高壓氨用泵

    高壓氨泵用來將液氨從大約2．3MPa升壓到約22MPa，然後高壓液氨進入高壓甲銨噴射器，作為甲（jiǎ）銨噴射器的動力液，引射高壓高溫強腐蝕性的甲銨液，兩者混（hún）合後一起進入尿素合成塔[合成壓力約14～15MPa(G)]。采用此噴射器的目的是為（wéi）了減輕（qīng）高壓甲銨泵苛刻的工作條件。高壓甲銨（ǎn）泵不直（zhí）接放在（zài）合成（chéng）塔前，而是設置在（zài）甲銨冷凝器和預熱器（qì）之前，因此工作溫度從155℃降（jiàng）到80℃，甲銨溶（róng）液的濃度也降低，使甲銨泵的腐蝕疲勞問題得到解決。如計入甲銨噴射器的壓降值，高壓氨泵的排出壓力比尿素合成塔的（de）壓（yā）力約高達20MPa(G)。該泵的工況特點如下：

    ①液氨的相對密度小，根據溫度不同為0.58-0.63，因此，對相同壓差，比水的揚（yáng）程高（gāo）得多。液氨蒸氣壓高（gāo），減壓時極易汽（qì）化，機（jī）械（xiè）密封選型時（shí）要特（tè）別注意。

    ②液氨有毒，軸封不允許泄漏。泄漏出的液氨汽化為氨氣，是易爆性氣體，歸為（wéi）ⅡA類、T1組。液氨汽化時產生（shēng）低溫會使機械密封（fēng）衝洗水結冰，造成密封環損壞（huài）。

    ③屬小流量高（gāo）揚程高壓泵。盡管采用汽提法工藝後，尿素合成壓力從水溶液全循環法的20MPa降至14～15MPa(G)，但高壓氨泵要（yào）求的壓差仍高達20MPa左右，因液氨相對密度小，揚程高達3500m左右，而泵（bèng）的流量又很小，對日產1 765噸大型尿素裝置，正常流量僅103m3／h，泵的大工作壓力為～25MPa(G)。

    ④液氨腐蝕性小，過（guò）流件材質可（kě）用碳鋼。當液氨減匪到常匪時，可能出（chū）現-33℃的低溫。因銅和氨能形成爆性性的絡合物（wù），因此泵的零件中禁止使用（yòng）銅或銅合金(巴氏合金和沉澱硬懷鏽鋼除外)。

    ⑤可（kě）靠性要求高。該泵是合成塔液氨進料（liào）泵，一（yī）旦出故障，整個尿（niào）素裝置全（quán）部停產，經（jīng）濟損失巨大。此外，該泵價（jià）格昂貴，功率大，運行費用高（gāo），因此要求其可靠性要（yào）高。

    2．泵型式的選擇   

    決定高壓氨泵（bèng）型式的重要（yào）因（yīn）素是裝置生產能力和合成塔壓力。在70年代以前，世界上的尿素生（shēng）產大（dà）多采用（yòng）水溶（róng）液全循環法工藝，合成壓力約為20MPa，因（yīn）高壓氨泵壓差大，基本上使用往複式泵。70年代（dài）開發出C0。汽提和氨汽提工藝，合成壓力降為l4～1 5MPa，氨泵壓差相應減小，在大型尿素裝置中，往（wǎng）複式和離心式高壓氨泵並（bìng）存，但中（zhōng）小型尿素裝置仍使用往複式泵。據斯拉姆公司資料，可以使用高速離心泵的小裝（zhuāng）置能力為（wéi）日產750噸尿素。泵選型時，要結合建廠（chǎng）地的電（diàn）價、維修能力和備件（jiàn）供應情況，從以下（xià）方麵（miàn）進行綜合比較。

    ①效率對比  往複泵本身效率可高達90％，比離心泵高得多，但（dàn）往複泵流量的調節不如離心泵方便。通常用液力（lì）變矩器調速，液（yè）力變矩（jǔ）器效率低(<80％)，抵消了往複泵的部分節能效果。以（yǐ）日產1750噸尿素裝置為例(見表-87)，采用液力（lì）變矩器（qì）調（diào）速的往複泵，可比離心（xīn）泵節省功率180～270kW(17．8％-24．5％)，如采用先進的變頻電機驅動（dòng）的往（wǎng）複泵（bèng），功率可進一步節約(節（jiē）省360-450kW)。

                           表2—87  日產1750噸尿素裝置不同（tóng）型式高壓氨泵的性能比較

 

    ②投資比較  往複式高壓（yā）氨泵（bèng）結構複雜，重量大，投資高於離心泵。根（gēn）據德國伍德公司資料，兩者的相對投資比例可參見表2—88。

 

    ③維修費比較  往複泵結構（gòu）複雜，填料、柱塞（sāi）、閥（fá）門等（děng）易損件多，檢修工作量大，費用高。而離心泵除機械密封、密封環為易損件外，日（rì）常維修（xiū）工作量小，操作方便，可（kě）長周期運行。據國外公司統計，往複泵的年（nián）維修費大約是離心（xīn）泵的5～6倍。

    ④運轉性能  往複泵排壓有脈動，要（yào）避免管道的共（gòng）振或水擊現象。往複泵軸封（fēng）如使用油密封，如填料（liào）函內漏（lòu）油量過大，對工藝生產有不利影響。離心泵的故障比往複泵少，運轉可靠性高，能保（bǎo）證尿素生產長（zhǎng）周期（qī）運行。

    至於中小型尿素裝置普遍使用的往複式柱塞泵（bèng），也應（yīng）對不同機型的技術參數和結構特點進行比較。表2—89列出三（sān）家（jiā）有代表（biǎo）性廠家生產的往複式高壓氨（ān）泵的技術性能，從表中可以看出，WORTHINTON公司采用流量減半的泵，用開兩台備用一台的方式，配管增多，占地麵積加大。三者的功耗相（xiàng）近。影（yǐng）響柱塞和（hé）填料壽命的柱塞速度，以PERONl公司的低。泵材質以PERONl公司的產品稍好。綜括起來，這三家泵公（gōng）司的產品技術性（xìng）能相近，選用時再從價格方麵作比較。

 

小，僅供裝配用。泵體密封麵經過精磨拋光，無須用墊片，保（bǎo）證了剖分式泵體各級密封環間隙的（de）均勻準確。泵體上設有平衡通道，與泵進口相通，使高壓側（cè）和低壓側的軸封（fēng）箱工作壓力都降為泵吸入壓力，改善密封條件（jiàn）。

    ⑧葉輪  該泵有l0個葉輪，背對背布置，以平衡軸向力，取消平衡鼓或平衡盤，減少維修部件。葉輪材質為17-4PH高強度不鏽鋼。

    ④機械密封  高壓氨泵進口壓力高，軸封腔壓力～2．4MPa(G)，且泵轉速較高，液氨（ān）又易汽化，密封難度大。該（gāi）泵采用美國CRANE公司的28VL／28ST型串聯（lián）式機械（xiè）密封，類似於離心壓縮機中的幹氣密封。從泵（bèng）出（chū）口引出的衝洗（xǐ）用液氨，經過濾後通入內側機械密（mì）封；外側的機械（xiè）密（mì）封是密封端麵（miàn）上帶螺旋槽的非接觸式幹氣密封，用N。氣作緩衝氣（qì），流量1．8Nm3／h。摩擦副組對材（cái）質為（wéi）碳化鎢對石墨。采用幹氣密封是因為常規（guī）機械密封通常用冷凝水作為緩衝液，氨減壓時溫度降低而使水結冰，會造（zào）成石墨環破裂。

    ⑨軸承該泵的額定功率和額定轉速的乘積是8．7×10e[(kW．r)／min]，大於API610標準規定的2.7 X 106規（guī）定值，故必須用流體動壓軸承，即依靠軸頸(或（huò）止（zhǐ）推盤)的回轉，把潤滑油（yóu）帶入軸(或止推盤（pán）)與（yǔ）軸瓦之間，建立起油膜壓力以承受載荷。該泵的徑向軸承和止推軸承（chéng）均采用可傾瓦軸承（chéng）。這種軸承是（shì）由（yóu）多塊（kuài）可自（zì）由擺（bǎi）動的瓦塊組成，在工況（kuàng）變化時能形成佳（jiā）油膜，抗（kàng）振性好，不容易產生油膜振蕩。軸承用強製潤滑方式，潤滑係統（tǒng）包括主油泵和備用油泵各一台，管殼式油冷（lěng）卻器兩台、油過濾器兩台、油箱一台。

    ⑥軸承監測係（xì）統  軸振動和（hé）軸位移監測（cè）係統（tǒng）執行APl670標準，采用B～N3300係列。每個徑向軸承設兩個測振探頭，測量z和y兩個方向的振動值（zhí）。止推軸承上裝一個軸位移（yí）探頭。軸承監測係統與DCS連接，信號送中控室。每個徑向軸承裝一個雙聯熱電偶，止推軸承裝三（sān）個雙聯熱電偶，監視軸瓦溫度。

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