鍋爐煙道氣水膜除塵系統煙塵吸收液輸送泵的研究與實踐

劉 凱

（天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司，天津300480）

1 前言

水膜除塵裝置是鍋爐煙道氣體達標排放的基本設施[1]，天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司化工廠原有鍋爐6臺套，為滿足環保排放要求全部安裝有水膜除塵裝置。該廠利用海水資源豐富的優勢，除塵裝置全部采用海水噴淋來吸收煙道氣中的煙塵、顆粒滿足鍋爐顆粒物排放要求。

由于6臺鍋爐為不同時期建造，當時6臺煙塵回收裝置分為兩套系統。其中一套系統包括5、6號爐水膜除塵器，海水在除塵器中吸收煙塵后形成的吸收液依靠除塵器的高度落差可沿溝槽自行流入鍋爐房東側的回收沉淀池。另一套系統包括1至4號鍋爐水膜除塵器，由于離回收沉淀池較遠，當時也沒有管道通往回收沉淀池，除塵器流出的吸收液，只能在鍋爐房后部臨時排放，其中的固相物由人工隨沉降隨清理，現場比較臟亂，人工勞動強度很大。

為滿足清潔、文明生產要求，化工廠決定把兩套系統合二為一，計劃利用輸送泵和管道將1至4號爐除塵器的吸收液也送入回收沉淀池中，為此也進行過多次嘗試，由于選型的輸送泵未能滿足要求，改造工作被迫中止。因此該輸送泵是“系統裝置運行的心臟”，是關鍵設備，輸送介質既有煙塵固相物顆粒的磨蝕，又有高含量酸性腐蝕，對泵的使用壽命、運行效率、安全可靠性及檢修維護的方便性等方面要求很高。后來該廠鍋爐新增環保脫硫系統建設選址需要占用1至4號爐煙塵回收系統的臨時排放場地后，以上改造的實施迫在眉睫，而選擇一種能夠滿足現場工藝要求的輸送用泵是完成改造的前提和保證。

2 煙塵吸收液輸送泵的技術要求

海水在水膜除塵器內噴淋煙道氣形成的吸收液是一種高腐蝕性混合液體介質，其固液比在10%左右。固相物質成份為粒度微小的煙塵和粒度不大于1mm硬度較高的煤矸石顆粒；液相物質為海水吸收煤煙氣中的SO2等氣體形成的酸性混合物，pH值在2～3之間，這種含有固體顆粒的高腐蝕性復雜液體介質對輸送泵的用材提出了苛刻的要求，因此輸送泵過流部件材料的耐腐蝕性和耐磨蝕性能是決定該泵使用壽命的重要指標。

經現場核算，吸收煙塵海水流量在120m3/h左右，輸送揚程30m左右，現場供電系統限制設備電機功率不能超過50kW，因此高效率也是該泵的重要技術要求。

一旦完成改造，輸送泵是除塵系統的關鍵設備，鍋爐運行一日不停，就必須保證輸送泵24h運轉，因此該泵的可靠性及檢修維護的便利性要求也很高。

基于上述要求，項目改造中須從泵的材料選擇和結構設計上給予了充分考慮。

3 煙塵輸送泵的材料選擇

前期化工廠曾嘗試采用316L不銹鋼及316不銹鋼滲氮處理材料的泵來輸送這種海水與煙塵的混合液體，沒有獲得成功，證實這種含固體顆粒的高腐蝕性復雜液體介質對泵體過流部件材料要求非常高。經查閱相關材料，目前國內就漿液循環泵的過流部件所采用的耐蝕耐磨技術而言，主要有兩種方案，其一是采用鑄鐵外殼，內襯橡膠技術，即襯膠泵；另一種是采用耐蝕耐磨合金技術制造泵過流部件，即合金泵。兩種技術方案互有優劣，采用合金泵，初次投入成本較高，但泵裝置運行可靠性好，壽命長，檢修維護方便[2]。但是這種材料制作的泵價格昂貴，經與設備生產廠家溝通能夠滿足工藝要求的泵型電機功率都在75kw以上，化工廠生產現場供電條件不能滿足要求。

根據以上情況，只能選擇一種新型材料的泵用輸送煙塵吸收液體。目前市場上新推出的新型工程材料超高相對分子質量聚乙烯(UHMW-PE)具有最優異的耐磨性（表1）、耐沖擊性（表2），低摩擦因數（表3）和自潤滑性，同時還具有極好的耐腐蝕性能，除對某些高溫下強酸有輕微腐蝕外，在其他的堿液、酸液中不受腐蝕，可以在溫度小于80℃的濃鹽酸，在質量分數小于75%的濃硫酸及質量分數小于20%的硝酸中穩定使用[3，4]。被稱為國際上最新穎的泵用耐腐耐磨工程塑料，在所有工程塑料中，它最適用于輸送-20～90℃范圍內的酸性、堿性漿料。

表1 超高相對分子質量聚乙烯與其他材料耐磨性比較表

表2 超高相對分子質量聚乙烯與其他材料沖擊性能比較表

表3 超高相對分子質量聚乙烯與其他材料摩擦性能比較表

4 煙塵輸送泵的結構選擇

改造中考慮輸送介質為混合液，從水膜除塵器流出后如不能及時排至沉降池會造成中途沉降而無法輸送，增加儲存及攪拌裝置又要考慮這些設備的高腐蝕和高磨損的技術難題。選型中放棄選擇通常選用的臥式離心泵泵型，而采用液下泵結構形式，使海水夾帶著煙塵自除塵器流出后快速進入集液池，直接由輸送泵輸送到沉淀池。

輸送介質中含有的煤矸石顆粒硬度較高，如采用傳統形式的液下泵軸，在液體下軸套與滑動軸承會產生嚴重磨擦，必將對設備的使用帶來嚴重影響，因此選型采用主軸上部雙軸承支撐設計的液下泵型式，液下部位軸套部位只進行液封設計，避免高度摩擦引起頻繁檢修[5，6]。

5 煙塵輸送泵的實際應用

根據生產現場的實際情況和技術要求，項目改造中與某廠家技術交流泵的改進措施，最終購置超高相對分子質量聚乙烯材料制作的液下泵2臺，投入生產使用。

該型泵標準配置2級30kW電機，流量120m3/h，揚程28m，部分結構根據我公司要求進行了優化設計。泵體為整體模壓而成，過流部件均為超高相對分子質量聚乙烯材料制作，防腐、耐磨性能極好。連接筒為玻璃鋼制作，既有極好的防腐性能，又有較高的強度，泵體運行的穩定性、可靠性極好。泵體與連接筒的連接以及泵體與泵蓋之間的連接，均采用大螺距螺紋連接，安裝維修方便。液下部位沒有金屬緊固螺釘，無腐蝕性損壞的可能，其整體防腐性能十分優越，其結構簡圖見圖1。

6 結語

圖1 輸送泵結構簡圖

此設備選型過程中，在充分了解現場工況的前提下兼顧了設備的經濟性、適用性和實用性，該設備已經在現場投入運行多年，運行平穩良好，檢修周期一般在一年左右，保證了鍋爐系統的正常運行。超高相對分子質量聚乙烯材料以其具有的突出的耐磨性和卓越的化學穩定性使其在化工防腐耐磨領域一定會有越來越大的應用空間。

參考文獻：

［1］王皓潔．燃煤工業鍋爐煙氣除塵及花崗巖水膜除塵器[J]．環境研究與監測，2001(2)：102-103.

［2］毛莉．濕法煙氣脫硫工程漿液泵設計選型須注意的問題[J]．科技傳播，2012，4（20）：186+194．

［3］肖長發．超高相對分子質量聚乙烯纖維[J]．高分子通報，2004，(4)：74-88．

［4］欒秀娜，于俊榮，劉兆峰．超高相對分子質量聚乙烯纖維及其應用[J]．高科技纖維與應用，2003，28(3)：23-27．

［5］張進濤，何彥書．火電廠脫硫系統中液下泵的結構優化[J]．通用機械，2010，(8)：64-66．

［6］程禹年．探討火電廠脫硫系統漿液泵軸封結構的優化型式[J]．廣東科技，2011，20(22)：94-95．