國產高壓煤漿泵在煤化工領域的應用

摘 要：國內大型煤化工項目的不斷崛起，新工藝和新技術的不斷發展，給上游設備帶來了新的機遇和挑戰，其中關鍵大型設備國產化已經成為一個新的發展方向和主要手段，尤其是在石化行業國產化問題已經越來越引起國家的重視，技術進步也比較快。因此，大型關鍵設備國產化勢在必行。

關鍵詞：煤化工 高壓煤漿泵 國產化

中圖分類號：TQ545 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0092-02

1 煤化工市場的回顧與展望

近年來，我國能源化工產品的需求出現較高的增長速度，煤化工在我國能源、化工領域中已占有重要地位。隨著煤化工新工藝、新技術的發展，給上游設備行業提出新的挑戰，這也促進了煤化工裝備行業的技術進步。過去的一年是中國新型煤化工產業示范取得重要成果的一年。煤制烯烴與煤制油的工業化示范裝置運行取得新突破，煤制合成天然氣和煤制乙二醇示范裝置也處于積極推進過程中。在高油價和能源供應緊張的趨勢下，新型煤化工為未來中國的油氣資源補充和部分替代開辟了新方向，前不久國家發改委發布了要在云南、新疆、貴州、蒙古、陜西、山西等地選擇煤種適宜、水資源相對豐富的地區，重點支持大型企業開展煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇等升級示范工程建設，加快先進技術產業化應用。

2 高壓煤漿泵在煤氣化裝置中的重要性

在煤化工生產工藝系統中，隔膜泵是煤氣化裝置心臟設備，煤氣化工藝流程先進，技術要求高，而且生產過程中屬于連續性生產。而隔膜泵連續運轉率直接決定了整個氣化裝置能否正常生產。該類型泵的設計、制造涉及機械、電子、液壓、材料、橡膠密封等多學科技術，技術復雜，鑒于高壓煤漿泵必須要保證能長周期不間斷地連續穩定運行，一次短暫的停運都會帶來很大的經濟損失，故而高壓煤漿泵的選擇非常關鍵，性能高求很高，考慮到要使煤漿與傳動部位隔離，煤氣化裝置的高壓煤漿泵都選用隔膜泵，高壓隔膜泵技術較為成熟、目前被用戶廣泛選擇的有荷蘭GEHO、中色泵業、德國FELUWA等三家。高壓煤漿泵是煤氣化裝置的心臟設備（見圖1）。

3 國產高壓煤漿泵的工作原理以及技術參數

高壓煤漿泵是上世紀七十年代在往復式活塞泵基礎，增加隔膜室演變而來，實現了輸送介質與活塞的隔離，從而創造了一項 全新的先進輸送技術和設備。具有易損件壽命高、維修簡便、連續運轉效率高、運行成本低、高效節能環保等諸多新優點和新特點，高壓煤漿泵的結構型式是指活塞的單雙作用、活塞缸數、活塞的立式及臥式。隔膜泵有雙缸雙作用、三缸單作用臥式結構，多缸單作用立式結構等，常用的為雙缸雙作用、三缸單作用臥式結構。雙缸雙作用、三缸單作用隔膜泵，均由傳動系統、動力端、液力端、液壓輔助系統、進出料補償系統、控制系統組成。

高壓煤漿泵的技術參數是指基本性能參數、連續運轉率及易損件壽命、輸送介質及運行工況參數。

（1）基本性能參數是指輸送的流量、吸入壓力、排出壓力、電動機功率及調速性能、泵的重量、泵的外形尺寸等。

（2）連續運轉率是指泵的工作制及效率。

（3）易損件壽命是指橡膠件及閥件等的壽命，這兩個參數是相互關聯的。

（4）輸送介質參數是指所輸送的介質的密度、粒度、粘度、酸堿性、溫度等。

（5）運行工況參數涉及隔膜泵選型的經濟性、合理性。

合理選擇輸可靠、經送泵型是保證整個工藝系統濟運行的關鍵，應具體考慮如下因素。

（1）輸送介質的重度、粒度、介質的濃度、溫度、磨蝕性。

（2）泵型對管路運行工況變化的適用性。

（3）泵的吸入性能及效率、安全可靠性。

另外高壓隔膜泵的正常穩定運行對所處工況是有嚴格的要求，其條件為：嚴格的粒度分布；介質的兩相流特性；吸入性能條件及吸入、排出的壓力脈動；多臺泵時的峰值疊加問題等。

4 中色品牌高壓煤漿泵在中石化南化公司的應用

南化公司合成氨部煤氣化裝置在石化（煤化工）系統的同類裝置中具有代表性。裝置現有兩套煤氣化爐，操作壓力達8.5 MPa（為目前國內、外最高壓力），操作溫度為1250 ℃～1300 ℃。單爐產氣能力能滿足日產1000 t（30萬噸/年）合成氨系統的需要。合成氨系統是全公司最重要的一套生產系統，工藝流程長，其運行情況直接影響到公司生產全局，一次系統停車損失在500萬元以上。由于高壓煤漿泵不能在線切換，生產過程中，高壓煤漿泵的瞬間的停運，將造成3200單元（氣化工序）及后繼的300單元（CO變換工序）、400單元（低溫甲醇洗工序）、500單元（液氮洗工序）、600單元（氨合成工序）全系統跳車。因此南化公司對煤漿泵制造廠家的選擇極為重視，在泵的選購工作中，公司領導親自參與，經過了認真地考查和篩選，最終選定了2家煤漿泵制造廠。分別為荷蘭GOHE公司和中色泵業公司各簽訂了一臺高壓泵。按公司原構想：GEHO泵為首選運行泵；因2006年時中色泵業泵業績多在礦業行業，在高壓煤氣化裝置尚無業績，故作為備選，公司對煤漿泵制造廠家的選擇極為重視，在泵的選購工作中，公司領導親自參與，經過了認真地考查和篩選，最終選定了2家煤漿泵制造廠，其中一家為荷蘭GOHE公司，一家為中國有色（沈陽）泵業有限公司。其中，與GOHE公司簽訂了一臺高壓泵；與中國有色（沈陽）泵業有限公司簽訂了一臺高壓泵，兩臺低壓泵。這是南化公司在國內、外高壓煤氣化系統首次選用中國制造的煤漿隔膜泵，并在高壓煤漿泵設備的國產化研制過程中，發揮了積極的作用。此前，高壓煤漿泵長期為國外品牌所壟斷

中色泵業高壓煤漿泵投入運行后，設備運行工況正常，可以長周期穩定運行，累計運行時間為21900 h，經過一年來的多次運行檢驗，可以滿足（8.5 MPa）煤氣化裝置的生產要求。生產過程中，該泵的故障率較低。

經過六年多來使用情況出乎意料：兩臺煤漿泵的導致裝置停車的次數累計統計比為GEHO泵∶中色泵業泵=7∶3。

中色泵業高壓煤漿泵在泵進口管線的尺寸設計上值得肯定，運行期間泵的主電機電流穩定，而進口泵在運行期間曾多次出現大的電流波動和堵轉，造成跳車；此現象與進口泵的進料管線的尺寸設計不妥有關，現已按中色泵業煤漿泵的修改進口管線，修改后，其主電機的電流波動和堵轉的現象消失。高壓煤漿泵的型號（見圖2）。

5 結語

國產高壓煤漿泵有廣泛、良好的使用業績，技術成熟。國產化技術可行，沒有風險，相對進口高壓煤漿泵在費用、運輸、備品備件、技術交流和技術服務上具有較大的優勢，如果能在精加工、外觀設計等方面作進一步的改進，將在國內、外具備更大的市場競爭力。

參考文獻

[1]外商投資產業指導目錄[M].2011年修訂.

[2]中國煤化工月報.

[3]毛邵融.8000m3/h等級以上特大型煤化工空分設備國產化可行性研究.

[4]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2006.