放量統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表-1管道泵改造前后冷卻水排放量統(tǒng)計(jì)，可以核算出11臺(tái)管道泵改造完成后每年的節(jié)水量：

裝置8具反應(yīng)釜生產(chǎn)，有8臺(tái)管道泵24小時(shí)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，改造完成后，8臺(tái)管道泵每年可節(jié)水：

（85.1m l/s-21.25m l/s）×86400S×365天×8臺(tái)=16108.59立方

每噸水的價(jià)格為6.44元，排污費(fèi)為3.59元/噸，故每年可節(jié)約費(fèi)用：

16108.59噸×（6.44+3.59）元/噸=161569.16元

即：改造后的管道泵，每年可節(jié)約水費(fèi)16.16萬元

三、結(jié)語

本次管道泵結(jié)構(gòu)的改進(jìn)是針對(duì)管道泵使用過程中外置冷卻水冷卻效果差、用水量大、冬季生產(chǎn)冷卻水飛濺造成地面結(jié)冰等現(xiàn)狀而進(jìn)行的改進(jìn)。改進(jìn)后管道泵的實(shí)際運(yùn)行情況表明，經(jīng)過此次改進(jìn)極大地降低了管道泵冷卻水消耗，提高了冷卻效果，改善了設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)規(guī)格化管理，達(dá)到了預(yù)期的效果。