脫硫漿液泵改造實踐分析

王喜林，陳 凱，魏 鵬

(中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

0 引言

某發電公司2×600 MW超臨界機組，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，2套煙氣脫硫系統于2009-05-01正式投入運行。脫硫系統的漿液循環泵選用澳大利亞WARMAN產品，存在進口備件維護成本較高、采購周期較長的問題；石灰石漿液泵、石膏排出泵及吸收塔地坑泵均選用湖南遠通泵業有限公司產品，存在磨損腐蝕嚴重，故障頻繁現象。故該發電公司分別對其進行了改造。

1 漿液循環泵備件國產化改造

澳大利亞WARMAN漿液泵泵殼采用非金屬材料襯里技術，中分結構，重量較輕；葉輪采取開式金屬結構，直徑1.06 m；軸承采取托架支撐，可以軸向調節，可采取前端后端拉出2種拆卸方式，方便靈活。

1.1 漿液循環泵磨損情況及原因分析

2010年5月，該發電公司在機組檢修期間對1號機組1～3號進口漿液泵磨損情況進行了檢查，發現其葉輪、襯膠體、護套均有不同程度磨損(見圖1)，其中揚程最高的3號泵磨損最為嚴重。利用解體機會，該發電公司與國內某大型水泵企業共同對葉輪及護套材質的化學成分及機械性能進行分析。根據分析結果，知該泵材質耐腐蝕性能較好，但耐磨及耐沖刷性能較差，且入口濾網采用玻璃鋼材料，易造成塊狀碳酸鈣板結堵塞形成汽蝕，加速過流部件損壞。

圖1 進口漿液泵磨損情況

1.2 備件國產化改造

2009年投運初期，該發電公司購買了少部分原廠備件，采購周期長達1年且價值高達100多萬。為降低生產成本，該發電公司決定實施葉輪及護套備件國產化改造。

1.2.1 葉輪

(1) 材質。葉輪采用Cr30A材質，其金相組織為奧氏體+鐵素體+粒狀共晶碳化物+二次碳化物。金相組織的雙相基體中含大量易鈍化和抗孔蝕性良好的合金鉻、鉬、銅等金屬，由雙相基體賦予材料的耐蝕性，在含有氯化物1.0×105ppm且pH值為4的70 ℃硫酸溶液中，腐蝕速率為0.5 mm/a。同時，分布于晶間的含鉻碳化物和沉淀于基體上的二次碳化物，賦予了材料優良的耐磨性能。

(2) 鑄造工藝。葉輪采用潰散性極好的亞仕蘭樹脂砂造型工藝，減小鑄件收縮應力；鋼水采用多內澆道分散引入，避免應力集中；內澆道上設計有斷裂線，在鑄件冷卻收縮應力作用下，首先在斷裂線處發生斷裂，使鑄件與橫澆道分開，從而避免收縮受阻使鑄件產生裂紋；澆注系統采用鋼水過濾技術，避免夾渣缺陷。

1.2.2 護套

護套采用引進法國奧特·桑伯爾(H·S)技術公司的超低碳含氮雙相不銹鋼26.05N，即CD4MCu+N。金相組織為奧氏體+鐵素體+析出相，既有奧氏體不銹鋼的優良韌性，又有鐵素體不銹鋼較高的強度和耐氯化物腐蝕性能。由于在材料中加入了氮，并在熱處理時將銅游離，故提高了材料的強度和硬度，使材料更耐磨損、更耐腐蝕。

1.2.3 濾網

將3 075 mm×2 060 mm玻璃鋼濾網更換為26.05 N雙相不銹鋼濾網，并將孔徑由22 mm擴大至23.5 mm。

1.3 改造效果

葉輪和護套備件國產化改造后，其價格僅為進口備件的1/3。2011年9月，該發電公司將其安裝至1A，2B漿液循環泵中。經過近2年的觀察，發現其運行效果與進口備件相當；更換后的濾網無堵塞、腐蝕現象。

2 石灰石漿液泵、石膏排出泵過流部件改造

2.1 磨損情況及原因分析

2010年5月，在對累計運行150天的石灰石漿液泵、石膏排出泵的解體檢查中，發現其前后端蓋表面布滿麻坑，葉輪外邊緣磨損嚴重，泵殼體幾乎磨穿(見圖2)。咨詢廠家后，發現葉輪及端蓋材質為KT49，用金相分析儀對材質分析，得知該泵過流部件耐腐蝕性較好，但耐磨性和耐沖刷性較差。該泵入口設置濾網，易產生抽空、汽蝕現象；在實際運行中，因電除塵效果較差、廢水系統投運不及時導致漿液指標超標，加速了磨損。

2.2 改造方案

（1） 取消泵入口濾網，降低產生汽蝕的可能。

（2） 將定頻改為變頻，不僅節約用電還可根據用量需求調整轉速，以減少磨損和沖刷。

（3） 將葉輪KT49材質改為國內某大型渣漿泵廠家研發的GLH-5材質，其價格相對具有一定優勢，成分主要為高Cr+Ni、Cu、Mo。選用高Cr，保證鋼的耐蝕性能；Ni是奧氏體形成元素，與Cr配合能起到更好的作用；Cu對材料表面起保護氧化膜的形成作用；Mo是一種對氯離子具有選擇性的抗蝕元素。熱處理后，其金相組織為相對細小的鐵素體，基體上彌散分布大量的碳化物。

圖2 國產漿液泵磨損情況

此外，在運行中每日對漿液品質進行化驗分析，發現酸不溶物超標，及時調整。

2.3 改造效果

自2011年4月投入運行后發現，GLH-5材質的沖刷磨損腐蝕速度較KT49材質明顯緩慢。但取消濾網后，因葉輪有前后蓋板，易造成流道堵塞現象的發生。

3 地坑泵改造

3.1 運行情況及原因分析

1，2號吸收塔地坑泵及制漿區地坑泵均為立式長軸單級離心液下泵，設計流量40 m3/h，揚程30 m。其泵軸長度約3.3 m，泵軸直徑80 mm，中部及底部各設計1處尼龍導軸承定位，上部由2套滾動軸承承受推力及定位。

自投運以來，平均3個月需吊出進行1次大修，運行可靠性極差。每次解體檢查均發現導軸承及泵軸等零部件有不同程度磨損腐蝕(見圖2(d))，分析原因如下。

(1) 制漿區地坑深度3 m，所用地坑泵泵軸為加長軸，軸長約3.3 m,軸直徑80 mm。在加工過程中，同心度不易控制，且軸剛性不足，運轉中產生的撓度無法有效吸收，從而引起擺動導致導軸承磨損，同時也造成軸頸磨損。

(2) 設計吸入口與底部距離為1.5～2倍吸入口直徑。當底部淤積物密度較大時，輕則過載，重則無法啟動。

(3) 因地坑泵葉輪、泵殼、導軸承座等另件均在腐蝕性液體中長期浸泡，漿液酸堿度的變化和SiO2等酸不溶物的存在也加劇了金屬腐蝕和磨蝕。

3.2 改造方案

為徹底解決地坑泵故障頻繁現象，2012年3月，該發電公司對地坑泵提出了多項改造方案并進行對比分析(見表1)。

表1 地坑泵改造方案

根據綜合性能及費用情況，該發電公司嘗試采用國內新開發研制不久的碳化硅復合材料立式泵，該泵主要具有以下特點：

(1) 結構簡單、運轉可靠、維護少、葉輪為半開設計、無機械密封、價格低廉；

(2) 泵體、葉輪、泵蓋采用35 % SiC、超高分子量聚乙烯、特種玻璃纖維等材料高溫燒結、高壓模壓而成，具有耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、自潤滑等綜合性能；

(3) 采用剛性轉子，泵軸長1.9 m，直徑92 mm，無套軸支撐，對于空轉不敏感。

3.3 改造效果

2012年4月至2013年5月，該發電公司先后對1，2號吸收塔及制漿區地坑泵進行改造，改造后的地坑泵運行狀態穩定，無任何故障出現。

4 結論

(1) 因脫硫漿液內含有約20 %的固體顆粒及10 000～15 000 mg/L的Cl，故漿液泵的過流部分會受到沖刷磨損及腐蝕。無論選用金屬材質還是SiC復合材料，只有同時增強過流部件的耐磨性及耐腐蝕性，才能延長脫硫漿液泵使用壽命。

(2) 該發電公司通過近幾年對脫硫泵不同形式的改造，不僅延長了脫硫泵的使用壽命，而且減少了生產成本，年節約備件成本約100萬。

(3) SiC復合材料脫硫泵為國內開發不久的新型脫硫泵，具有結構簡單、維護量少、壽命較長、價格低廉的特點，對于促進脫硫漿液泵國產化、提高電廠經濟效益有一定推廣價值。

1 劉彥春．火電廠煙氣脫硫系統用泵的研制及應用效果[J].機械研究與應用，2005，18(2)：91-93.

2 王乃華．石灰石/石膏濕法煙氣脫硫金屬漿液循環泵國產化研究及實踐[J]．電力環境保護， 2005，21(2)：4-7.

3 李 涌．高鉻鑄鐵抗磨、耐熱、耐蝕性能的研究[J]．云南冶金， 2005，34(6)：50-52.