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兖矿鲁化FELUWA煤浆泵入口管线的优化

[日期:2013-04-15] 来源:《氮肥信息》  作者:李安庆 李波 陈爱国 [字体: ]

2007年兖矿鲁南化肥厂投资建设了年产24t合成氨、40t尿素项目。项目配套建设了11100 t/d具有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置,配套高压煤浆泵选用德国FELUWA公司的ZGL200/200-2K170-4SM460HD软管隔膜泵,2台高压煤浆泵分别为4个烧嘴供给煤浆。煤浆在煤浆槽内使用搅拌器来保持状态稳定,煤浆槽底部侧面引出煤浆。煤浆入口管线为DN200,煤浆经过2个异心变径DN200×125 mmDN125×80 mm后,通过1Y型三通分为2支,分别经过人字型三通的入口缓冲罐后进入高压煤浆泵,经高压煤浆泵加压后进入DN100的出口管线,送入对应烧嘴。入口缓冲罐内部为常压空气,随着煤浆入口压力的变化自动调整缓冲罐内气体体积。

该装置自投产以来,入口缓冲罐的振动一直很大,检测振动值达到23.4 mm/s。隔膜使用寿命短(平均寿命为6000 h),更换频繁。20123A#煤浆入口管线人字型三通右侧上部出现漏点,之后C#D#煤浆入口管线人字型三通右侧上部也出现裂纹。当水煤浆流过人字型三通时,由于向心力及壁面压力梯度的作用,使得流体的运动状态变得极为复杂,不仅在同一横截面上存在二次流动,而且在进、出口还存在流体脱离壁面的现象。

FELUWA公司的最初设计目的是采用人字型三通加剧煤浆的搅动,从而减少煤浆的沉积分层。但是由于入口管线直径小,煤浆流速高及流场特殊,使得缓冲罐振动大,振动使得应力主要集中在人字型三通两侧上部。对4条煤浆管线人字型三通两侧上下部分进行测厚,发现在入口底部与出口上部是最薄弱环节。煤浆流动冲刷磨蚀与管线振动两方面的共同作用,导致了在人字型三通出口上部容易发生泄漏,并且容易撕裂加剧泄漏。

由于煤浆入口管线采用人字型三通增加了入口管线阻力,入口总管压力一定,随着负荷的提高,煤浆在吸入过程中单向阀底部的压力由正压变为负压。在吸入过程中进入的煤浆量降低,从而软管隔膜不能完全恢复,然后转入压缩过程。为了达到相同的出口压力,隔膜的变形量增大,导致隔膜长期处于张紧状态,使橡胶疲劳而发生裂纹。通过对损坏隔膜的检查,发现隔膜的裂纹都在与中间推盘的接触处,同时裂纹由推盘处向外渗透裂开。

在征得FELUWA公司技术人员的支持后,6月停车后将入口管线人字型三通更换为标准三通。11月停车后对4条煤浆入口管线更换,煤浆入口管线为DN200,煤浆经过异心变径DN200×125 mm进入高压煤浆泵。

入口管线人字型三通更换为标准三通后,入口缓冲罐的振动值由最初的23.4 mm/s降至10.6 mm/s;煤浆进入入口管线后,入口缓冲罐的振动值降至4.6 mm/s;在之后的停车检修中对煤浆泵入口管线进行检查没有发现煤浆沉积;对于隔膜损坏及入口管线磨蚀的情况还需要进一步观察。

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