湿法制酸工艺中熔盐泵的故障分析

张庆亮，王 鑫

（山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200）

1 概述

熔盐是化工生产中常见的无机热载体，具有较好的热稳定性和流动性、无腐蚀性、比热容大、换热效率高、不燃不爆等特点，所以广泛应用于化工生产中。潞安煤基清洁能源有限责任公司硫回收装置采用奥地利P&P 公司SOP 湿法制酸工艺生产浓硫酸。该工艺采用三元熔盐为热载体，吸收转化工序的反应热用于预热工艺气，实现余热利用，节能降耗。三元熔盐是由硝酸钾（KNO3），亚硝酸钠（NaNO2）和硝酸钠（NaNO3）按53∶40∶7 比例配制而成，平均分子量89.2，熔点142℃，150℃时密度1 976 kg/m3，熔盐具有较好的热稳定性和流动性，且有无腐蚀性、比热容大、换热效率高、不燃等特点，是高温能量传递的首选介质。

熔盐系统的稳定是SOP 湿法制酸装置运行的必要条件。使用过程中，熔盐系统出现过熔盐阀失灵、换热器堵塞、管道泄漏、熔盐泵振动大、熔点升高等问题。技术人员采取一系列措施解决了问题，保证了SOP 湿法制酸装置平稳运行。

2 熔盐泵性能参数

制造厂：江苏双达泵阀集团有限公司，结构形式：立式液下离心泵，型号：SLG80-200，温度：240℃，出口压力：0.75 MPa，额定扬程：40 m，使用介质：熔盐，泵轴材料：双相不锈钢2205，额定功率：45 kW，额定转速：2 950 r/min。

3 熔盐泵结构

SLG 型高温液下泵(熔盐泵)是立式泵，主要由泵体、泵盖、叶轮、泵轴、接管、出液管、轴承体、电机架、轴承座、底座、联轴器、立式电机等组成，结构如图1所示。泵底座以下称之液下部分，安装时被插入熔盐罐（槽）中，泵体、叶轮、泵盖都浸在液面之下，泵运转时叶轮就能把溶盐抽送出去。轴承体内装有两个滚动轴承，由稀油冷却润滑，稀油通过一个特殊结构循环经过轴承回到油室内，轴承体内设有冷却夹套，以降低润滑油和轴承的温度。轴承体下面的轴承座设有冷却夹套，以阻止液下部分的热量向轴承体传导。由于这样双重冷却保证了泵在高温下正常工作。

图1 熔盐泵结构（单位：mm）

4 存在的问题

2020 年3 月30 日制酸单元熔盐泵P461B 泵运行出现异响，对泵轴承转动声音检查无异常，对泵轴承箱油位检查正常，检查泵填料压盖螺栓有松动现象，随即对填料压盖进行紧固检查，紧固过程中螺栓从填料函中松脱，填料压盖脱落，停泵后对泵进行盘车正常，且盘车较为平顺，考虑到泵填料起密封作用，结合前期问题处理经验，怀疑故障原因为填料压盖与轴套碰撞摩擦问题，对填料压盖进行拆除并进行5%频率启动，观察运转存在转动阻滞现象，异响依然存在，随即进行拆检。

2021 年7 月28 日熔盐泵B 泵轴承处运行过程中存在摩擦声，对泵振值测量发现振幅存在间断上涨趋势（振幅1.9 mm/s～44.9 mm/s）随即轴承箱出现冒烟、轴承箱温度上涨现象（冒烟前温度44.2 ℃，冒烟后每秒上涨0.1 ℃/s），泵出口远传压力表压力指示开始下降，检查泵发现泵联轴器仍处于转动状态，填料函与轴承箱处轴不转动，判断为泵轴在轴承箱处发生断裂，制酸反应器催化剂床层超温，制酸装置紧急停车。同类泵参数及故障拆检情况对比，如表1所示

表1 同类泵参数及故障拆检情况对比

针对同类故障问题我们也询问了采用类似系统的阳煤太化新材料，盘锦等厂的熔盐泵运行情况，在阳煤太化熔盐系统投用初期因济南华威泵选型无泵体伴热，曾出现过叶轮脱落问题，更换泵后，运行暂未暴露出太多问题，经网上查找资料发现，类比其他厂检修拆卸情况，熔盐泵中间衬套及轴套磨损问题是制约熔盐泵稳定运行的关键因素。

5 原因分析

对比分析发现，我厂熔盐泵与桂林水泵厂的故障类似，结合昆明电缆股份有限公司对于高温熔盐泵运行中出现的问题分析：导致熔盐泵轴套磨损严重，滑动轴承轴承寿命太短的主要原因为轴不对中或对中不良、填料太紧引起过度摩擦致泵振动、润滑液体中含有未知的腐蚀性物质或杂质等。熔盐泵P461A 更换新泵前运行数据表，如第244 页表2 所示。

表2 熔盐泵P461A 更换新泵前运行数据表

5.1 不对中或对中不良

分析原因：熔盐泵轴径向定位的两个轴承座分别设计在中筒和底筒上，造成安装中筒、底筒和熔盐泵轴时对三者的同轴度要求非常高，使三者的加工精度、定位精度和装配精度要求都很高，加之熔盐泵轴属于细长轴，任何一个环节不到位，都易造成泵轴弯曲，进而导致泵的异常损坏。

解决措施：将熔盐泵轴径向定位的两个轴承座，从原来的中筒和底筒上改为都设在底筒上，以降低加工精度、定位精度和装配精度要求。

5.2 过度摩擦导致泵震动大

分析原因：滑动轴承材质选取问题；填料紧固过紧。

解决措施：根据熔盐泵轴的转速，摩擦副的摩擦因素，以及滑动轴承的高温工作环境和工作介质，滑动轴承的材料选用球墨铸铁。针对滑动轴承材料改造已与厂家进行技术沟通，厂家技术人员将就中间轴、衬套进行尝试改造；在确保不漏介质的情况下根据运行情况调整填料压紧度。

5.3 滑动轴承润滑不到位（介质冲洗润滑）

分析原因：熔盐中有杂质导致润滑输送管堵塞；滑动轴承润滑输送管不通畅。

解决措施：对熔盐介质定期分析熔点；加大熔盐泵体伴热，确保泵体温度，防止润滑输送管畅通。

6 新改熔盐泵运行效果

针对以上问题与设备厂家对熔盐泵P461 泵体进行了改造，更换后运行数据，如第244 页表3 所示。改造项目如下：

表3 熔盐泵P461 更换新泵后运行数据表

1）泵轴整体加粗；

2）中间衬套及下部衬套材质改为硬质合金，增强耐磨性；

3）冷却水管及蒸汽伴热管都相应加粗，增大介质流量；

4）增大了轴承箱容积，轴承箱内冷却水改为双管路，同时给润滑油及泵轴进行冷却；

5）对泵体下部衬套及夹套伴热管进行了优化；

熔盐泵P461A 更换新泵前运行数据表：

6.1 电机振值

径向最高达到7.3 mm/s，径向平均振值3.4 mm/s，轴向平均振值3.8 mm/s；

6.2 泵体振值

径向振值最高达到3.1 mm/s，径向平均振值1.9 mm/s，轴向平均振值1.5 mm/s。

熔盐泵P461A 更换新泵运行测量数据表：

6.3 电机振值

径向振值最高达到5.2 mm/s，径向平均振值2.5 mm/s，轴向平均振值1.2 mm/s；

泵体振值：

径向振值最高达到2.3 mm/s，径向平均振值1.2 mm/s，轴向平均振值1.4 mm/s。

改造后对泵电机、轴承箱及填料函温度监测均在正常范围内，振动明显比改造更换前降低，提高了泵的持续稳定运行能力，证明本次熔盐泵P461 改造更换较为成功，达到了预期要求。

7 结语

熔盐泵是SOP 湿法制酸运行中的关键设备，一旦损坏将会使整个硫回收装置停车，而硫回收装置全面停车会造成一周时间经济损失，但更重要的是酸性气无法处理直接排放大气，造成环境污染。所以要特别重视熔盐泵日常维护保养，要对可能发生的问题提前做好应急处置措施，在实践中不断总结经验，更好的服务生产。