新型帶自吸罐地坑泵在脫硫系統的應用

元宇鵬

（廣東粵電靖海發電有限公司，廣東揭陽 515223）

0 引言

在石灰石—石膏濕法脫硫系統中，吸收塔地坑泵的作用是將吸收塔區域地坑收集的漿液及各類沖洗水輸送回吸收塔漿液池中[1]。脫硫工程應用的地坑泵根據型式不同可分為液下立式泵和臥式離心泵[2]。廣東粵電靖海發電有限公司1000 MW 機組吸收塔地坑泵原設計為液下立式泵。該類型地坑泵效率低、檢修維護難度大，可靠性低，頻繁發生由于吸不上漿液導致吸收塔地坑漿液溢流至地面，嚴重影響脫硫系統安全穩定運行[3]。根據調研其他電廠同型號地坑泵普遍存在同樣問題。液下立式泵由于可靠性差、效率低、結構笨重、檢修維護成本高，已逐漸被新型帶自吸罐地坑泵取代。新型帶自吸罐地坑泵具有效率高、故障率低、維護量小、結構緊湊等特點，是目前脫硫系統中替代傳統液下立式泵的理想選擇。因此，綜合考慮安全性和經濟性等方面，靖海發電公司在2020 年4#機組檢修期間對地坑泵進行了技術改型，更換為新型帶自吸罐地坑泵。

1 地坑泵改型更換論證

1.1 改造前設備概況

靖海電廠4#機組A、B 吸收塔地坑泵均為PLC100/320 型號液下立式泵（圖1），出口流量105 m3/h，楊程46 m，轉速1480 r/min，電機功率45 kW。在運行中頻繁發生地坑泵打不上漿故障，經過解體發現，由于該類型地坑泵為液下泵結構（圖2），地坑泵液下部分長期浸泡在漿液池中，軸及葉輪、泵殼長期受到漿液（偏酸性）腐蝕及沖刷；泵軸較長，且已修復多次，強度偏軟，造成軸彎曲度超標，泵運行振動大，導致葉輪松脫。另外由于該結構地坑泵下部滾動軸承長期受到地坑液，汽的侵蝕，軸承極易因為潤滑不良導致損壞。檢修該泵必須將整泵吊起，檢修難度大且人工成本較高。

圖1 地坑泵改造前布置

圖2 地坑泵結構

1.2 新型帶自吸罐地坑泵原理

新型地坑泵結構如圖3 所示，該類型地坑泵技術要點是在傳統的臥式離心漿液輸送泵前加裝了自吸罐，從而使離心泵具有自動吸上的性能。自吸罐是該類型泵的關鍵配套部件，自吸罐是由閥門、注水口、筒體、吸水管、溢流孔及泵進水管等組成氣密性良好的密封筒體。使用時只須向筒內注入引液，泵啟動時則可自動通過吸液管將介質吸上，隨用隨開，使用方便，運轉可靠。泵啟動前，先開啟注水管和溢流管的閥門，向自吸罐內注入清水。隨注入水位升高逐漸將筒內和泵體內空氣排出。當溢流管口有水流出時將溢流管和注水管的閥門關閉。泵啟動后會抽吸筒內的儲水，使液面下降，以致在筒內形成負壓，當達到一定的負壓后，將吸水管下的液體不斷吸入筒內，從而保證泵的正常運轉。能否形成足夠的負壓是能否使液體吸上，最終使整個裝置正常運行的關鍵。

圖3 自吸式地坑泵結構

1.3 帶自吸罐地坑泵的特點

帶自吸罐地坑泵的特點如下：①泵使用壽命長，日常維護量少。傳統的立式液下地坑泵由于泵軸較長，且泵體浸泡在漿液池中，運行中振動大，可靠性差，軸承頻繁由于受到漿液霧氣侵蝕而損壞。而新型地坑泵為臥式布置，泵體僅有過流部分與漿液接觸，軸承箱等部件均不與漿液接觸，軸承箱可采用成熟的稀油潤滑方式，泵運行平穩振動小，軸承振幅一般≤0.04 mm，設計使用壽命可達100 000 h；②泵工作效率高。傳統液下泵由于結構原因，在運行中不可避免會產生液體渦流，且泵的吸入口易堵塞，泵殼液下部分長期浸泡在漿液池中腐蝕穿孔等因素均會使效率降低。而新型臥式地坑泵通過合理選擇自吸罐及吸入管尺寸，且采用經過優化設計的高效葉輪，能確保泵運行過程流量始終保持穩定順暢，具有明顯的節能效果；③檢修難度小。傳統立式地坑泵在檢修工作過程必須將泵體整體起吊，檢修過程復雜，人力消耗多，而新型臥式泵結構簡單，離心泵檢修均不需要專業起吊作業工配合，檢修簡單，人工成本較低；④維護成本低。傳統的立式泵由于泵軸需長期浸泡在漿液池中，為了保證軸的剛性和耐腐蝕性，泵軸設計粗壯笨重，材質需采用整體316L材質，價格高昂，而新型臥式地坑泵自吸罐為免維護設計，離心泵備件除了過流部分（葉輪、泵殼）為耐漿液沖刷的Cr13 材質，其余備件均比較便宜，備品配件更換成本低。

2 自吸式地坑泵更換施工

在改造前詳細測量新地坑泵的基礎安裝位置和尺寸，根據現場工況進行選型，設計新地坑泵尺寸及安裝基礎。改型施工步驟如下：①將原來舊型號的地坑泵、相關管道等及附屬件進行拆除；②新地坑泵水泥基礎制作：在4#吸收塔地坑旁0 m 層鑿開混凝土地面（破除面積：寬0.9 m×長1.6 m×深0.20 m）。人工土方開挖，開挖深度0.3 m；③基礎鋼筋制作安裝。預留孔洞制作；預埋鋼板制作安裝；基礎模板制作安裝。基礎混凝土（標號C30 混凝土）澆筑；灌注混凝土至高出地面0.15 m；混凝土凝固后模板拆除；基礎表面做防水防腐；基礎澆水養護；④設備就位安裝完成，預留孔洞需二次灌漿；⑤安裝改型后的地坑泵、配套的自吸罐、管道、閥門等；⑥進行電纜的移位及安裝。

最終改造安裝完如圖4 所示。SIS 系統運行監控畫面如圖5所示。

圖4 新型帶自吸罐地坑泵安裝外形

圖5 新地坑泵系統運行監控畫面

需要注意的是，由于自吸罐部分必須保證氣密性良好，因此安裝過程中自吸罐的各部分（閥門、管道、法蘭密封面、筒體等）必須保證在泵吸入過程中不得有漏氣現象[4]，否則筒內無法形成負壓而造成無法自吸。自吸罐內介質液面必須足夠高，否則形成的負壓不足以達到自吸功能。啟動時保證自吸罐內無介質沉積是形成自吸的必要條件，因此沖冼的設置是很重要的環節。所采用的沖冼方式必須是有效可行的。

3 結束語

將舊液下地坑泵改為帶自吸罐新型臥式地坑泵。新型地坑泵帶自吸罐免于人工注液的操作，檢修簡單，運行平穩，維護成本低，提高了地坑泵的可靠性，避免發生漿液溢流造成的環保事件，改造以來運行效果良好，達到了技改預期目標。