磁力泵在氫氟酸車間的應(yīng)用

詹小軍劉慈軍

（多氟多化工股份有限公司)

磁力泵在氫氟酸車間的應(yīng)用

詹小軍*劉慈軍

（多氟多化工股份有限公司)

指出了在氫氟酸車間硫酸吸收工段氟塑料襯里離心泵運(yùn)行存在的問題，介紹了采用磁力泵的優(yōu)勢(shì)及其在實(shí)際應(yīng)用中的良好效果。

離心泵磁力泵機(jī)械密封硫酸吸收氟塑料襯里

多氟多化工股份有限公司氫氟酸車間硫酸吸收工段安裝有一臺(tái)磁力驅(qū)動(dòng)泵，用于公司氫氟酸2#線硫酸吸收。該泵的型號(hào)為ITF65-50-160，流量20 m3/h，揚(yáng)程25 m，功率7.5 kW。該泵的作用是將硫酸吸收塔中噴淋的濃硫酸打循環(huán)。工藝流程為：高位槽濃硫酸通過溢流進(jìn)入到吸收塔，將無水氟化氫氣體中的二氧化硫氣體等進(jìn)行吸收，形成為約50℃的混酸，然后用氟塑料襯里離心泵將其打到吸收塔中循環(huán)使用。近一年來，以磁力泵代替四氟泵使用效果良好，極大地改善了車間的操作環(huán)境，為連續(xù)均衡穩(wěn)定生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

1 IHF氟塑料襯里離心泵存在的問題

1.1 機(jī)械密封損壞頻繁IHF

系列氟塑料襯里離心泵（見圖1）按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，泵體采用金屬外殼，內(nèi)襯聚全氟乙丙烯(F46)；泵蓋、葉輪和軸套均用金屬嵌件外包氟塑料整體燒結(jié)壓制成型，軸封采用外裝式波紋管機(jī)械密封；靜環(huán)采用99.9%氧化鋁陶瓷（或氮化硅)材料；動(dòng)環(huán)采用四氟填充材料。其特點(diǎn)是耐腐耐磨，密封性能優(yōu)越可靠。該泵適用于輸送任何濃度的硫酸、鹽酸、醋酸、氫氟酸、硝酸、王水、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑、還原劑等苛刻條件的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，是目前世界上最新的耐腐蝕裝備之一。它的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理、耐強(qiáng)腐蝕、密封性能嚴(yán)密可靠、工作穩(wěn)定、噪聲低、使用壽命長(zhǎng)。

因此氟塑料襯里離心泵用于硫酸吸收工況應(yīng)該是沒有問題的，但是就實(shí)際生產(chǎn)情況看，效果并不理想。根據(jù)對(duì)生產(chǎn)車間了解的情況，平均每半月就需更換機(jī)械密封一次，有時(shí)候一周更換一次。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2009年共領(lǐng)用了70套機(jī)械密封，型號(hào)為WB2-35。車間同型號(hào)的泵共有14臺(tái)，用于硫酸吸收4臺(tái)，用于氟硅酸吸收8臺(tái)。2010年1～8月份車間領(lǐng)用機(jī)械密封50套。WB2-35型機(jī)械密封從理論上講是適用于該工況的。

在無水酸生產(chǎn)過程中，來自二級(jí)冷凝器、精餾塔冷凝器和脫氣塔冷凝器的氟化氫和四氟化硅氣體，通過尾氣風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓進(jìn)入到硫酸吸收塔。通過硫酸吸收循環(huán)泵，將硫酸吸收循環(huán)槽內(nèi)的洗滌酸經(jīng)過硫酸吸收冷卻器冷卻后打入硫酸吸收塔，對(duì)氟化氫氣體進(jìn)行循環(huán)吸收。當(dāng)硫酸吸收循環(huán)槽內(nèi)的液位達(dá)到上限后，通過液位聯(lián)鎖控制將吸收酸不斷地輸送到洗滌塔中，另一方面，通過控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥將來自硫酸過渡槽的新鮮硫酸不斷地補(bǔ)充到硫酸吸收循環(huán)槽中。這個(gè)過程在理論上應(yīng)該是沒有粉塵的，但是從機(jī)械密封的損壞情況看，大部分都是因?yàn)槟p而損壞的。可見硫酸在吸收二氧化硫和四氟化硅氣體的同時(shí)，也將氣體中的粉塵吸收了，經(jīng)過不斷循環(huán)，洗滌酸中的雜質(zhì)含量越來越多，大大縮短了機(jī)械密封的使用壽命。

圖1 離心泵結(jié)構(gòu)

1.2 機(jī)械密封不正確安裝導(dǎo)致?lián)p壞

我們知道，WB2-35型機(jī)械密封適用于清潔的、無懸浮顆粒的介質(zhì)，要求管理系統(tǒng)十分干凈，嚴(yán)防固體雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)械密封端面。安裝要求也是嚴(yán)格的，不允許有任何細(xì)微劃痕和碰破缺陷，過流部件在安裝密封前須沖洗干凈，動(dòng)靜環(huán)面清洗后用柔軟布擦干凈，然后涂上一層清潔機(jī)油或油脂。據(jù)車間反映，那些剛更換沒有多長(zhǎng)時(shí)間就損壞的機(jī)械密封是因?yàn)榘惭b不當(dāng)造成的。一方面，機(jī)修工的安裝水平有差異，主觀上未能嚴(yán)格按照要求進(jìn)行安裝；另一方面，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不是很好，粉塵較多，機(jī)修工稍不注意就容易造成安裝不當(dāng)。

1.3 安全和環(huán)保問題

機(jī)械密封的泄漏將帶來很多安全隱患和環(huán)保問題。因?yàn)樵摫幂斔偷氖橇蛩岬然焖幔g性強(qiáng)，一旦泄漏濺到工人身上就是一起安全事故。此外，泄漏的酸流到樓板上，影響現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生，沖洗后廢水流到水溝里也給環(huán)保處理帶來壓力。

1.4 運(yùn)行成本

頻繁更換機(jī)封增加了車間的各項(xiàng)成本。在目前無水酸生產(chǎn)緊張的情況下，一旦機(jī)械密封損壞就得盡快搶修。在更換機(jī)械密封時(shí)必須用清水將泵整體清洗干凈，否則就會(huì)造成酸燒的危險(xiǎn)。沖洗泵不僅耗費(fèi)了大量清水，也損失了大量硫酸。更換零部件等都會(huì)增加生產(chǎn)的成本。單是因?yàn)楦鼡Q機(jī)械密封造成停產(chǎn)的損失就是相當(dāng)巨大的。

2 解決措施

2009年10 月份我們開始在氫氟酸車間硫酸吸收工段試用磁力驅(qū)動(dòng)泵。實(shí)際運(yùn)行證明，磁力泵能較好地解決IHF氟塑料襯里離心泵存在的問題。

2.1 磁力泵的結(jié)構(gòu)

磁力泵，是一種通過磁力傳動(dòng)器(磁力聯(lián)軸器)來實(shí)現(xiàn)無接觸力矩傳遞從而以靜密封取代動(dòng)密封、達(dá)到完全無泄漏的離心泵。磁力泵系統(tǒng)由泵、磁力聯(lián)軸器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三部分組成。泵軸的左端裝有葉輪，右端裝有內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，泵軸由滑動(dòng)軸承支承。托架連接泵和電機(jī)并保證內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子的位置精度。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)通過空氣氣隙和隔(離)套帶動(dòng)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。磁力泵的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 磁力泵結(jié)構(gòu)

磁力泵與氟塑料襯里離心泵的主要區(qū)別在于以靜密封取代動(dòng)密封，使泵的過流部件處于完全密封狀態(tài)，徹底解決了機(jī)械密封無法避免的跑冒滴漏的弊病。同時(shí)選用耐腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度的工程塑料、陶瓷、不銹鋼等作為制造材料，具有良好的抗腐蝕性能，可以使被輸送介質(zhì)免受污染。

2.2 磁力泵的優(yōu)點(diǎn)

（1）零泄漏，清潔衛(wèi)生。該泵軸由動(dòng)密封變成封閉式靜密封，徹底避免了介質(zhì)泄漏。從車間使用的情況看，2009年10月份開始運(yùn)行至2010年5月16日，在長(zhǎng)達(dá)八個(gè)月時(shí)間里，運(yùn)行穩(wěn)定，極大地解決了頻繁更換機(jī)械密封帶來的種種問題。

（2）無需獨(dú)立潤(rùn)滑和冷卻水，降低了能耗。

（3）由聯(lián)軸器傳動(dòng)改為磁力傳動(dòng)，不存在接觸和摩擦，功耗小、效率高，且具有阻尼減振作用，減少了電動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)泵的影響和泵發(fā)生氣蝕振動(dòng)時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響。

（4）過載時(shí)，內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子相對(duì)滑脫，對(duì)電機(jī)、泵有保護(hù)作用。當(dāng)磁力傳動(dòng)器的從動(dòng)部件在過載情況下運(yùn)行或轉(zhuǎn)子卡死時(shí)，磁力傳動(dòng)器的主、從動(dòng)部件會(huì)自動(dòng)滑脫，保護(hù)機(jī)泵。此時(shí)磁力傳動(dòng)器上的永磁體在主動(dòng)轉(zhuǎn)子交變磁場(chǎng)的作用下，將產(chǎn)生渦損、磁損，造成永磁體溫度升高，磁力傳動(dòng)器滑脫失效。

2.3 磁力泵操作注意事項(xiàng)

（1）安裝完畢后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器檢查有無碰擦現(xiàn)象。

（2）不允許有鐵磁雜質(zhì)、顆粒進(jìn)入磁力傳動(dòng)器和軸承摩擦副。輸送易結(jié)晶或沉淀的介質(zhì)后要及時(shí)沖洗（停泵后向泵腔內(nèi)灌注清水，運(yùn)轉(zhuǎn)1 min后排放干凈），以保障滑動(dòng)軸承的使用壽命。輸送含有固體顆粒的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)在泵入口處管道中安裝過濾器，過濾面積大于管道截面積的3～4倍。

（3）防止干摩擦。嚴(yán)禁空轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁介質(zhì)抽空。在出口閥關(guān)閉的情況下，泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不得超過2 min，以防磁力傳動(dòng)器過熱而失效。

（4）揚(yáng)程高的磁力泵在出口管路上應(yīng)安裝止回閥，以防突然停機(jī)時(shí)發(fā)生水錘破壞。

（5）防止退磁。磁力矩不可設(shè)計(jì)得過小。應(yīng)在規(guī)定溫度條件下運(yùn)行，嚴(yán)禁介質(zhì)溫度超標(biāo)。可在磁力泵隔離套外表面裝設(shè)鉑電阻溫度傳感器檢測(cè)環(huán)隙區(qū)域的溫升，以便溫度超限時(shí)報(bào)警或停機(jī)。

（6）啟動(dòng)和停車。開泵程序:開車前打開進(jìn)口閥門，將泵內(nèi)灌滿須輸送的液體;關(guān)閉出口閥;點(diǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，檢查磁力泵的轉(zhuǎn)向是否正確;磁力泵啟動(dòng)后，出口閥應(yīng)緩慢開啟，待泵達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)后，再將出口閥調(diào)到所需開度。試運(yùn)轉(zhuǎn)5～10 min，如無異常，可投入運(yùn)行。停車程序:關(guān)閉出口閥門;切斷電源;關(guān)閉進(jìn)口，長(zhǎng)期停機(jī)不用時(shí)應(yīng)清洗泵內(nèi)流道，然后切斷電源。

3 總結(jié)

氫氟酸車間的硫酸吸收工段離心泵改用磁力驅(qū)動(dòng)泵的試驗(yàn)表明，只要嚴(yán)格按照磁力泵的使用規(guī)程進(jìn)行操作和使用，加強(qiáng)巡檢和管理，就一定能大大降低車間的檢修頻率、故障停機(jī)率和故障率，為整個(gè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保證。該車間的氟塑料襯里離心泵更換為磁力泵的步驟正在有序進(jìn)行，相信磁力泵的推廣使用將為公司節(jié)能降耗、降低成本做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

Application of Magnetic Drive Pump in Hydrofluoric Acid Plant

Zhan Xiaojun Liu Cijun

The problems of centrifugal pump with fluoroplastic lining in hydrofluoric acid plant sulfate absorption section are pointed out,and the advantages and good effects in actual application of magnetic drive pump are introduced.

Centrifugal pump;Magnetic drive pump;Mechanical seal;Sulfate absorption;Fluoroplastic;Lining

TQ 051.21

*詹小軍，男，1980年生，助理工程師。焦作市，454191。

2012-02-25）