脱硫塔设计-浆液循环泵的使用

“十一五”期间第十一次全国烟气脱硫脱氮技术创新与发展研讨会-351？脱硫吸收塔浆液循环泵汽蚀现象年(姬旭联华国际环境工程有限公司，京100085)摘要循环泵汽蚀现象在湿法脱硫过程中经常出现，但一直没有引起重视。从气蚀原理出发，分析了循环泵极易发生气蚀的原因，并提出了避免气蚀的措施。在石灰石-石膏法烟气脱硫工艺中，循环泵的工作效率与吸收塔内的浆液喷淋效果有关，进而影响脱硫效率和电耗。通常人们关注的是循环泵的腐蚀和磨损，循环泵的汽蚀现象不易发现，没有引起足够的重视。在脱硫运行过程中，我们发现循环泵叶轮叶片被一些凹坑损坏，循环泵电流下降，脱硫效率下降。经过仔细分析，认为汽蚀比较大，同时腐蚀和磨损加剧了循环泵叶轮叶片的损坏。因此，我们必须对循环泵的汽蚀进行认真的研究，以避免或减少汽蚀的发生。一、气蚀机理气蚀现象是泵内液体循环时，泵循环的金属表面受到破坏，称为气蚀或气蚀。在标准大气压下，水加热到100℃就会沸腾，产生大量气泡。当容器中的压力低于标准大气压时，当温度降低到一定程度时，水就会沸腾。比如水温50℃时，水面压力下降到12.3 kPa，水就会开始汽化沸腾。当水面上的压力上升到12.3千帕以上时，水就会停止蒸发和沸腾。因此，在温度不变的情况下，通过改变压力，水和蒸汽可以相互转化。循环泵运行过程中，泵的速度和压力变化很大，在叶轮入口处压力最低。这个地方的泥浆温度是50℃。当这个地方的浆液压力小于或等于12.3 kPa时，浆液就会汽化，形成许多微小的气泡，其中一部分会附着在叶轮叶片和泵壳内壁上。同时溶解在浆液中的SO:，0:和CI等腐蚀性气体会因压力降低而逸出，腐蚀性极强。因为吸收塔内的浆液中加入了大量的氧化性空气，所以吸收塔是一种充满大量气泡的石膏-石灰石浆液混合液，在进入循环泵之前充满了气体，更有利于汽化。当浆液中SO:0:和CI的总压力(气体和蒸汽)等于101.33 kPa时，溶解在100g水中的气体质量为:s02: 6.47，为强腐蚀性气体。循环泵叶轮边缘是泵体内最低和最高压力的切换点。浆液中瞬间形成许多混有蒸汽和气体的小气泡。当小气泡随着水流到达压力较高的区域时，气泡迅速凝结消失。同时，气泡周围的浆液高速填充气泡空间。从气泡产生到气泡消失的时间极短。据估算，在此期间，如果叶轮叶片进口处浆液的相对速度为30m/s，则叶轮叶片的汽蚀损伤部位与叶片进口边缘之间的距离为3cm，气泡从产生到消失的时间约为0.001s..当气泡在短时间内消失时，会产生强烈的水锤压力，局部压力可达200 MPa以上。叶轮叶片上如此高的瞬时冲击压力足以破坏表面的微裂纹。同时，气泡中的SO:，0:，CI等腐蚀性气体也会借助气泡冷凝产生的热量和气体压力，加速叶轮叶片表面的化学腐蚀破坏。因此，叶轮叶片的表面首先出现“点蚀”损坏的现象。g；02:0.0031克；置信区间:0.459克.浆液中SO2和cl气体的含量大于O2。352?“十一五”烟气脱硫脱氮技术创新发展交流会(2007)二。循环泵的汽蚀现象2.1循环泵过流部件的损坏汽蚀损坏最严重的是叶轮和叶轮上的叶片部件，在叶轮口环的缝隙处会发生汽蚀损坏。2.2噪声和振动汽蚀发生时，会有气泡破裂产生的各种频率的噪声，如炒豆的爆裂声，机组会振动。2.3循环泵效率下降当循环泵汽蚀严重时，由于浆液中有大量气泡，实际上改变了浆液的密度，叶片表面布满气泡，导致脱落，导致泵实际泵送的浆液中充满蒸汽，而不是纯浆液，这样会迅速降低循环泵的功率、扬程和效率，如图:3。气蚀边界pn3.1、泵气蚀余量NPSH和泵气蚀余量AHR由泵决定。泵的汽蚀余量AHR越低，泵的抗汽蚀性能越好；反之，泵的抗汽蚀能力越差。3.2、装置汽蚀余量npsh。图1q中装置的汽蚀余量是表示装置汽蚀性能的参数，由吸入装置的外特性决定(如吸收塔浆液循环泵吸入装置的汽蚀余量由塔内液位高度和管道系统阻力决定)。装置的气蚀余量越高，泵越不容易气蚀，反之，泵越容易气蚀。3.3.泵汽蚀的边界:泵汽蚀的边界是泵汽蚀余量NPSH，等于装置汽蚀余量NPSH。。当装置的气蚀余量足够低到等于泵的气蚀余量npsh时，泵已经开始气蚀，换句话说，当泵的气蚀余量足够高到等于装置的气蚀余量时，泵已经开始气蚀。四、装置汽蚀余量的计算为了使循环泵不汽蚀，装置汽蚀余量(NPSH。)必须大于泵的汽蚀余量(NPSH)，为安全起见还要加上1m的安全余量，即NPSH。≥ npsh，+1 m装置汽蚀余量是指泵入口处每单位重量液体高于汽化压力能头的能量。影响循环泵安装汽蚀余量的条件有:吸收塔内浆液高度与循环泵进口高度之差、LZL管道的直径、长度、形状和阀门、进口管道内壁光滑度、当地绝对标高、浆液温度、浆液中的含汽量和气泡大小等。泵的汽蚀余量由循环泵结构的设计参数决定，由泵制造商在泵试验中确定。机组汽蚀余量的计算如下:npsh。= (h，m-h，。。)/10pp+hs式中:h——泵安装现场的环境压力，kpah，100 .。--浆液汽化压力，kPa第十一届全国燃煤二氧化硫和氮氧化物污染控制技术“十一五”烟气脱硫脱硝技术创新与发展研讨会。Hs ——泵入口的总扬程，m；PP ——泥浆密度，t/m3泵进口总扬程计算如下:H. =Zl~Hnl—Hii z .——循环泵的实际提升高度(吸收塔浆液面与循环泵中心线之差)，m；h .——沿循环泵进口管段的水头损失，m；hii——循环泵入口管段局部水头损失之和，m；HNL = f×L/d×V2/29F-泵进口管内壁的摩擦系数；L ——泵进口管的等效长度，lilD ——泵进口管内径，英寸；V ——泵入口管处的浆液流量，m/s；G ——重力加速度，g = 9.81m米/S2；hii = h-h b-HC-hdha-泵入口管滤网的水头损失，in；h .——泵入口管蝶阀的水头损失，m；h .——泵入的I = I管道收缩段的水头损失，m；h .——泵入I = I管与吸收塔之间的接头型水头损失，m；五、泵的汽蚀余量计算泵的汽蚀余量计算如下:npsh，= v02/29+hw02/29从泵的汽蚀余量计算公式可以看出，要降低泵的汽蚀余量，改善泵的汽蚀性能，应采取以下措施:降低泵速，采用低速泵。进口值采用导数法取最小值，叶轮进口直径增大，满足KO值4.5-5.5，是一种高汽蚀余量的泵。增加叶片入口宽度，从而降低VO和wo。盖板入口部分的曲率半径增大，采用两段圆弧设计，降低了VO值。叶片数最少，挤出系数小。在保证效率的情况下，叶片进口攻角采用正攻角。叶片进口采用自然流线型角度，流体阻力小。增加平衡孔设计，平衡进出口压力，减少排放。采用耐酸腐蚀、耐磨、高强度、高韧性的金属材料。国内外通用材料有:A49(双相耐磨白口铁)或1.4517、1.4460、1.4539、1.4529等双相钢，也可内衬橡胶，均表现出良好的耐腐蚀性和耐磨性。不及物动词循环泵汽蚀实例计算600 MW机组脱硫吸收塔。循环泵送浆量为9800 m3/h，吸收塔浆液液位与泵入口121的液位差为9.6m，入口管径为1.2m，入口121管的几何长度为6.26m，石膏浆液比重为1.15t/m3，循环泵NPSH的必要汽蚀余量= 8.7m..m .根据当地海拔高度，HATM为90 kPa，HVAP为13 kPa。生产能力为1.15吨/立方米。经计算，HS = 9.7“十一五”烟气脱硫脱硝技术创新发展交流会(2007年)NPSH。=(HATM-HVAP)/10pp+HS =(90-13)/10×1.15+9.7 = 15.7由于NPSH。+1 = 8.7+1 = 9.7mm泵装置的汽蚀余量大于泵的汽蚀余量加上L m的值，满足汽蚀余量要求，不会引起汽蚀。七。避免循环泵汽蚀的措施是改善循环泵的内部结构和参数。循环泵入口管道应适当加厚，减少弯曲和缩径，并改善管道与吸收塔的接口形式。减少循环泵入口管道的长度。在试车和正常生产期间，减少吸收塔低液位的使用频率，维持正常液位运行，保持装置汽蚀余量与泵汽蚀余量之间的较高差值。吸收塔内氧化空气管的出口尽量设计在较高的位置，以减少浆液中的空气含量。在石灰石进入制浆前，设置筛子或过滤装置，以提高石灰石的纯度，减少石灰石中的SiO:和杂质，避免因进入吸收塔而损坏循环泵叶轮叶片。石膏排出泵出口设有过滤器，可在石膏浆液送回塔内时进行净化，减少浆液中SiO:和杂质的循环，减少对泵的损坏。脱硫装置开始运行时，严格检查烟道和浆液系统中的杂质和异物。使用质量好的油浆喷嘴，减少损坏的喷嘴对泵的损坏。8.结论湿法脱硫工程中循环泵易发生汽蚀，与循环浆液中充满大量氧化性空气，浆液温度高，浆液中含有大量腐蚀性气体，加重了循环泵叶轮叶片的损坏有关。在设计循环泵的外部配置时，应充分注意改善各种装置的外部条件，避免汽蚀。要求泵制造商在开发和生产泥浆泵时采取特殊的预防措施，以避免气蚀、腐蚀和磨损对泵的损害。参考选矿设计手册冶金工业出版社水泵原理、运行维护及泵站管理化学工业出版社锅炉设计手册机械工业出版社化学分析手册脱硫吸收塔浆液循环泵汽蚀作者:周徐联华国际环境工程有限公司，北京，100085类似文件(10篇)1。会议论文王乃华。石灰石/石膏湿法烟气脱硫金属浆液循环泵的国产化研究与实践2006年，襄樊525泵业有限公司成功开发了烟气脱硫金属浆液循环泵，包括泵的水力模型、结构、机械密封和材料的研究成果。经过工业考核鉴定，该泵已达到国际先进水平，完全可以实现我国火电机组湿法脱硫装置中各种金属浆液循环泵的国产化。2.会议论文孙克勤、、许利用独立工艺包实现了核心设备的国产化。2004年，介绍了石灰石-石膏湿法烟气脱硫吸收塔浆液循环泵和玻璃钢喷淋管浆液输送及分配系统的国产化研究和工程实施过程。试验数据表明，江苏苏源环保工程有限公司与连云港中富联众复合材料集团有限公司联合研制的玻璃钢喷淋管和石家庄泵业集团有限公司联合研制的大流量浆液循环泵完全满足600MW火力发电厂湿法烟气脱硫工程的需要，部分指标达到或接近世界先进水平。这两台设备已在太仓港环保发电有限公司烟气脱硫一、二期工程中成功应用，它们的研制成功将对推动我国烟气脱硫技术和设备的国产化具有深远意义。3.影响600MW机组湿法烟气脱硫装置电耗率的主要因素分析:2005年，针对影响600MW机组石灰石-石膏湿法脱硫岛电耗率的主要因素，详细分析了煤的基本硫含量、烟气量和采用的不同脱硫设备对脱硫装置电耗率的影响。结论是主要6kV设备(增压风机、浆液循环泵、磨机、真空泵、氧化风机等)的轴功率。)应根据项目的具体煤种进行计算。在初步设计(预设计)阶段计算可能的厂用电率后，完成湿式石灰石-石膏脱硫岛硫磺部分的变容量选择。4.会议论文王乃华石灰石(石灰)/石膏湿法烟气脱硫装置用泵及其国产化2003年，为了实现石灰石(石灰)/石膏湿法烟气脱硫装置用泵的国产化，满足市场对泵的需求，襄樊五二五泵业有限公司根据输送浆液的腐蚀磨损特性，在引进技术的基础上进行了大量的研发工作。并取得了良好的应用效果，实现了烟气脱硫装置中吸收塔循环泵、各种浆液泵、长轴液下泵、混合器的国产化。5.会议论文朱晨曦武志红烟气脱硫浆液循环泵国产化研究2006年，本文介绍了湿法烟气脱硫装置(WFGD)脱硫浆液循环泵国产化的研究过程，并将成果转化为产品应用于实际站场。满足设计参数要求，填补了国内湿法脱硫大型石膏浆液循环泵(合金泵)的空白，突破和掌握了脱硫大型浆液循环泵的创新技术和关键技术。6.黄河脱硫浆液循环泵叶轮叶片断裂原因分析及预防措施2008年，对石灰石-石膏湿法脱硫系统浆液循环泵叶轮叶片断裂因素进行了探讨。根据金相组织分析、断面能谱成分和扫描电镜分析结果，提出了该部位断裂的原因和预防措施。7.期刊论文赵方、黄葵关于湿法烟气脱硫优化运行的探讨-科技信息2009，“(34)在分析湿法烟气脱硫系统运行特点的基础上，提出通过合理控制吸收塔浆液pH值、石膏浆液密度和石灰石粉粒度来优化浆液循环泵的运行。加强烟气和废水系统的管理以及其他控制策略。结合脱硫单耗调节、能耗排序优化、入炉煤合理配煤，结合系统和设备改造完善，达到优化运行的目的。8.期刊论文周祖飞。周祖飞燃煤电厂烟气脱硫系统运行优化-浙江电力2008，27(5)介绍了燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统运行优化的研究成果，包括以吸收塔浆液pH控制为核心的脱硫化学反应过程的微调，增压风机、GGH等设备和系统运行方式的调整和优化。以及提高脱硫运行经济性的措施，如循环泵的节能组合运行。9.会议论文龙辉。影响600MW机组湿法烟气脱硫装置厂用电率的主要因素分析于永志2006年针对影响600MW机组石灰石-石膏湿法脱硫岛厂用电率的主要因素，详细分析了入炉煤基本硫含量、烟气量、不同脱硫设备对脱硫装置厂用电率的影响。我国目前设计的600MW机组采用湿法烟气脱硫工艺时，设计煤种为高热值低硫(硫含量低于0.7%)，脱硫烟气系统未安装GGH时，脱硫装置电耗率为1.0% ~ 65438。设计低热值、高水分煤时，脱硫装置电耗率在1.7%以上。设计高硫分(硫分高于4%)中热值煤时，脱硫装置电耗率最高可达1.98%。脱硫系统的主要设备(增压风机、浆液循环泵、磨煤机、真空泵等。)应根据项目的具体煤种进行核算。在初步设计阶段计算脱硫部分的辅助用电率后，完成了湿式石灰石-石膏脱硫岛辅助变容量的选择。10.，2 & gt工艺研究2004年，目前的湿法烟气脱硫技术以喷雾石灰石-石膏烟气脱硫法为主。喷雾吸收塔有许多优点，但也存在一些问题。比如循环泵由于喷淋要求，能耗大，对喷嘴要求高；雾滴被气体截留，脱水除雾困难，塔内难以达到高气速，尾部设备被烟气中的水腐蚀严重。随着对脱硫工艺的深入了解，吸收塔内的化学过程可以得到很好的控制，结垢问题基本解决。在解决喷淋吸收塔存在的问题和塔内结垢问题的基础上，针对塔内降膜反应器等塔内降膜反应器的一系列优点，提出了一种新的并流有序降膜湿法烟气脱硫工艺。塔内气液膜互不连通，可防止脱硫后烟气中夹带雾滴，省去了除雾器，简化了系统设备，减少了尾部设备的腐蚀；塔内可实现高气速，可减小塔体；塔内气体压降小，通过液体分布器溢流形成降膜，可实现系统低液气比、低能耗的特点，从而降低脱硫装置的投资和运行成本；同时，本文旨在利用并流有序降膜塔内气液接触表面积相对已知的特点，这是研究脱硫过程机理的良好反应器，更准确地研究石灰石-石膏湿法脱硫过程，从而更深入地了解湿法脱硫过程，为脱硫设备的合理设计和操作提供理论依据。最后，本文对新型顺流有序降膜湿法烟气脱硫工艺进行了模拟。将模拟结果与实验结果进行对比，结果表明该模型能准确模拟并流降膜湿法烟气脱硫过程，并能准确预测系统的脱硫率、浆液中残余石灰石含量和离子浓度。