陶瓷襯里泵在純堿行業的推廣應用

王 建，蔡家帥

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

技 術 討 論

陶瓷襯里泵在純堿行業的推廣應用

王 建，蔡家帥

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

新型陶瓷襯里泵在淮安堿廠氨鹽水系統使用效果良好,本文主要結合設備使用的情況對其關鍵技術進行探討，分析使用特點及技術優勢。

陶瓷襯里泵；技術特點；純堿制造；氨鹽水；應用

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠2011年2月份建成投產，其一期設計生產能力為年產純堿30萬t，通過 50萬t填平補齊技術改造實施，目前裝置純堿生產能力達到52萬t。面對日益競爭激烈的市場環境，降本增效是每個純堿企業生產中工作主線。隨著生產和制造技術的不斷發展,采用高效節能的新設備、耐腐蝕的新材料以及各種先進的新技術能有效的降低生產成本，對企業生產和技術改造起到了重要作用。

我廠于2015年7月份在重堿車間蒸吸工序氨鹽水系統安裝使用一臺新技術、新材料的陶瓷襯里泵用于生產，與傳統的離心泵相比具有耐磨損耐腐蝕、高效節能、大流量、運行平穩、維護簡便等特點，為生產的正常運行,降低消耗,增加效益都起到了重要作用,在這里就我廠新型陶瓷襯里泵使用的情況對其關鍵技術進行探討，分析使用特點及技術優勢。

1 堿廠鈦泵的使用情況

鈦泵是現如今堿廠氨鹽水系統普遍應用的堿泵之一。主要用于輸送中和水、成品氨鹽水、預熱母液等腐蝕性較強，且具有不同程度的顆粒、易沖刷的介質。 目前我廠重堿車間使用的鈦泵數量有17臺，型號及具體的參數見表1。

表1 淮安堿廠使用的鈦泵

鈦泵在制堿工藝中應用已十幾年,現將我廠重堿車間近5年鈦泵使用情況優缺點進行整理。

1.1 鈦泵主要優點

1)加工件的刀紋至今清晰可見,就足以說明其殼體和葉輪等主要零部件耐制堿過程中各種介質的腐蝕、沖刷、磨損；

2)結垢率低,不易堵塞,表面也無被大氣腐蝕現象；

3)過流面積為全鈦, 故障率相對較低，維修工作量小減輕了維修工人的勞動強度。

1.2 鈦泵主要缺點

1)由于鈦材價格較高,且制造加工難度較大，所以泵的價格也高,前期一次性投資費用較大 ;

2)在流量小時,泵振動較大,不能保證泵的運行精度，易出現故障；

3)葉輪螺母易脫落,多次導致電機跳停、葉輪磨損、軸斷裂等設備故障，影響設備的正常運行，特別是在停開泵時,背帽經常脫落,泵要打開檢修；

4)我廠使用的鈦泵為填料式密封，填料密封的軸套、填料易磨損。停車后不能自鎖,因此在泵出口閥內漏的情況下,停車后在填料部分有外漏。正確的使用方法應停車后將填料進行緊固, 開車時松動一下,運轉正常后再緊固一下；

5)鈦泵的葉輪、軸套、葉輪螺母為鈦材質，備品備件價格比較昂貴，維護費用較高。

2 陶瓷襯里泵概況

隨著材料制備工藝和復合材料技術的發展，陶瓷材料的脆性大大改善，具有高強、高韌、高硬，耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的性能，特別適用于輸送有磨損和腐蝕性的流體。我廠于2015年7月份在重堿車間蒸吸工序成品氨鹽水系統安裝使用一臺新技術、新材料的陶瓷襯里泵代替鈦泵用于生產。經10個月的運行試用,檢查該泵使用效果良好結垢率低,不易結疤，操作方便,維護簡單,運行平穩，抗腐蝕、耐磨損方面優于鈦泵。

2.1 金屬+陶瓷襯里泵主要技術指標

泵的具體參數：

流量Q=400 m3/h

揚程H=55 m

效率 >72%

轉速n=1 480 r/min

電機功率 132 kW

軸功率 91.3 kW

介質 成品氨鹽水

介質溫度 <200 ℃

圖1 ACP-TL150-55性能曲線圖

2.2 陶瓷襯里泵技術特點

ACP-TL型金屬+陶瓷襯里泵是大流量、低揚程、高效率的離心泵，特別適用于輸送強磨損、強腐蝕性的介質。它的核心技術是利用陶瓷-金屬復合制造技術，基于金屬泵高效水力模型采用CFD計算分析平臺修正因加襯陶瓷而改變的水力尺寸，并保證液體介質內部流動的順暢性，減少流動損失，使之能始終處于高效、經濟的運行狀態。陶瓷襯里泵，金屬外殼與內襯碳化硅為一體，葉輪為內嵌金屬骨架的整體碳化硅。ACP-TL型金屬+陶瓷襯里泵總體運行良好，性能完全滿足運行工況要求，各項性能指標比較穩定。同時設備運行平穩可靠，振動、噪音指標完全達到標準的規定要求，耐腐蝕、耐磨蝕的效果和效率指標明顯優于與同類金屬泵，效果滿意。陶瓷襯里泵結構簡圖如圖2。

1.蝸輪殼 2.抗磨層 3.腔體 4.葉輪 5.泵蓋 6.填料函體 7.軸承箱圖2 陶瓷襯里泵結構簡圖

2.2.1 陶瓷襯里

陶瓷襯里泵襯采用優化設計和特種制造加工工藝。泵殼體和泵蓋內襯均采用碳化硅陶瓷，外用金屬鎧裝，泵整體可靠性高、安全性好、拆裝方便。陶瓷材料的特殊配料和工藝，保證了金屬殼體與陶瓷內襯融為一體，結合緊密牢固。

2.2.2 陶瓷葉輪

葉輪為內嵌金屬輪轂結構，外復碳化硅陶瓷材料整體制造，從根本上保證了葉輪機械強度和耐磨蝕、耐腐蝕性能。葉輪可以做軸向調節，保持葉輪在泵腔中的合理位置，從而保證泵的運行始終處于高效穩定狀態。

2.2.3 泵設計采用后拉式結構

檢修時方便葉輪、密封和軸組件的拆裝，無須拆卸整泵。軸承采用浸油潤滑，保證運轉穩定。軸承部件由軸承托架和軸承體構成，軸承體可在軸承托架上做軸向移動，便于調節葉輪的間隙和位置。

3 陶瓷襯里泵與金屬泵的比較

淮安堿廠重堿車間成品氨鹽水系統現使用的三臺成品氨鹽水泵，兩臺綠色為鈦泵，藍色為陶瓷襯里泵。陶瓷襯里泵于2015年7月16日投入使用，現根據實際使用情況從節能降耗、前期費用投入、日常維護檢修方面與同類型金屬泵進行全面比較分析。

3.1 電能消耗比較

蒸吸工序原成品氨鹽水系統需同時開兩臺型號為8TB-9(II)-FQ ,電機功率為90 kW,流量為300 m3/h鈦泵才能滿足生產。現開一臺型號為ACP-TL150-55,電機功率為132 kW，流量為400 m3/h陶瓷襯里泵完全滿足生產需要。去除停產檢修每年按350天運行時間計算節省的電耗：

Q=(90+90-132)×24×350=201 600 kW·h

3.2 前期費用的投入比較

表2 陶瓷襯里泵與堿行業普遍使用的鈦泵、鑄鐵泵費用比較

3.3 日常維護檢修比較

3.3.1 耐磨性比較

在相同的工況下，碳化硅陶瓷材質的葉輪運轉7 200 h，磨損情況如圖3(a)，雙向不銹鋼材質的葉輪運轉6 800 h，磨損情況如圖3(b)，鈦材質的葉輪運轉7 000 h，磨損情況如圖3(c)。

圖3 磨損情況

在相同的工況下，同樣運轉 7 200 h，陶瓷材質的耐磨板磨損情況如圖4(a)，雙向不銹鋼材質的耐磨板運轉6 800小時磨損情況如圖4(b)，鈦材質的耐磨板運轉 7000 h，磨損情況如圖4(c)。

圖4 磨損情況

經與鈦材質和雙向不銹鋼兩種材料分別制造的設備比較可知，陶瓷材料制造明顯優于雙向不銹鋼材質制造，同時與鈦材質制造耐腐蝕、耐沖刷優良性能相當。陶瓷材料制造不僅滿足了耐磨耐腐蝕性要求，也保證了與傳動軸的連接牢固可靠。葉輪前后蓋板及葉片加入金屬芯骨，保證葉輪機械強度和耐磨損、耐腐蝕性能，可達到金屬泵所不及的使用壽命，具有較強的適應能力。

3.3.2 日常維修經濟效益

陶瓷襯里泵設計采用后拉式結構。與普通的離心泵相比較安全可靠，故障率低，同時檢修時更方便，葉輪、密封和軸組件的拆裝，無須拆卸整泵，這種設計減少檢修工的檢修工作量與檢修強度。經我車間ACP-TL150-55陶瓷襯里泵10個月使用的情況記錄，陶瓷襯里泵的故障率明顯低于全金屬泵，減少設備檢修頻次，更保證生產系統的穩定運行。

陶瓷襯里泵陶瓷部件受到損傷時，可根據情況在現場或返回制造廠進行修復，無需對整個部件進行報廢處理，大大節省了費用。陶瓷襯里泵的使用壽命和再修復性能是全金屬泵不可比的，它不僅帶給堿廠安全運行的保障，而且有利于降低維護和運行成本。我們相信這將為堿廠帶來不可估量的經濟效益。

綜上所述陶瓷襯里泵獨特的耐磨損、耐腐蝕性，結合我廠蒸吸工序氨鹽水系統上使用的ACP-TL150-55陶瓷襯里泵情況了解，其不僅具有金屬泵所無法比擬的長壽命和較寬的適用范圍，而且在節能降耗、減少維護、降低運行費用等方面具有極其明顯的優勢。在面對日益競爭激烈的市場環境，降本增效是每個純堿企業工作重點，新型陶瓷襯里泵在純堿行業推廣應用還是有廣闊的前景。

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[3] 王寒,王其貞.我廠鈦泵、鈦閥使用情況總結[J]. 純堿工業，1996(1)

TQ114.15

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1005-8370(2017)01-09-04

2016-06-06

王建(1970—)，北京財貿學院畢業，機械設計及自動化專業，助理工程師?，F任江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠重堿車間設備主任。