煤直接液化装置减压塔底泵的改造设计

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Reform Design of Vacuum Tower Bottom Pump ofCoal Direct Liquefaction UnitWang Li Zhan g Hao Chen DequanAbstract：The basic situation of the vacuum tower bottom pump of Shenhua coal direct liquefaction unit isintroduced.By analyzing the pump operation condition and medium condition，the schemes for pump structureoptimization are put forward.Accordingly，the MJ200-1 10 high temperature coal slurry pump is developed which hasbeen used as the vacuum tower botom pump in the first production line of Shenhua Erdos Coal-Oil Filiale andrunning wel1.The pump design and reform is of certain valuable reference for other pumps of the same type。

Key words：Vacuum tower；Centrifugal pump；Mechanical seal；Coal liquefaction plant；Reformation神华煤直接液化百万吨示范项目是世界首套煤直接液化工业示范项目，对保障我国的能源战略安全具有十分重要的战略意义。该项 目主要 由煤液化装置、加氢稳定装置 、加氢改质装置、煤制氢装置构成 [1。其中，在神华煤直接液化装置中，用于高温煤浆输送的泵全部为进口产品。油煤浆混合罐底泵、煤浆催化剂混合罐底泵的作用是将油煤浆初步加压输送至煤浆进料泵的人I1，同时部分油煤浆返回混合罐以保持油煤浆的循环，防止或减少浆料中固体颗粒的沉积。常压塔底泵将常压塔底的煤浆抽出，作为减压塔进料。减压塔底泵将减压塔底的含固高温物料抽出，-部分作为减压塔底循环油浆 ，另-部分送至油渣成型装置。本文就减压塔底泵的运行工况和介质条件进行了分析，并对泵的结构提出了优化和改造方案。

1 改造原因减压塔底泵.其最高工作温度为345℃.所输送的残渣主要 由煤 中矿物质 、催化剂、未反应的煤 、沥青烯及少量 的中油 、重油组成。由于残渣 中煤 、铁系催化剂的存在，介质有很高的磨蚀性，而沥青烯等高黏度物质的存在导致残渣的输送很困难。

由于减压塔底泵 (因其工艺编号为 103-P-315，故以下简称 315泵)泵体无夹套，因此备泵%王 黎，男 ，1970年生 ，高级工程师 。鄂尔多斯市 ，017209。

2013年 4月 王黎等：煤直接 液化装置减压塔底泵的改造设计 53的热备状态很难保持 。另外由于工艺条件改变 ，原泵流量已不能满足要求 .故在原 315A、315B泵基础上增加-台 315C泵 ，315C泵流量放大至 200m3/h。其他参数与原泵相同。315泵的工况及介质条件如表 1所示。

表 1 315泵概况2 主要技术难点根据 3l5泵工况及介质条件 ，该泵 的设计 主要存在 以下几个难点 ：(1)由于泵在高温下工作，必须考虑泵从低温到高温的暖泵及热备方式。

(3)对于全内衬双壳体泵的结构设计，由于泵的体积较大，需考虑泵的拆装简便。

(4)提高泵运行的自动化水平，对泵的各项运行参数进行监控。

(6)高温条件下工作的耐磨材料，其材质较脆，在暖泵温升过程中易受温差应力的影响而开裂。

3 设计方案3.1 暖泵方案原泵采用的暖泵方式是利用外接的高温导热油注入泵体.通过控制流量来控制温升速度，以达到暖泵的目的。采用该暖泵方式存在-些不足：(1)由于泵输送的介质含固体，尽管在泵的停车过程中有冲洗程序，但很难保证泵内的清洁程度，因此很容易污染导热油系统，降低导热油的使用寿命。

(2)温升速度 由手动控制 ，为减少温升速度对泵零件的影响，通常暖泵时间长，因而操作强度大。

(3)暖泵时，高温导热油直接与脆性耐磨衬里接触 ，耐磨衬里很容易受温差应力影响而开裂 。

针对以上不足，我们采用-种全新的暖泵方式。具体原理为利用泵的关死功率，在暖泵时将泵进出口阀门关闭.泵内注入柴油或其他热媒.然后启动泵.泵的关死功率直接转换为热能对泵内热媒加温.由泵内热媒来提升整个泵体温度.同时通过控制泵的转速来控制输入功率，以达到控制温升的目的。这种暖泵 方式 的好处是 ： (1)整个过程可通过控制系统由程序控制，自动完成。 (2)由于泵体热媒与泵体同步升温，因而可将温差应力减小至最低，减少对泵零件的伤害。

此外，在泵体前后盖板上设保温夹套，通过注入高温导热油保持泵体温度，同时泵体外部覆盖微孔硅酸钙等保温材料，以维持泵的热备状态。

3.2 机械密封泵 的 机 械 密 封 系 统 参 照 API682标 准 的plan13、plan32和 plan53结构 设 置 。其 中 plan13的结构是将泵吸人口与密封腔连通，通过定期短时开启防止密封腔介质结焦。plan32为外接冲洗油系统 ，通过导 向装置直接对介 质端 密封端面进行 冲洗 ，以保护机封 。plan53为双端 面机械密封隔离液系统。为保证机封正常运行温度，除了系统热虹吸罐自带冷却外.还增加了外接油水换热器，并在系统管路配置强制循环泵 ，保证机封冷却效果 。

在机械密封结构方面，采用双端面背靠背设置。摩擦副采用硬质合金与碳化钨硬对硬，外接冲洗油注入后经过导向套对介质端密封端面进行冲洗 机封设两处螺纹 泵 。-处用于隔离液强制循环，另-处用于将对介质端密封端面进行冲洗的冲洗油送入密封腔.保证冲洗油的冲洗及隔离效果。

3-3 前后开门结构双壳体全内衬泵内部结构复杂，并