氯碱生产中循环水泵叶轮节能改造

2015-06-15 02:44叶得强朱伯麟杨汝芸

中国氯碱 2015年2期

叶得强，朱伯麟，姜锦，杨汝芸

（金川集团股份有限公司化工厂，甘肃金昌737100）

金川集团有限公司化工厂20 万t/a 离子膜烧碱（一期）系统于2009 年11 月建成投产，整套装置循环水系统配备2 台立式斜流泵（开1 备1）为系统各机组、换热器等换热设备提供循环冷却水，循环水泵的主要参数为：流量6 900 m3/h；扬程50 m；转速：590 r/min；轴功率：1 099 kW；效率：85.5%；循环水泵配套电机功率：1 300 kW；额定电压：10 kV；额定电流98.7 A；转速590 r/min。

1 设备现状

由于下游耗氯装置运行不稳定，导致烧碱（一期）系统长时间处于低负荷运行状态，车间对系统中使用循环水设备的设计水量进行了详细统计，循环水总需求量共计6 250.8 m3/h，见表1。在低负荷运行时，蒸发装置停止运行，整流系统运行3 套，化盐水换热器、阴极液冷却器、放空气冷却器、冷凝水换热器等设备未使用冷却工况，此状况下系统实际循环水需求量最大为3 698.4 m3/h，远远低于循环水泵的设计流量，由于斜流泵无法通过出口阀门调节流量，造成了能耗的增加。

2 改造措施

为实现循环水泵的节能目的，常用的叶轮改造方法有以下3 种。

2.1 切割叶轮

众所周知，切割叶轮外圆直径可以降低水泵的流量和扬程，从而降低泵的运行功率，达到节能的目的，这个是最简单的方法。根据切割定律，切割前后的流量、扬程、功率关系如下。式中，Q1、H1、P1为叶轮直径D1时的流量、扬程、功率；Q2、H2、P2为叶轮直径D2时的流量、扬程、功率；

表1 20万t/a离子膜烧碱系统循环水用量统计

根据现场循环水的实际需求流量（取1.15 的余量系数）则流量为4 260 m3/h，叶轮直径D1=1 245 mm。计算得出：D2=768.65 mm，H2=19 m。但在满足流量的同时，由于叶轮切割量过大，造成扬程无法满足系统要求，此方法不适合现场实际情况。

2.2 变频节能改造

变频的主要工作原理是利用变频改变驱动电机的频率，降低电机的转速，继而减小泵的输出流量来实现节能目的。变频节能改造的优点是在生产过程中，当生产负荷降低时，系统所需流量减小，变频电机可以通过降低电机转速来减小泵输出流量，这样电机的负荷也随之减小。根据泵的性能曲线，该泵输出流量为4 260 m3/h 时，泵扬程约为70 m，效率75%左右，此时泵轴功率：

可以看出,如果变频改造，泵的流量降低、扬程上升、效率下降，输出功率降幅甚微，节能效果不明显，考虑到其节能效果和变频投资，此方法亦不适合现场实际情况。具体性能曲线见图1。

图1 泵的性能曲线图

2.3 重新设计更换叶轮

为了降低改造成本，在不改变泵其它零部件尺寸（主要是叶轮处轴径不变）的条件下，按轴径的要求进行性能换算。40LBSB-50 立式斜流泵的原型泵是C720-N 模型，原型泵的参数为：QM=6 952 m3/h，HM=68.2 m，η=85.9%，n=590 r/min，叶轮外径1 297 mm。40BLSB-50 是在原型泵的基础上对叶轮外径进行切割后满足设计需求的。而现场实际需求的参数要求为：QP=4 260 m3/h，HP=50 m，n=590 r/min；首先计算泵的比转速。