低溫甲醇洗冷態(tài)泵機封防凍裝置簡介

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(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽 臨泉 236400)

1 背景情況

安徽晉煤中能化工股份有限公司航天爐(HT-L)粉煤加壓生產(chǎn)系統(tǒng)采用低溫甲醇洗凈化。低溫甲醇洗崗位的主要任務(wù)是用精甲醇在低溫下吸收原料氣中的CO2、H2S、有機硫(COS、CS2)、水及其他雜質(zhì)，使原料氣得到凈化；同時分離出純度98%以上的CO2氣供尿素使用；分離出H2S濃度25%以上的酸性氣供硫酸崗位使用；吸收后的甲醇經(jīng)過減壓閃蒸、氮氣汽提、熱再生后循環(huán)使用。

低溫貧甲醇吸收液由裝置中各低溫泵提供循環(huán)動力，備用的低溫泵又要始終有一股低溫甲醇流過，使其處于冷態(tài)備用狀態(tài)。這些備用泵的機封蓋和泵軸由于與低溫液體接觸，在熱傳導(dǎo)的作用下，其表面溫度都在零度以下(基本上是-25～-40 ℃)，大氣中的水蒸氣極易在上面冷凝并結(jié)冰，常常造成機封蓋和泵軸凍結(jié)在一起，使冷態(tài)備用泵處于無法備用狀態(tài)，這樣導(dǎo)致低溫泵組出現(xiàn)結(jié)冰抱軸現(xiàn)象，設(shè)備不能備用。若運行泵出現(xiàn)故障，備用泵開不起來，極易造成停車事故的發(fā)生，給裝置安全生產(chǎn)帶來極大的隱患。

2 具體改造措施

根據(jù)低溫甲醇洗冷泵的特點，我們設(shè)計了一種防止低溫泵機封蓋和泵軸結(jié)冰的裝置。裝置由來自界區(qū)外露點溫度為-60 ℃的儀表用空氣、管線、控制氣量閥門、倒U型干燥空氣吹出裝置組成。其特點是，倒U型吹出裝置內(nèi)側(cè)設(shè)置多個吹出小孔，共三列，互為斜45°對稱排列分布，U型裝置彎中心位置小孔孔徑為2 mm；各個小孔中心線對稱分布于U型裝置的兩豎直管線上。通過閥門控制，使空氣源源不斷地通過倒U型小孔對機封吹掃。由于空氣的沖擊，泵軸與機封上的冷接觸減少，這樣就不會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。裝置示意如圖1。

圖1 防結(jié)冰裝置示意

改造于2010年5月完成。根據(jù)季節(jié)情況、空氣濕度和溫度的變化，通過閥門調(diào)節(jié)吹出干燥空氣量，達到既保證不結(jié)冰又節(jié)約空氣的目的(本裝置用的干燥空氣來自其他工段，綠色低碳)。干燥空氣不斷從倒U型裝置小孔內(nèi)均勻吹出，從而在機封和泵軸表面形成一層干燥空氣覆蓋物，有效隔離周圍濕空氣，防止大氣中的水蒸氣在其表面冷凝和結(jié)冰。實踐證明，機封和泵軸再也沒有出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，從而保證了低溫甲醇洗各低溫泵的安全穩(wěn)定運行。改造前后對比如圖2、3。

圖2 改造前泵示意

3 發(fā)明點或創(chuàng)新點

據(jù)此，我公司申請了“防止低溫泵機封蓋和泵軸結(jié)冰裝置”專利，并于2012年12月26日由國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)為實用新型專利，專利號為ZL201220199089.5。

圖3 改造后泵示意

本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單、投資少、運行費用低。經(jīng)過實際生產(chǎn)運行檢驗，能有效防止備用泵機封蓋和泵軸結(jié)冰。

4 與當(dāng)前國內(nèi)外同類研究、技術(shù)的比較

目前，國內(nèi)化工生產(chǎn)企業(yè)對于低溫泵防結(jié)冰沒有可靠的措施，基本上是發(fā)現(xiàn)機封與泵軸結(jié)冰抱軸后，及時用蒸汽或熱水來化冰，這樣易使機封受冷熱交匯的影響，以致于縮短機封的使用壽命，同時如果處理不及時還會造成更大的影響。本裝置能保證低溫泵的穩(wěn)定可靠備用，這樣極大地改善了低溫運轉(zhuǎn)設(shè)備結(jié)冰的難題。

5 應(yīng)用推廣情況

安徽晉煤中能化工股份有限公司HT-L一、二期生產(chǎn)系統(tǒng)低溫甲醇洗各臺低溫泵于2010年5月改進，改進后運行情況良好，可以保證低溫泵安全有效備用。它給國內(nèi)低溫泵防結(jié)冰技術(shù)帶來了希望。從總體來看，該防結(jié)冰裝置將有可觀的應(yīng)用市場，具有很大的推廣應(yīng)用前景，這對我國冷態(tài)泵防凍的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

6 安全性分析

改進后我們對低溫泵的備用及倒泵運行狀況進行了詳細觀測，使用該吹冰裝置可以有效防止低溫泵結(jié)冰現(xiàn)象發(fā)生。從幾年的運行情況來看，裝置基本穩(wěn)定可靠，改變了開車初期低溫泵頻繁抱軸現(xiàn)象的被動局面。裝置運行良好，安全可靠。