使用酸性水作磷石膏渣浆泵机械密封冷却水的实践

李维红，罗江泉，杨友华

（瓮福（集团）有限责任公司 瓮福化工公司，贵州 福泉 550501）

磷石膏湿排涉及堆存安全，对渣库区允许水量要求极为苛刻，且设计的专用调节水池容量有限，因此控制磷石膏渣场库区水量在临界量之下尤为重要。

瓮福化工公司湿法磷酸装置磷石膏渣浆泵机械密封在用形式为单端内流式密封结构，机械密封冷却水使用的是工艺水，在渣浆泵运行中冷却水全部进入泵腔随同磷石膏渣浆一起被输送到渣场库区。单套湿法磷酸装置工艺水用量平均为20 m3/h（园区共有2套湿法磷酸装置），年开车时间按318 d计，2套湿法磷酸装置年增加渣场库区水量305 280 m3。为节水减排，降低磷石膏库堆存风险，近5年在生产运行中不断探索试用外流式机械密封、双端面式机械密封，但均因渣场库区堆体海拔升高导致泵出口运行压力大于1 765 kPa，以及渣浆泵进口缓冲槽容量仅29 m3极易被抽空等实际困难导致使用效果不好。

使用渣场库区调节水池打回装置循环使用的酸性水替代工艺水作为磷石膏渣浆泵机械密封冷却水，既达到了节水减排的效果，又能保障渣浆泵正常运行。

1 酸性水替代工艺水工艺介绍

使用酸性水替代工艺水作磷石膏渣浆泵机械密封冷却水，这个工艺过程需经过磷石膏库区自然澄清、导渗引流、调节水池缓存、远距离输送、装置内酸性循环水站冷水池二次澄清、降温、循环水冷水泵连续供给、酸性水过滤、不锈钢密封水升压泵加压满足磷石膏渣浆泵机械密封冷却和稳定运行的要求。

其工艺流程如图1所示。

图1 使用酸性水作磷石膏渣浆泵机械密封冷却水的工艺流程

2 实例分析

实际工程设计中，影响磷石膏渣浆泵机械密封冷却水使用酸性水替代效果的主要因素是酸性水水质指标、酸性水流量稳定方式、酸性水使用中机封温度和设备耐腐蚀性。

以瓮福化工公司磷酸装置年输送150万t磷石膏渣浆泵使用酸性水作为机械密封冷却水为实例，分别介绍4个主要影响因素的设计。

2.1 酸性水水质指标

酸性水替代工艺水作为磷石膏渣浆泵机械密封冷却水投入工业运行前，酸性水水质指标见表1。

表1 酸性水化学、物理指标

酸性水中少量的磷酸、硫酸是磷酸生产工艺造成的，酸性水浊度的实测分析结果及工业试验运行结果表明，酸性水应用到磷石膏渣浆泵机械密封作冷却水完全可行。

2.2 酸性水流量稳定方式

磷石膏渣浆泵机械密封工艺冷却水使用酸性水，必须充分考虑酸性水给水流量的稳定性。为此，在设计时将磷石膏渣场调节水池的酸性水首先引进装置酸性循环水站容积3 000 m3的冷水池缓存澄清，冷水池的出口安装有4台冷水泵（单台流量2 806 m3，泵出口压力0.55 MPa，电机功率560 kW，转速990 r/min），正常运行情况下冷水泵3开1备。为实现磷石膏渣浆泵机械密封冷却水给水流量的稳定，在冷水泵出口管上引一条DN50不锈钢分支管线将酸性水先引进0.5 m2的过滤器内，经过滤后的酸性水进入密封水升压泵，密封水升压泵的流量设计为15 m3/h、扬程200 m、电机功率22 kW、转速2 900 r/min，经升压后的酸性水被稳定地送入磷石膏渣浆泵机械密封冷却润滑后，进入泵腔中，与渣浆一起送到磷石膏渣场，分离出来的酸性水继续循环利用。

2.3 酸性水使用中机封温度

使用工艺水和酸性水作渣浆泵机械密封冷却水，经前后各3 d运行测定，机封温度见表2。表2结果表明，使用酸性水作渣浆泵机械密封冷却水时机封温度比工艺水作渣浆泵机械密封冷却水高2℃，但温度完全符合生产运行控制要求。运行中为了保证机械密封更好的润滑、密封、摩擦热量带走效果，会调整密封冷却水的压力大于泵腔中压力0.05～0.15 MPa［1］，更好地防范介质外泄。

表2 工艺水、酸性水分别作渣浆泵机械密封冷却水时机封温度

2.4 设备耐腐蚀性

酸性水中因含少量P2O5，所以pH在1.96，具有一定腐蚀性，为解决设备耐腐蚀问题，工艺设计时密封水升压泵及其进出口管线、过滤器等都使用了316L不锈钢材料和耐压、耐腐蚀的挠性连接软管。上述酸性水替代工艺水作磷石膏渣浆泵机械密封冷却水工艺在瓮福化工公司磷酸一装置磷石膏渣浆输送单元已连续运行多月，效果良好，实现了节水减排的目的。

3 结论

磷石膏渣浆泵机械密封工艺冷却水使用酸性水替代解决内流式单端面机械密封磷石膏渣浆泵的“节水减排”问题完全可行，可以作为湿法磷酸装置同类性质湿排磷石膏渣浆输送系统改造示范工程，改造费用在8万元以内。