蒸汽喷射真空泵与水环真空泵在淡盐水脱氯装置上的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南宁化工股份有限公司 作者:王炼

蒸汽喷射真空泵与水环真空泵两种真空泵实际应用情况对比

实际生产的真空泵介绍

  实际生产中,南宁化工股份有限公司第一套淡盐水真空脱氯装置(配套6万t/a离子膜烧碱)的真空设备采用蒸汽喷射泵(如图2)与水环真空泵(如图3)各1台,互为备用。蒸汽喷射泵规格为L1050,材质为钛,生产厂家为日本木村化工机株式会社,水环真空泵型号为SKF—12(I),材质为钛,生产厂家为西安泵阀总厂。后来因为扩建,第二套淡盐水真空脱氯装置(配套9万t/a离子膜烧碱)的真空设备采用水环真空泵两台,水环真空泵型号为SKF—20(I),材质为钛,生产厂家为西安泵阀总厂。

蒸汽喷射泵 水环真空泵

影响蒸汽喷射真空泵性能的主要因素

  喷射真空泵的优点是结构简单,抽气量大,适应性强,操作安全可靠,无需保养;使用寿命长,耐磨损;适当选材可具耐蚀性;所有材料均可制造,故应用甚广。缺点是效率低,通常在30%以下,能耗大。

  从生产运行的实际情况来看,影响蒸汽喷射真空泵性能主要有蒸汽、冷却水、喷嘴等因素。

  (1)蒸汽 蒸汽质量主要包括蒸汽压力和蒸汽干燥度。蒸汽压力偏低及压力波动均对蒸汽喷射真空泵的能力有较大影响,因此蒸汽压力不应低于要求的工作压力,但所用真空泵结构设计已定型,过多提高蒸汽压力并不会增加抽气量及真空度。由于氯碱企业的锅炉供汽范围宽,各用汽单元的用汽量经常波动,导致蒸汽压力也波动,从而影响蒸汽喷射真空泵的正常运行。蒸汽的干燥度对真空泵的性能有较大影响,其中含水量会引起真空波动,含水过多甚至会抽不起真空。

  (2)冷却水供量不足,冷凝器会发热,气流声音变大,真空度迅速下降,甚至蒸汽会返入抽气管,应保证冷凝器供水压力不小于0.2MPa,供水量应比额定用量稍微大一点。另外,冷却水温越高,冷凝效果越差,其后果是耗用的蒸汽量增加和真空度降低,所以冷却水的温度也必须加强控制。冷却水质对真空泵能力的影响也是一个不可忽视的因素,如果水质差,硬度高,会造成冷凝器积垢甚至堵塞,严重影响热交换性能,使蒸汽难于冷凝,从而影响真空度。所以循环冷却水最好使用软化水。

  (3)喷嘴是影响真空泵性能的重要部件,容易出现的问题有喷嘴装错、堵塞、损坏、腐蚀和泄漏等]。一方面由于安装蒸汽管道时,管道中残余的铁屑和焊渣会堵塞喷嘴;另一方面,真空泵系统停用时,蒸汽管道易生锈,在使用时锈斑脱落堵塞喷嘴。在蒸汽喷射真空泵前加装蒸汽过滤器可以有效防止蒸汽带入杂质,避免喷嘴堵塞。

影响水环真空泵性能的主要因素

  水环真空泵相对蒸汽喷射真空泵来说结构较为复杂,但是,和其他类型的机械真空泵相比结构较为简单,并且制造精度要求不高,容易加工。水环真空泵操作简单,维修方便;泵腔内没有金属摩擦表面,无须对泵内进行润滑,转动件和固定件之间密封可直接由水封或机械密封来完成。

  水环真空泵的缺点有:①效率低,一般在35%~40%左右,效率较好的在50%左右。②真空度低,这不仅是因为受到结构上的限制,更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。③有运动部件,容易损坏,维修量相对较多。影响水环式真空泵性能的主要因素有运动部件、工作液温度和循环工作液。

  (1)运动部件 由于水环真空泵是有运转部件的,因此容易损坏;水环真空泵动密封容易泄漏而影响工作真空度;一般情况下,水环真空泵平均无故障运行期在10 000h以上,基本能满足化工连续生产的需要。

  (2)工作液温度 水环真空泵的工作效率随工作液温度的升高而下降,水温超过50℃ 后工作效率急剧下降。增大工作液冷却器的换热面积,可以将泵体的温度控制在35℃左右,确保水环式真空泵稳定工作。

  (3)循环工作液 所谓水环真空泵就是用水作为循环工作液的液环泵,用水作循环工作液有很多优点,如价廉、易得以及不会污染环境等。但也有一个很大缺点,由于水的饱和蒸气压高,使得水环真空泵的吸入压力也高。

蒸汽喷射真空泵与水环真空泵经济性对比

  蒸汽喷射真空泵与水环真空泵在技术上都能较好满足淡盐水脱氯的生产需要,下面以南宁化工股份有限公司的6万t/a淡盐水脱氯装置为例进行经济性分析对比,具体情况如下表。对比的范围包括真空泵及其周围换热器等配套设施。从表中可以看出,蒸汽喷射真空泵与水环真空泵的投资差别不大,但是运行成本上蒸汽喷射真空泵为72万元/a,水环真空泵为18万元/a,从经济效益方面来说,水环真空泵更胜一筹。

 

结论

  蒸汽喷射真空泵与水环真空泵在技术上各有优缺点:蒸汽喷射真空泵抽气量大,形成真空快,结构简单,性能可靠稳定,工作安全,操作、维修方便,属于“免维护设备”,可节约备件费和维修人工费;其缺点是能耗大,蒸汽质量、冷却水量的波动很容易导致真空泵能力下降。水环真空泵不消耗蒸汽,不受蒸汽波动影响,工作真空稳定,操作方便,成套性强,缺点是有运动部件,备品备件多,设备维护相对较多。单纯从技术角度来看蒸汽喷射真空泵与水环真空泵都能满足生产的需要。

  从经济角度来看,投资差异很小,运行成本差异很大。蒸汽喷射真空泵运行成本为72万元/a,水环真空泵运行成本很低,为18万元/a,只有蒸汽喷射真空泵的25%,因此,从经济角度来说,水环真空泵经济效益更显著。

  综上所述,水环真空泵和蒸汽喷射真空泵在淡盐水脱氯装置上的应用是成功的,二者在技术上都能满足淡盐水脱氯的需要,但是水环真空泵运行成本相对较低,只有蒸汽喷射真空泵的25%,并且由于不受蒸汽质量影响而可获得稳定的真空,其优点更加突出,因此使用单位也越来越多。正是基于以上原因,南宁化工股份有限公司在后续的项目中舍弃了蒸汽喷射真空泵而采用水环真空泵作为淡盐水脱氯工序中的真空设备。

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