脱硫塔浆液循环泵在湿法脱硫系统中的运行与维护
二、脱硫塔浆液循环泵的作用与特点
脱硫塔浆液循环泵是湿法脱硫系统中最重要的设备之一,它的主要作用是将吸收塔底部的石膏浆液加压后输送到塔顶喷淋层,通过喷嘴雾化成细小液滴,与上升的烟气充分接触,完成二氧化硫的吸收反应。
脱硫塔浆液循环泵的运行特点非常鲜明:
1. 大流量、低扬程
为了保证气液充分接触,提高脱硫效率,需要大量的浆液循环。一台大型脱硫塔的浆液循环量可达每小时数千甚至上万立方米,而扬程一般只有20-30米。这种大流量、低扬程的特性,决定了脱硫塔浆液循环泵通常采用单级、双吸或蜗壳式离心泵结构。
2. 连续运行要求高
脱硫系统一般要求24小时连续运行,浆液循环泵也必须长期连续工作。一旦泵发生故障,对应喷淋层停运,脱硫效率会明显下降。因此,浆液循环泵的可靠性至关重要,通常每台泵都设计有足够的备用裕量。
3. 输送介质复杂
脱硫塔浆液循环泵输送的介质是石膏浆液,其成分非常复杂:
- 含有石膏(硫酸钙)和亚硫酸钙固体颗粒,浓度一般在10%-20%
- 含有氯离子,浓度从几万到十几万ppm不等,腐蚀性很强
- pH值一般在4.5-5.5之间,呈弱酸性
- 含有氟离子、镁离子、铝离子等多种杂质离子
这种介质既有固体颗粒的磨蚀性,又有氯离子的强腐蚀性,对泵的过流部件材料是极大的考验。
4. 能耗占比大
脱硫系统的厂用电率中,浆液循环泵的能耗占比最大,通常占整个脱硫系统电耗的50%以上。因此,提高脱硫塔浆液循环泵的运行效率,对于降低脱硫系统的运行成本具有重要意义。
三、脱硫塔浆液循环泵的结构形式
根据布置方式的不同,脱硫塔浆液循环泵主要有以下几种结构形式:
1. 卧式离心泵
卧式脱硫塔浆液循环泵是目前应用最广泛的结构形式。泵轴水平布置,电机在泵的一侧,通过联轴器连接。卧式泵的优点是运行稳定、检修方便、效率较高。大型卧式脱硫泵通常采用双吸叶轮,以平衡轴向力。
卧式泵通常安装在吸收塔旁边的地面上,吸入管从塔底引出,排出管垂直向上接到塔顶喷淋层。这种布置方式要求泵的安装标高低于吸收塔底部液位,以保证泵的吸入性能。
2. 立式液下泵
立式液下式脱硫塔浆液循环泵将泵头直接伸入吸收塔底部,电机安装在塔顶或旁边的平台上,长轴连接泵头和电机。这种结构的优点是无需灌泵,启动方便,且不需要单独的泵坑。但长轴的挠度和振动问题需要特别注意。
立式液下泵在早期的脱硫项目中应用较多,但随着大型脱硫塔的发展,卧式泵逐渐成为主流。因为大型泵的功率很大,长轴立式泵的振动和轴承问题比较突出。
3. 水平中开泵
水平中开式脱硫塔浆液循环泵是一种特殊的卧式泵,它的泵体沿水平中分面分开,上泵壳可以整体吊开,检修时不需要拆卸进出管路和叶轮。这种结构特别适合大型脱硫泵,因为大型泵的叶轮和泵壳都很重,中开式结构大大降低了检修难度。
4. 叶轮形式
脱硫塔浆液循环泵的叶轮通常采用以下形式:
- 单吸离心泵:结构简单,适用于中小流量
- 双吸离心泵:轴向力平衡好,适用于大流量
- 双流道叶轮:过流能力强,不易堵塞,适用于含固体颗粒的浆液
叶轮叶片数一般较少(4-6片),流道较宽,以适应石膏浆液中固体颗粒的通过。
四、脱硫塔浆液循环泵的材质选择
材质选择是脱硫塔浆液循环泵设计和制造中最关键的环节。脱硫浆液的高氯离子浓度和高固体颗粒含量,对过流部件材料提出了极高的要求。
1. 双向不锈钢
双向不锈钢(如2205、2507、1.4501等)是脱硫塔浆液循环泵中最常用的过流部件材质。双向不锈钢具有奥氏体和铁素体双相组织,兼具以下优点:
- 优异的耐氯离子点蚀和缝隙腐蚀性能
- 较高的强度和韧性
- 良好的抗磨损腐蚀性能
在脱硫浆液的高氯离子环境中,普通不锈钢(如304、316L)很容易发生点蚀和应力腐蚀开裂,而双向不锈钢能够长期稳定运行。目前,绝大多数脱硫塔浆液循环泵的叶轮和护套都采用双向不锈钢材质。
2. 高铬合金
对于磨蚀性特别强的工况(如石膏颗粒很粗、浓度很高),可以选用高铬合金材质。高铬铸铁(如A49、Cr27等)含有27%以上的铬,硬度高,耐磨性能优异。但高铬铸铁的韧性较差,不耐冲击,且价格较高。
在实际应用中,通常将高铬合金用于磨损最严重的部位(如叶轮前后盖板、护套),而其他部位仍使用双向不锈钢,以平衡性能和成本。
3. 橡胶衬里
橡胶衬里也是脱硫塔浆液循环泵常用的防腐耐磨措施。在泵体内衬一层天然橡胶或丁基橡胶,橡胶的弹性好,能够吸收颗粒的冲击能量,耐磨性能优异;同时橡胶对大多数酸碱溶液都有良好的耐腐蚀性。
橡胶衬里的优点是:
- 耐磨性能好,特别是对细颗粒的磨损
- 耐腐蚀性能良好
- 成本比全金属泵低
橡胶衬里的缺点是不耐高温(一般不超过80°C)、不耐强氧化剂、不耐大颗粒冲击。在脱硫系统中,浆液温度一般在50°C左右,橡胶衬里完全可以满足要求。
4. 表面涂层
除了整体材质选择,还可以在过流部件表面喷涂耐磨防腐涂层,如碳化钨涂层、陶瓷涂层等。表面涂层能够进一步提高泵的耐磨耐腐蚀性能,延长使用寿命。但涂层的施工质量和结合强度直接影响使用效果。
5. 泵壳材质
泵壳(外壳)不直接接触浆液磨损,主要承受压力。通常采用球墨铸铁或碳钢材质,内部衬橡胶或衬双向不锈钢护套。外壳可以重复使用,磨损后只需更换内衬和叶轮,降低了维护成本。
五、脱硫塔浆液循环泵的运行参数
脱硫塔浆液循环泵的运行参数直接影响脱硫效率和系统能耗。以下是运行中需要重点关注的几个参数:
1. 流量
流量是脱硫塔浆液循环泵最主要的运行参数。每台泵对应一层喷淋层,设计流量一般在每小时1000-10000立方米之间。实际运行中,流量会随着泵的磨损而逐渐下降。当流量下降到设计值的90%以下时,就需要考虑更换叶轮或检修泵了。
流量的调节通常通过改变运行泵的台数来实现,而不是通过阀门节流。因为阀门节流会造成很大的能量损失,不经济。
2. 扬程
脱硫塔浆液循环泵的扬程一般在20-30米之间,主要用于克服喷淋层喷嘴的阻力和管路阻力。扬程的大小与喷淋层的高度和喷嘴数量有关。运行中,扬程会随着泵的磨损而逐渐降低。
3. 电流
电机电流是监控泵运行状态的重要参数。电流的变化能够反映泵的工况变化:
- 电流增大:可能是浆液浓度升高、密度增大,或者泵内进入异物
- 电流减小:可能是泵内磨损严重、效率下降,或者吸入管路堵塞
- 电流波动:可能是泵内进入空气、发生气蚀,或者浆液液位不稳定
运行人员应定期记录电流数据,建立电流变化趋势曲线,及时发现异常。
4. 振动和温度
泵的振动和轴承温度是判断泵运行状态的重要指标。正常运行时,泵的振动值应在标准范围内,轴承温度一般不超过75°C。如果振动突然增大或轴承温度异常升高,应立即停机检查。
5. 浆液密度和pH值
虽然浆液密度和pH值不是泵本身的参数,但它们直接影响泵的运行状态:
- 浆液密度升高:泵的轴功率增大,电流升高,磨损加剧
- pH值过低:腐蚀性增强,过流部件腐蚀加快
运行中应严格控制浆液密度和pH值在设计范围内,既保证脱硫效率,又保护设备。
六、脱硫塔浆液循环泵的维护保养
正确的维护保养是保证脱硫塔浆液循环泵长期稳定运行的关键。以下是日常维护和定期检修的主要内容:
日常维护:
1. 巡检:每两小时巡检一次,检查泵的压力、电流、振动、温度、密封泄漏等情况,做好记录。
2. 润滑检查:定期检查轴承箱油位和油质,油位应在视镜的1/2-2/3处。润滑油一般使用齿轮油或机械油,每运行2000-3000小时更换一次。
3. 密封检查:机械密封的冲洗水应保持畅通,冲洗水压力应比泵出口压力高0.1-0.2MPa。发现密封泄漏量异常增大时,及时调整或更换密封。
4. 备用泵切换:每周切换一次备用泵,避免长期闲置导致锈蚀或卡涩。切换前应检查备用泵的状态,确认正常后再启动。
定期检修:
脱硫塔浆液循环泵的检修周期一般为1-2年,根据运行状况和磨损情况调整。检修时主要检查和更换以下部件:
1. 叶轮:检查叶轮的磨损情况,测量叶轮前后盖板和叶片的剩余厚度。当磨损量达到原厚度的1/3时,应更换叶轮。
2. 护套和护板:检查泵壳护套和前护板的磨损情况,磨损严重时更换。
3. 轴承:检查轴承的磨损和间隙情况,一般检修时同时更换轴承。
4. 密封件:更换机械密封或填料密封组件,检查冲洗水系统是否畅通。
5. 轴套:检查轴套的磨损情况,磨损严重时更换。
6. 联轴器:检查联轴器弹性块的磨损情况,必要时更换。
检修完成后,应进行盘车检查,确认转动灵活无卡涩。然后进行试运行,检查振动、温度、电流等参数是否正常。
七、常见故障与处理
脱硫塔浆液循环泵在运行过程中可能出现各种故障,及时准确地判断和处理故障,对于保证脱硫系统连续运行非常重要。
1. 流量不足或压力下降
可能原因:叶轮磨损严重、吸入管路堵塞、泵内进入空气、转速不足、排出管路阀门未全开、喷嘴堵塞。
处理方法:更换叶轮、清理吸入管路、排净泵内空气、检查电机转速、全开排出阀门、清理喷嘴。
2. 振动和噪音过大
可能原因:叶轮磨损不平衡、轴承损坏、联轴器不对中、地脚螺栓松动、泵内有异物、发生气蚀、基础刚度不足。
处理方法:更换叶轮并做动平衡、更换轴承、重新找正联轴器、紧固螺栓、清理泵内异物、改善吸入条件避免气蚀、加固基础。
3. 密封泄漏
可能原因:机械密封动静环磨损、弹簧失效、O型圈老化、冲洗水压力不足、密封安装不当、冲洗水水质差导致密封面磨损。
处理方法:更换机械密封组件、检查冲洗水系统、调整冲洗水压力、改善冲洗水水质、重新安装密封。
4. 轴承过热
可能原因:润滑油不足或变质、轴承损坏、泵轴弯曲、联轴器不对中、冷却水中断、轴承装配间隙不当。
处理方法:补充或更换润滑油、更换轴承、校正泵轴、重新找正联轴器、检查冷却水系统、调整轴承间隙。
5. 电机过载
可能原因:浆液密度过高、叶轮与泵壳摩擦、轴承损坏、泵流量过大、电压过低、联轴器对中不良。
处理方法:降低浆液密度、检查叶轮间隙、更换轴承、调整运行工况、检查供电电压、重新找正联轴器。
6. 泵体磨损过快
可能原因:材质选择不当、浆液浓度过高、泵转速过高、泵在偏离设计工况运行、浆液颗粒太粗。
处理方法:更换更耐磨的材质、降低浆液浓度、降低泵转速、调整工况点至高效区、检查浆液粒度。
八、脱硫系统中各类泵的配合
在完整的湿法脱硫系统中,脱硫塔浆液循环泵并不是孤立存在的,它需要与其他多种泵类设备配合工作,共同完成整个脱硫工艺流程。
1. 与脱硫循环泵的配合
脱硫循环泵和脱硫塔浆液循环泵经常被混用,但严格来说,它们是有区别的:脱硫塔浆液循环泵专门指吸收塔内部的浆液循环泵,而脱硫循环泵是更广义的概念,包括所有脱硫系统中循环浆液的泵。在实际应用中,两者通常指的是同一种泵。
脱硫塔浆液循环泵的主要任务是将吸收塔底部的浆液输送到喷淋层,完成气液接触反应。它是脱硫系统中流量最大、台数最多、能耗最高的泵。
2. 与石膏排出泵的配合
石膏排出泵(也是一种耐腐蚀料浆泵)负责将吸收塔底部的石膏浆液排出,输送到石膏旋流器进行脱水处理。脱硫塔浆液循环泵负责浆液在塔内的大循环,石膏排出泵负责将成品石膏从系统中排出。两者协同工作,既保证脱硫反应的连续进行,又保证石膏的正常生成和排出。
3. 与石灰石浆液泵的配合
石灰石浆液泵负责将石灰石浆液输送到吸收塔中,补充吸收剂。脱硫塔浆液循环泵将补充的石灰石浆液与塔内原有浆液充分混合,共同参与脱硫反应。石灰石浆液泵的流量较小,压力较低,通常选用耐酸碱化工泵或耐腐蚀料浆泵。
4. 与工艺水泵的配合
工艺水泵负责提供脱硫系统所需的工艺用水,包括喷嘴冲洗水、密封冲洗水、石膏滤饼冲洗水等。工艺水泵一般选用普通的耐酸碱化工泵,因为输送的是清水或低浓度废水。
5. 与压滤机专用进料泵的配合
在石膏脱水系统中,压滤机专用进料泵负责将石膏旋流器底流加压送入压滤机或真空皮带脱水机。脱硫塔浆液循环泵负责将石膏浆液从吸收塔输送到脱水系统,压滤机专用进料泵负责将石膏浆液加压送入脱水设备。两者在石膏脱水环节紧密配合。
6. 与耐腐蚀自吸泵的配合
耐腐蚀自吸泵在脱硫系统中常用于各种地下槽、地坑的排水,如事故浆液池、工艺水槽、废水收集池等。耐腐蚀自吸泵的自吸功能使其非常适合低位排水工况。而脱硫塔浆液循环泵安装在地面上,靠倒灌吸液,不需要自吸功能。
7. 与渣浆耐腐蚀泵的配合
在某些脱硫废水处理系统中,需要输送高浓度的固体渣浆,如脱硫废水污泥。这时就需要选用渣浆耐腐蚀泵,因为脱硫塔浆液循环泵的耐磨性能不足以应对高浓度、高磨蚀性的废水污泥。渣浆耐腐蚀泵和脱硫塔浆液循环泵在材质和结构上有相似之处,但应用侧重不同。
结语
脱硫塔浆液循环泵作为湿法烟气脱硫系统的核心设备,其运行的可靠性和经济性直接影响整个脱硫装置的性能。正确理解脱硫塔浆液循环泵的结构特点、材质选择和运行维护要点,对于提高脱硫系统的运行效率、降低维护成本、保证烟气达标排放具有重要意义。
在实际运行和维护中,应充分认识脱硫浆液的高腐蚀性和高磨蚀性特点,选择合适的材质和结构形式。同时,应注意脱硫塔浆液循环泵与脱硫循环泵、耐酸碱化工泵、耐腐蚀自吸泵、耐腐蚀料浆泵、渣浆耐腐蚀泵、压滤机专用进料泵等其他泵类产品的分工与配合,根据各环节的具体工况合理选型,构建高效可靠的脱硫流体输送系统。
随着环保标准的不断提高和脱硫技术的不断进步,脱硫塔浆液循环泵正朝着更高效率、更长寿命、更智能化的方向发展。新型耐磨耐腐蚀材料、高效水力设计、在线状态监测系统的应用,将进一步提升脱硫塔浆液循环泵的性能和可靠性,为燃煤电厂和工业锅炉的烟气脱硫提供更加优质的解决方案。
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湿法烟气脱硫(WFGD)是目前全球应用最广泛的烟气脱硫技术,在火力发电厂、钢铁厂、化工厂等燃煤或燃油锅炉烟气治理中占据主导地位。在湿法脱硫系统中,脱硫塔浆液循环泵是整个工艺的核心设备之一,其运行的可靠性直接决定了脱硫效率和系统的稳定性。本文将详细介绍脱硫塔浆液循环泵的结构特点、材质选择、运行参数及维护保养要点。
一、湿法烟气脱硫系统概述
湿法烟气脱硫技术以石灰石(或石灰)浆液为吸收剂,通过气液逆流接触,将烟气中的二氧化硫吸收并反应生成石膏,从而实现烟气净化。整个脱硫系统主要由以下几个部分组成:
1. 吸收塔
吸收塔是脱硫反应的核心设备,烟气从塔下部进入,向上流动;石灰石浆液从塔上部喷淋向下,气液逆流接触,二氧化硫被浆液中的碳酸钙吸收反应,生成亚硫酸钙和硫酸钙(石膏)。吸收塔通常采用空塔喷淋结构,塔内布置多层喷淋层和喷嘴。
2. 浆液循环系统
浆液循环系统是脱硫系统的"心脏",由多台浆液循环泵组成。每台泵对应一层喷淋层,将吸收塔底部的浆液加压输送到塔顶喷淋层,通过喷嘴雾化成细小液滴,与烟气充分接触反应。脱硫塔浆液循环泵的运行台数根据烟气负荷和脱硫效率要求自动调节。
3. 氧化空气系统
在吸收塔底部设置氧化区,通过氧化风机鼓入空气,将亚硫酸钙强制氧化为硫酸钙(石膏),使石膏结晶长大,便于后续脱水处理。
4. 石膏脱水系统
吸收塔底部的石膏浆液通过石膏排出泵输送到石膏旋流器和真空皮带脱水机,进行脱水处理,最终得到含水率低于10%的石膏副产品。
5. 吸收剂制备系统
石灰石粉加水制成石灰石浆液,通过石灰石浆液泵补充到吸收塔中,维持吸收塔内的pH值和液位稳定。
在整个脱硫系统中,脱硫循环泵和脱硫塔浆液循环泵是最核心的转动设备。其中,脱硫塔浆液循环泵负责将塔内浆液输送到喷淋层,是脱硫反应的关键动力来源。

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