高壓氨用泵

    高（gāo）壓氨泵用來將液氨從大約2．3MPa升壓到約22MPa，然後高壓液（yè）氨進入高壓甲銨噴射器，作（zuò）為甲銨噴射器（qì）的動力液，引射高壓高溫強腐蝕性的甲銨液（yè），兩者混（hún）合（hé）後一起進入尿素合成塔[合成壓力約14～15MPa(G)]。采（cǎi）用此（cǐ）噴射器的目的是為（wéi）了減輕高壓甲銨泵苛刻的（de）工作條件。高壓甲（jiǎ）銨泵不直（zhí）接放在合成（chéng）塔前，而是設置在甲銨冷凝器和預熱器之前，因此工作溫度（dù）從（cóng）155℃降到80℃，甲銨（ǎn）溶液的濃度也降（jiàng）低，使（shǐ）甲銨泵的腐（fǔ）蝕疲勞（láo）問題得（dé）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（niào）素合成塔的（de）壓力約（yuē）高達20MPa(G)。該泵的工況特點（diǎn）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，比水的揚程高得多。液（yè）氨蒸氣壓高，減壓時極易汽化，機械密封選型（xíng）時要特別注意。

    ②液氨有毒，軸封不允許泄漏。泄漏（lòu）出的液氨汽化為氨氣，是易爆性氣體，歸為ⅡA類、T1組。液（yè）氨汽化時產生低溫會使（shǐ）機（jī）械密封衝洗水結冰，造成密封環損壞。

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

    ④液氨腐蝕性小，過流件材質可用碳鋼。當液氨減匪到常匪時，可（kě）能出現-33℃的低（dī）溫。因銅和氨能（néng）形成爆性性（xìng）的絡合物，因此泵的零件中禁止使用銅（tóng）或銅合金(巴氏合金（jīn）和沉澱硬懷鏽鋼除外)。

    ⑤可靠性要求高。該泵是合成塔（tǎ）液氨進料泵，一旦（dàn）出故障，整個（gè）尿素裝（zhuāng）置全部停產，經濟損失巨大。此外，該（gāi）泵（bèng）價格昂貴，功率大，運（yùn）行費用高（gāo），因此要求其可靠性要高。

    2．泵型式的選擇   

    決定高壓氨泵型式的重（chóng）要因素是裝置生產能力和合成塔壓（yā）力。在70年代（dài）以前，世界上的尿素生產大多采用（yòng）水溶液全（quán）循環法工藝，合成壓力約為20MPa，因高壓氨泵壓（yā）差大，基本上（shàng）使用往複（fù）式泵。70年代開發出C0。汽（qì）提和氨汽提（tí）工藝，合成壓力降為l4～1 5MPa，氨泵壓差相應減小（xiǎo），在（zài）大型尿素裝置中，往複式和離（lí）心式高壓氨泵並存，但中小型尿素裝置仍（réng）使用往複式泵。據斯拉姆公司（sī）資料，可以使用高速離心泵的（de）小（xiǎo）裝（zhuāng）置能力為（wéi）日產750噸尿素。泵選型時，要結（jié）合建廠地（dì）的電價、維修能力和備件供應（yīng）情況（kuàng），從以（yǐ）下方麵進行綜合比較。

    ①效率對比  往複泵（bèng）本身效率可高達90％，比離心泵高得多，但往複泵流（liú）量的調節（jiē）不如離心泵方便。通常（cháng）用液（yè）力變（biàn）矩器調速，液力變矩器效率低(<80％)，抵消了往複泵的部分節能效果。以日產1750噸尿素裝置為例（lì）(見（jiàn）表-87)，采用液力（lì）變矩器調速的往複泵（bèng），可比離（lí）心泵節省功率180～270kW(17．8％-24．5％)，如采用先進的變頻電（diàn）機（jī）驅（qū）動的（de）往複泵，功率可進一步節約(節省360-450kW)。

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

 

    ②投資比較  往複式高壓氨（ān）泵結構複雜，重量大，投資高（gāo）於離心泵。根據德國伍德公司資料（liào），兩者的相對投資比（bǐ）例可參見（jiàn）表2—88。

 

    ③維修費比較  往複泵結（jié）構複雜（zá），填料、柱塞、閥門等易損件多（duō），檢修工作（zuò）量大，費用高。而離（lí）心泵除機械密封、密封環為易損件外，日常維修工作量小，操作方便，可（kě）長周期運行。據國外公司統（tǒng）計，往複泵的年維修費大約是離心泵的5～6倍。

    ④運轉性能  往複（fù）泵排壓有脈動，要避免管道的共振或水擊現象。往複泵軸封如使（shǐ）用油密封（fēng），如（rú）填料函內漏油量過大，對工藝生產有不（bú）利影響。離心泵的故（gù）障比往複泵少，運轉可靠性高，能保證尿素（sù）生產（chǎn）長（zhǎng）周期運（yùn）行（háng）。

    至於中（zhōng）小型尿素裝置普遍使用的往複式柱塞泵，也應對不（bú）同機型的技術參數和結構特點進行比較。表2—89列出三家有代（dài）表性廠家生產的（de）往複式高壓氨泵的（de）技術性能，從表中可以看（kàn）出，WORTHINTON公（gōng）司（sī）采用流（liú）量（liàng）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（sān）者的功（gōng）耗相近。影響柱塞和（hé）填料壽命的（de）柱塞速度，以（yǐ）PERONl公司的低。泵材質以PERONl公司的產品稍好。綜括起來，這三家泵公司的產品技術性能相近，選用時再從價格方麵作比較。

 

小，僅供裝配用（yòng）。泵體密封麵經過精磨拋光，無須用墊（diàn）片（piàn），保證（zhèng）了剖分式泵體各級密（mì）封環間隙的均勻準確。泵體上（shàng）設有平衡通道，與泵進口相通，使高壓側和低壓側的軸封箱工作壓力（lì）都降（jiàng）為泵吸入壓力，改善密封條件。

    ⑧葉輪  該泵有l0個葉輪，背對背布置（zhì），以（yǐ）平衡軸向力，取消平衡鼓或平（píng）衡（héng）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（jiào）高，液氨又易汽化，密（mì）封難（nán）度大。該泵采用美國（guó）CRANE公司的28VL／28ST型串聯式機械（xiè）密封，類似於離心壓（yā）縮機中的幹氣（qì）密封。從泵出口引（yǐn）出的衝洗用液氨，經過濾後通入內側機械密（mì）封；外側的機械密封是密封端麵上（shàng）帶螺旋槽的非接（jiē）觸式幹氣密封，用N。氣（qì）作緩衝氣，流量1．8Nm3／h。摩擦副組對材質為碳化（huà）鎢對石墨。采用幹（gàn）氣密封是因（yīn）為常規機械密封通常用（yòng）冷（lěng）凝水作為緩衝液，氨減壓（yā）時溫度降低而使水結冰（bīng），會（huì）造成（chéng）石墨環破（pò）裂。

    ⑨軸承該泵的（de）額定功率和額定轉速的乘（chéng）積是8．7×10e[(kW．r)／min]，大於API610標準規定（dìng）的2.7 X 106規（guī）定（dìng）值，故必須用流（liú）體動壓軸承，即依靠軸頸(或止推盤)的回轉，把潤滑油帶入軸(或止（zhǐ）推盤)與（yǔ）軸瓦之間（jiān），建立起油膜壓力以（yǐ）承受載荷。該泵的徑向軸（zhóu）承和止推軸承均采用可（kě）傾瓦軸承。這種軸承是由多塊可自由擺動的瓦塊組成，在工況變（biàn）化時能形成佳油膜，抗振性好（hǎo），不容易產生油膜振蕩。軸承用強製潤（rùn）滑方式，潤滑係統包括主油泵和備用油泵各一（yī）台，管（guǎn）殼式油冷卻器兩台、油（yóu）過濾器兩台、油箱一台（tái）。

    ⑥軸承監測（cè）係統  軸振動和軸位移監測係（xì）統執行APl670標準，采用B～N3300係列。每個徑向軸承設兩個測振探頭，測（cè）量（liàng）z和y兩個方向的振動值。止推軸承上裝一個軸（zhóu）位（wèi）移探頭。軸承（chéng）監測係統與DCS連接，信號送中控室。每（měi）個徑向（xiàng）軸承裝一個（gè）雙聯熱電（diàn）偶，止推軸承裝三個（gè）雙聯熱電偶，監（jiān）視軸（zhóu）瓦溫度。

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