鹽水工序堿液輸送系統泄漏原因及解決措施

(連云港堿業有限公司，江蘇 連云港 222042)

1 堿液在鹽水工序的應用流程

鹽水精制工藝采用石灰純堿法，石灰車間送來的灰乳在精制二樓進入灰乳緩沖罐，進入灰乳除砂機后自流進入計量槽。煅燒車間送來的堿液首先進入堿液槽，用堿液泵送到精制二樓苛化液配置計量槽，與灰乳按一定比例，進入苛化槽混合，經攪拌使其充分混合反應。配置合格的苛化液進入除鎂反應器，精制鎂離子、鈣離子。

2 堿液輸送系統現狀

堿液原來輸送到精制框架樓五樓，現在只需要送到二樓苛化液配制計量槽處，與灰乳混合，反應生成苛化液。由于堿液容易結晶，堿液從堿液槽用泵送至苛化液配制槽，當停止苛化液配制時，利用配制計量槽與堿液返回管線2 m的高度差，打開返回閥將堿液全部返回到堿液槽，堿液泵必須連續運行，以避免熱堿液結晶堵塞管道，同時需要通過控制堿液泵出口閥開度,調節堿液流量，保證停止配制苛化液時堿液能全部返回到堿液槽。因為堿液泵連續運行，閥門、管線沖刷泄漏損壞嚴重。

堿液輸送系統的穩定對鹽水車間的精制生產至關重要。堿液管線、閥門損壞頻繁，每次檢修時間超過1.5 h后，堿液溫度從90 ℃左右下降到常溫后，管線堵塞的機率接近80%。2006年1月曾出現過因堿液返回閥損壞導致堿液槽出口管線堵塞的現象。2013年2月初，鹽水工序將 DN80堿液返回管線整體更換為φ89×6無縫鋼管，僅僅堅持到2013年5月底，管線出現局部穿孔，法蘭焊縫泄漏等現象，檢查發現局部壁厚僅余2 mm。后使用鑄鐵短管，仍存在穿孔泄漏現象。另外，堿液泵出口閥門沖刷泄漏，從建廠初期的DN80考克改為DN80球閥，仍出現球閥閥桿、閥芯脫槽以及閥體泄漏等情況，更換閥門周期在30～40天，整個堿液輸送系統管線、閥門配件損壞頻繁，檢修費用居高不下。

3 堿液輸送系統故障原因及處理措施

結合現場查證，分析閥門、管線損壞的主要因素有以下幾點，并進行針對性技改。

3.1 耐腐蝕堿液泵改型為耐沖刷、耐腐蝕渣漿泵

堿液泵型號為IJ80-50-200，額定流量48 m3/h，實際流量大于80 m3/h，揚程50 m，電機功率15 kW。原設計堿液送到精制五樓堿液高位槽，高度25 m。1997年精制工藝由兩步法改為一步法后，純堿液僅需送到精制二樓，高10 m，生產工藝改進后，配套設備沒有相應改造。在運行過程中，由于堿液泵壓力出口壓力超過0.5 MPa，導致堿液泵出口管線振動大。煅燒工序落地堿回收制備的堿液，不可避免含有細砂顆粒，沖擊管線、閥門，常常出現鑄鐵管線穿孔、考克閥閥體穿孔泄漏，影響了管線、閥門的使用壽命。2014年3月，與公司設計等部門進行可行性研究，結合現場工藝流程變化，將堿液泵由耐腐蝕型技改為耐沖刷、耐腐蝕渣漿泵65ZJ-30,流量40 m3/h，揚程25 m，電機功率11 kW，電機轉速從2 980 r/min降至1 467 r/min，并將傳動方式改為三角帶傳動，其主要目的是通過改變泵轉速，降低泵揚程、流量,降低堿液對管線、閥門的劇烈沖擊。新堿液泵葉輪為鑄鋼合金，硬度高，較IJ類型泵葉輪損壞率低，降低備件費用,這是技改的偶然收獲。

3.2 碳鋼管線改為球墨鑄鐵管、尼龍鋼復合管

堿液管線材質使用20#流體碳素無縫鋼管(GB/T8163-2008, 碳 C 0.17%～0.2%)。因為純堿生產要求精鹽水濃度大于103.5 tt，所以純堿液濃度一般控制在55～70 tt,質量濃度大于14%，堿液溫度大于90 ℃。堿液管線配套蒸汽伴熱管，因而造成管線局部升溫，容易在焊縫處形成堿脆，所以堿液對碳鋼管有較強的腐蝕性。因為焊接時局部存在焊接殘余應力，根據應力性質有拉應力、熱應力及流體作用的橫向應力。堿液管線屬于常規管道，焊接時不做特別控制，所以在管線的焊縫區域泄漏頻繁出現。在實際生產中，考慮到堿液泵進口管線處于常壓狀態，技改為DN100球墨鑄鐵管線；堿液泵出口管線采用廣東科進公司生產的DN80×1000及DN80×2000尼龍鋼復合管。泵進出口閥由DN80球閥改為Z73X-10DN80漿液閥，避免閥桿脫落。

3.3 堿液槽出口總管全部采用鑄鐵部件

兩臺堿液泵中心距2 280 mm，堿液槽出口總管與1#堿液泵進口管中心線AB距離230 mm，DN100鑄鐵三通法蘭距400 mm，單側長200 mm，所以無法使用鑄鐵三通連接，先后使用碳鋼、不銹鋼材質管線制作鋼制三通，經生產檢驗，人工焊接制作的三通焊縫處不耐堿液沖刷，30～40天左右肯定泄漏。

2017年系統停車大修時，改動堿液槽出口管位置，在1#堿液泵進口管線使用DN100鑄鐵三通加DN100鑄鐵彎頭，堿液槽出口全部采用鑄鐵管線，有效避免碳鋼管線容易沖刷泄漏的難點。

3.4 加盲板隔離解決頻繁盤車

堿液泵要求一開一備，堿液泵一臺運行時，另一臺泵每間隔1 h盤車一次，或者打開進出口閥門試車，避免堿液泵及管線結晶坐死，確保管線暢通。同時，備用泵進出口閥門一直處于承壓狀態，溫度降低時堿液易在管線、閥體內結晶；閥門的頻繁操作，也是其損壞的次要原因。我們結合生產需要，將備用泵與運行泵的連接的遠端，進口加DN100盲板，出口加DN80盲板各一片，備用泵排空液體后，三個月切換一次，這樣避免了每小時盤車時閥門的開關、磨損；因為新堿液泵額定流量40 m3/h，所以出口閥門開度較大，減少閥門密封面的損壞。操作方式調整以來，堿液泵進出口閥門使用周期達到一年以上，極大節約了閥門、管件更換費用，檢修頻次降低非常明顯，現在基本不檢修，可以穩定運行12個月以上。

4 結 語

從2013年5月堿液出口管使用尼龍鋼復合管，到 2014年新堿液泵的投用，再到2017年堿液槽出口管改造，運行六年多來，從未出現過漏點，也沒有檢修過，節約大量材料費、檢修費用；新堿液泵揚程、流量的大幅度降低，有效消除了管線震動，減少了管線、閥門的沖刷腐蝕泄漏。原堿液泵轉速高，葉輪磨損變軟，備件更換頻次高，新堿液泵葉輪硬度高，葉輪使用周期長；堿液槽出口管與堿液泵進口管使用鑄鐵管件連接，杜絕了原來鋼制三通泄漏的缺陷；在堿液泵運行中，執行新的加盲板、放空操作制度，減少閥門損壞幾率，使用周期大于12個月，也起到了較好的效果。通過一系列技術改造，堿液輸送系統安全穩定，每年節約檢修費用15萬元，節約電費約2萬元。