碳黑洗涤塔给水泵故障分析及对策.doc

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1、碳黑洗涤塔给水泵故障分析及对策俞坚祥周德明马丹王斌(镇海炼油化工股份公司化肥厂，浙江宁波，)2002-10-161 存在问题     镇海炼化股份公司化肥厂合成氨装置采用劣质高硫渣油掺烧炼油催化油浆，代替原设计的减压胜利渣油作为气化炉原料，取得了很好的经济效益。但由于原料的变化，对很多设备的运行带来了冲击，碳黑洗涤塔给水泵(4113-P5)就是其中之一。         4113-P5泵将来自4113-V1底部的灰水升压，经换热器(4113-E1)换热之后，送碳黑洗涤塔作洗涤水，循环使用。该泵为七级离心泵，型号HDBR-R5／7，一开一

2、备。原由日本酉岛制作所制造，采用筒式结构，转子产生的轴向力平衡采用平衡鼓结构，其余由止推轴承平衡。轴封型式为填料密封，0.8MPa的纯水作为填料密封的冲洗水，平衡腔排出压力0.4MPa左右。4113-P5泵的具体参数为：灰水作介质，进口压力0.164～0.45MPa，进口驱动功率700kW转速2970r／min。  4113-P5泵自2001年3月7日气化炉开始采用渣油掺烧部分催化油浆以来，经常发生平衡腔压力高，引起轴向力、振动超标，被迫倒泵抢修。自2月17日4113-P5泵投运至6月22日，因故障解体大修9次，累计运行时间最长790h

3、，最短仅为47h平均累计运行时间为248h(见表1)。严重影响装置的安稳长运行，必须采取切实有效的措施，解决平衡腔压力升高快而引起的故障。2 原因分析   自2001年2月17日4113-P5泵投运以来，失效主要是由于平衡鼓及平衡鼓衬套磨损，平衡间隙增大，导致平衡腔压力高，轴向力、振动增大，填料泄漏，甚至发生止推轴承烧瓦。   主要原因有：   1)原料改变引起工艺介质的变化     化肥厂从3月7日开始在气化炉原料渣油中掺入部分催化油浆，比例逐渐提高，最高时比例达51％。从表2原料性质的对比中可知，催化油浆中的灰分比胜利渣油等减压渣油

4、要高，而一般的减压渣油中没有催化油浆中的铝与硅，老催化油浆中的铝与硅又远高于新催化油浆。   气化炉原料中灰分(特别是铝与硅)含量的大幅度增加，使通过气化反应后作为4113-P5泵介质的灰水中，悬浮物含量大量增加；4月下旬掺烧老催化油浆后，灰水中的悬浮物含量更是大幅度增加，尽管通过降低气化炉的碳黑生成量、加大废水排放量、适当调整萃取工况等，但系统中悬浮物仍维持在较高水平(悬浮物设计值为200mg／kg)。从4113-P5泵入口取样分析数据可知：从2000-01-03—2000-10-10间灰水中的悬浮物含量在63～550mg／kg之间，

5、平均值为174.6mg／kg，而2001年开车以来，灰水中悬浮物的含量高，变化幅度大，最大时达2776mg／kg(变化趋势见图1)，悬浮物含量的平均值为500mg/kg左右，大大超过历史最高水平。   2)平衡腔出口管线配置不合理该泵的平衡管线由平衡腔出口配至泵入口罐，管线总长达21m，其中垂直高度13m，管线口径由DN25扩大到DN50，最后扩大到DN650。由于平衡管线距离长、弯头多，管径扩大后流速放慢，介质中的悬浮颗粒易于发生沉积，使平衡腔出口管线阻力增加，甚至发生堵塞，造成平衡腔内压力升高，影响轴向力的平衡效果。3 采取对策及效

6、果     根据上述分析的结果，对影响4113-P5泵运行的介质，平衡鼓衬套的结构及平衡腔出口管线采取了有针对性的措施和改造。   1)改善工艺介质条件      渣油掺烧炼油催化油浆造成4113-P5泵工艺条件的恶化，因此决定对催化油浆进行沉降处理。通过对贮存催化油浆的10000m3原料油罐的出油口进行改造，将原设计的出油口由罐底提高到离罐底2m，使该罐起到澄清器的作用，使灰分沉降在罐底，降低进入系统的悬浮物。6月18日，改造后的原料油罐投用，通过对油罐出口取样分析，Al和Si含量均在50mg/kg以下，证明罐内油浆中悬浮物大部分已沉

7、降，而4113-P5泵入口处灰水取样分析数据显示(见图1)，悬浮物含量大幅下降，平均值降至385mg/kg。   2)平衡鼓衬套结构改造   对泵的工艺介质采取沉降措施后，悬浮物的含量仍远高于200mg／kg的设计工况，也高于300mg／kg的最高控制指标，要彻底解决因悬浮物增多使平衡鼓与衬套的磨损加速，最终导致泵运行寿命短的问题，必须为平衡鼓与衬套提供一个较为干净的运行环境。为此，对平衡鼓衬套结构进行改造，在平衡间隙入口处，设置水封环，以高锅炉水作为冲洗水，由于锅炉水与末级叶轮出口压力之间存在2MPa的压差，可以有效阻止介质中的悬浮物

8、进入平衡间隙。改造后的结构见图2。平衡鼓衬套灰水入口侧外圆周加工8个均匀分布的帖ITIIH小孔，内圆表面侧加工宽6mm、深3mm的环形槽，作为密封水均匀分布的水封环，水封环外侧加工宽4mm、深3mm，装“O