氯堿生產中循環水泵葉輪節能改造

2015-06-15 02:44:00葉得強朱伯麟楊汝蕓

中國氯堿 2015年2期

葉得強，朱伯麟，姜錦，楊汝蕓

（金川集團股份有限公司化工廠，甘肅金昌737100）

金川集團有限公司化工廠20 萬t/a 離子膜燒堿（一期）系統于2009 年11 月建成投產，整套裝置循環水系統配備2 臺立式斜流泵（開1 備1）為系統各機組、換熱器等換熱設備提供循環冷卻水，循環水泵的主要參數為：流量6 900 m3/h；揚程50 m；轉速：590 r/min；軸功率：1 099 kW；效率：85.5%；循環水泵配套電機功率：1 300 kW；額定電壓：10 kV；額定電流98.7 A；轉速590 r/min。

1 設備現狀

由于下游耗氯裝置運行不穩定，導致燒堿（一期）系統長時間處于低負荷運行狀態，車間對系統中使用循環水設備的設計水量進行了詳細統計，循環水總需求量共計6 250.8 m3/h，見表1。在低負荷運行時，蒸發裝置停止運行，整流系統運行3 套，化鹽水換熱器、陰極液冷卻器、放空氣冷卻器、冷凝水換熱器等設備未使用冷卻工況，此狀況下系統實際循環水需求量最大為3 698.4 m3/h，遠遠低于循環水泵的設計流量，由于斜流泵無法通過出口閥門調節流量，造成了能耗的增加。

2 改造措施

為實現循環水泵的節能目的，常用的葉輪改造方法有以下3 種。

2.1 切割葉輪

眾所周知，切割葉輪外圓直徑可以降低水泵的流量和揚程，從而降低泵的運行功率，達到節能的目的，這個是最簡單的方法。根據切割定律，切割前后的流量、揚程、功率關系如下。式中，Q1、H1、P1為葉輪直徑D1時的流量、揚程、功率；Q2、H2、P2為葉輪直徑D2時的流量、揚程、功率；

表1 20萬t/a離子膜燒堿系統循環水用量統計

根據現場循環水的實際需求流量（取1.15 的余量系數）則流量為4 260 m3/h，葉輪直徑D1=1 245 mm。計算得出：D2=768.65 mm，H2=19 m。但在滿足流量的同時，由于葉輪切割量過大，造成揚程無法滿足系統要求，此方法不適合現場實際情況。

2.2 變頻節能改造

變頻的主要工作原理是利用變頻改變驅動電機的頻率，降低電機的轉速，繼而減小泵的輸出流量來實現節能目的。變頻節能改造的優點是在生產過程中，當生產負荷降低時，系統所需流量減小，變頻電機可以通過降低電機轉速來減小泵輸出流量，這樣電機的負荷也隨之減小。根據泵的性能曲線，該泵輸出流量為4 260 m3/h 時，泵揚程約為70 m，效率75%左右，此時泵軸功率：

可以看出,如果變頻改造，泵的流量降低、揚程上升、效率下降，輸出功率降幅甚微，節能效果不明顯，考慮到其節能效果和變頻投資，此方法亦不適合現場實際情況。具體性能曲線見圖1。

圖1 泵的性能曲線圖

2.3 重新設計更換葉輪

為了降低改造成本，在不改變泵其它零部件尺寸（主要是葉輪處軸徑不變）的條件下，按軸徑的要求進行性能換算。40LBSB-50 立式斜流泵的原型泵是C720-N 模型，原型泵的參數為：QM=6 952 m3/h，HM=68.2 m，η=85.9%，n=590 r/min，葉輪外徑1 297 mm。40BLSB-50 是在原型泵的基礎上對葉輪外徑進行切割后滿足設計需求的。而現場實際需求的參數要求為：QP=4 260 m3/h，HP=50 m，n=590 r/min；首先計算泵的比轉速。