離心泵密封水無動力回收系統研究

劉加樹

摘 要：造紙法煙草薄片生產中，離心泵在工作過程中會消耗大量的密封水，結合再造煙葉生產工藝設備現有的特點，設計出離心泵密封水無動力回收系統，對生產過程中離心泵密封水進行及時回收，同時系統具有的自動沖洗功能防止了過濾器堵塞，減少了過濾器清洗次數，節約了水資源的消耗，降低了生產成本。

關鍵詞：密封水 無動力 離心泵 回收

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0084-02

在造紙法煙草薄片生產設備中，許多設備都需要密封水，如離心泵、磨漿機等，離心泵密封水的作用是不讓給水泵內的漿料通過軸與密封件之間的間隙外泄，密封水也對軸承起著冷卻的作用。密封水防止主軸與盤根直接摩擦，引起盤根的損耗，起著潤滑的作用。大量密封水的使用會消耗大量的水資源，增加了生產成本。

1 現有存在問題

有些設備的密封水中由于在使用過程中會摻雜物料，不能回收使用，如磨漿機、疏解機密封水。但是有些設備密封水水質幾乎沒有變化，如離心泵密封水。離心泵裝有采樣密封水流量計，密封水流量計能調整密封出水壓力和流量，壓力為0.2 MPa，流量為2 L/min。按照現在造紙法薄片工藝流程，有3段離心泵需要使用密封水約45個點。這45個密封水點每天需要消耗近20 t的清水。這些密封水基本上都是直接排放，造成了水資源的嚴重浪費，同時也增加了污水處理量。

2 系統設計

在再造煙葉生產車間一般離心泵在地面一樓，清水池在二樓，清水池進水口距離一樓地面高度為10 m左右。密封水出口水壓為0.2 MPa，考慮在有一定管路壓力損耗的情況下，從離心泵出口密封水依靠自身的壓力完全能流入清水池。利用現場設備環境自身的特點，設計出離心泵密封水無動力回收系統。整個系統由視鏡、電磁閥、溢流管、止回閥、水過濾器、控制器、管道等組成。

3 硬件實施

離心泵密封水無動力回收系統見圖1。泵密封點連接支路管道。支路管道是由3路管道組成：一是萃取段管道，二是制漿段管道，三是蒸發濃縮段管道。在密封水出口安裝透明視鏡，能及時觀測每個密封點水流動情況，在每一段匯總管路上裝有止回閥，防止幾個段密封水相互串流。3個支路管道密封水匯集到主路管道，在主路管道上裝有電磁閥和水過濾器。過濾器前后裝有電磁閥，具有自動沖洗功能。為了防止堵塞造成密封水排不出，在主路管道中裝有溢流管。

離心泵密封水無動力回收系統的工作原理是：離心泵密封水從密封水流量計出口流出，由密封點通過視鏡，流入各支路管道。由3路支路管道經過止回閥流入主路管道道。在主路管道中經過電磁閥進入水過濾器，水過濾器過濾掉水顆粒雜質。當管路堵塞時，主管路中的水通過溢流管流出，防止對離心機造成的損害。過濾器前后電磁閥由控制器進行控制，使得過濾器具有反沖洗功能。當出口和入口壓力達到一定差值時或過濾器連續工作到規定時間時，過濾器入口電池閥和出口電池閥關閉，沖洗電池閥和排污電池閥打開。密封水不能正向從過濾器流過，密封水在過濾器反向流動，對過濾器進行沖洗。反沖洗水由濾網自外而內，將濾網上的濾渣沖掉，經排污管排出。

4 壓力計算

管路由3部分組成：密封點到支路管道為φ20×1.6 mm，壓力為0.2 MPa，流量為0.12 m3/h，長度約為2 m，支路管道為φ40×2 mm，平均長度約為40 m，主路管道為φ50×2 mm，長度約為80 m。

密封水點到支路管路的水頭損失計算公式為：

hf為管道損失（m）；f為沿程水頭損失系數為0.948×105；m為流量指數為1.77；b為管徑指數為4.77；Q為流量（m3/h）；d為管內徑（mm）；L為管長（m）。

hf=0.948×105×2×0.121.77/16.84.77=0.006 m。

支路管道到主路管道的水頭損失為：

根據連續性方程：V1×A1=V2×A2，V2=0.12×10×0.1682/ 0.362=0.261 m3/h。

主路管路的流速為：hf =0.948×105×40×0.2611.77/364.77=0.133 m。

支路管道到主路管道的水頭損失為：V1×A1=V3×A3， V2=0.12×45×0.1682/0.462=0.72 m3/h。

hf =0.948×105×88×0.721.77/464.77=0.55 m。

考慮到管路中彎頭和過濾器等局部損失，水頭損失乘以2倍放大系數。

hf=（0.006+0.113+0.72）×2=1.68 m。管路過程中壓力損失為0.016 8 MPa。

一樓到二樓清水池的壓力水損：

柏努利方程：p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2，p2=0.1 MPa。

可算得密封水進入清水池出口壓力為0.082 MPa。密封水從機械密封點出口很容易流入到清水池，實現密封水自動回收。為了防止密封回收系統管路堵塞，在主路管道中連接一個溢流管，高度為12.5 m，就能保證系統正常運轉。

5 結語

根據再造煙葉現場設備環境特有的自身條件，設計出離心泵密封水無動力回收系統，很好地解決了密封水回收問題，同時反沖洗系統能很好地解決過濾器自動清洗問題，避免了生產過程中水資源的浪費，取得了良好的經濟效益。

參考文獻

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