锅炉烟道气水膜除尘系统烟尘吸收液输送泵的研究与实践

刘 凯

（天津长芦汉沽盐场有限责任公司，天津300480）

1 前言

水膜除尘装置是锅炉烟道气体达标排放的基本设施[1]，天津长芦汉沽盐场有限责任公司化工厂原有锅炉6台套，为满足环保排放要求全部安装有水膜除尘装置。该厂利用海水资源丰富的优势，除尘装置全部采用海水喷淋来吸收烟道气中的烟尘、颗粒满足锅炉颗粒物排放要求。

由于6台锅炉为不同时期建造，当时6台烟尘回收装置分为两套系统。其中一套系统包括5、6号炉水膜除尘器，海水在除尘器中吸收烟尘后形成的吸收液依靠除尘器的高度落差可沿沟槽自行流入锅炉房东侧的回收沉淀池。另一套系统包括1至4号锅炉水膜除尘器，由于离回收沉淀池较远，当时也没有管道通往回收沉淀池，除尘器流出的吸收液，只能在锅炉房后部临时排放，其中的固相物由人工随沉降随清理，现场比较脏乱，人工劳动强度很大。

为满足清洁、文明生产要求，化工厂决定把两套系统合二为一，计划利用输送泵和管道将1至4号炉除尘器的吸收液也送入回收沉淀池中，为此也进行过多次尝试，由于选型的输送泵未能满足要求，改造工作被迫中止。因此该输送泵是“系统装置运行的心脏”，是关键设备，输送介质既有烟尘固相物颗粒的磨蚀，又有高含量酸性腐蚀，对泵的使用寿命、运行效率、安全可靠性及检修维护的方便性等方面要求很高。后来该厂锅炉新增环保脱硫系统建设选址需要占用1至4号炉烟尘回收系统的临时排放场地后，以上改造的实施迫在眉睫，而选择一种能够满足现场工艺要求的输送用泵是完成改造的前提和保证。

2 烟尘吸收液输送泵的技术要求

海水在水膜除尘器内喷淋烟道气形成的吸收液是一种高腐蚀性混合液体介质，其固液比在10%左右。固相物质成份为粒度微小的烟尘和粒度不大于1mm硬度较高的煤矸石颗粒；液相物质为海水吸收煤烟气中的SO2等气体形成的酸性混合物，pH值在2～3之间，这种含有固体颗粒的高腐蚀性复杂液体介质对输送泵的用材提出了苛刻的要求，因此输送泵过流部件材料的耐腐蚀性和耐磨蚀性能是决定该泵使用寿命的重要指标。

经现场核算，吸收烟尘海水流量在120m3/h左右，输送扬程30m左右，现场供电系统限制设备电机功率不能超过50kW，因此高效率也是该泵的重要技术要求。

一旦完成改造，输送泵是除尘系统的关键设备，锅炉运行一日不停，就必须保证输送泵24h运转，因此该泵的可靠性及检修维护的便利性要求也很高。

基于上述要求，项目改造中须从泵的材料选择和结构设计上给予了充分考虑。

3 烟尘输送泵的材料选择

前期化工厂曾尝试采用316L不锈钢及316不锈钢渗氮处理材料的泵来输送这种海水与烟尘的混合液体，没有获得成功，证实这种含固体颗粒的高腐蚀性复杂液体介质对泵体过流部件材料要求非常高。经查阅相关材料，目前国内就浆液循环泵的过流部件所采用的耐蚀耐磨技术而言，主要有两种方案，其一是采用铸铁外壳，内衬橡胶技术，即衬胶泵；另一种是采用耐蚀耐磨合金技术制造泵过流部件，即合金泵。两种技术方案互有优劣，采用合金泵，初次投入成本较高，但泵装置运行可靠性好，寿命长，检修维护方便[2]。但是这种材料制作的泵价格昂贵，经与设备生产厂家沟通能够满足工艺要求的泵型电机功率都在75kw以上，化工厂生产现场供电条件不能满足要求。

根据以上情况，只能选择一种新型材料的泵用输送烟尘吸收液体。目前市场上新推出的新型工程材料超高相对分子质量聚乙烯(UHMW-PE)具有最优异的耐磨性（表1）、耐冲击性（表2），低摩擦因数（表3）和自润滑性，同时还具有极好的耐腐蚀性能，除对某些高温下强酸有轻微腐蚀外，在其他的碱液、酸液中不受腐蚀，可以在温度小于80℃的浓盐酸，在质量分数小于75%的浓硫酸及质量分数小于20%的硝酸中稳定使用[3，4]。被称为国际上最新颖的泵用耐腐耐磨工程塑料，在所有工程塑料中，它最适用于输送-20～90℃范围内的酸性、碱性浆料。

表1 超高相对分子质量聚乙烯与其他材料耐磨性比较表

表2 超高相对分子质量聚乙烯与其他材料冲击性能比较表

表3 超高相对分子质量聚乙烯与其他材料摩擦性能比较表

4 烟尘输送泵的结构选择

改造中考虑输送介质为混合液，从水膜除尘器流出后如不能及时排至沉降池会造成中途沉降而无法输送，增加储存及搅拌装置又要考虑这些设备的高腐蚀和高磨损的技术难题。选型中放弃选择通常选用的卧式离心泵泵型，而采用液下泵结构形式，使海水夹带着烟尘自除尘器流出后快速进入集液池，直接由输送泵输送到沉淀池。

输送介质中含有的煤矸石颗粒硬度较高，如采用传统形式的液下泵轴，在液体下轴套与滑动轴承会产生严重磨擦，必将对设备的使用带来严重影响，因此选型采用主轴上部双轴承支撑设计的液下泵型式，液下部位轴套部位只进行液封设计，避免高度摩擦引起频繁检修[5，6]。

5 烟尘输送泵的实际应用

根据生产现场的实际情况和技术要求，项目改造中与某厂家技术交流泵的改进措施，最终购置超高相对分子质量聚乙烯材料制作的液下泵2台，投入生产使用。

该型泵标准配置2级30kW电机，流量120m3/h，扬程28m，部分结构根据我公司要求进行了优化设计。泵体为整体模压而成，过流部件均为超高相对分子质量聚乙烯材料制作，防腐、耐磨性能极好。连接筒为玻璃钢制作，既有极好的防腐性能，又有较高的强度，泵体运行的稳定性、可靠性极好。泵体与连接筒的连接以及泵体与泵盖之间的连接，均采用大螺距螺纹连接，安装维修方便。液下部位没有金属紧固螺钉，无腐蚀性损坏的可能，其整体防腐性能十分优越，其结构简图见图1。

6 结语

图1 输送泵结构简图

此设备选型过程中，在充分了解现场工况的前提下兼顾了设备的经济性、适用性和实用性，该设备已经在现场投入运行多年，运行平稳良好，检修周期一般在一年左右，保证了锅炉系统的正常运行。超高相对分子质量聚乙烯材料以其具有的突出的耐磨性和卓越的化学稳定性使其在化工防腐耐磨领域一定会有越来越大的应用空间。

参考文献：

［1］王皓洁．燃煤工业锅炉烟气除尘及花岗岩水膜除尘器[J]．环境研究与监测，2001(2)：102-103.

［2］毛莉．湿法烟气脱硫工程浆液泵设计选型须注意的问题[J]．科技传播，2012，4（20）：186+194．

［3］肖长发．超高相对分子质量聚乙烯纤维[J]．高分子通报，2004，(4)：74-88．

［4］栾秀娜，于俊荣，刘兆峰．超高相对分子质量聚乙烯纤维及其应用[J]．高科技纤维与应用，2003，28(3)：23-27．

［5］张进涛，何彦书．火电厂脱硫系统中液下泵的结构优化[J]．通用机械，2010，(8)：64-66．

［6］程禹年．探讨火电厂脱硫系统浆液泵轴封结构的优化型式[J]．广东科技，2011，20(22)：94-95．