正式介紹

煤氣化和液化是煤化工的主流發(fā)展方向，也是煤化工技術的重點研究領域。那么，泵在整個煤化過程中起著什么樣的關鍵作用呢？

煤化用泵的類型

1.煤制甲醇匹配空子裝置

煤制甲醇配套空子裝置使用的主泵包括:高壓液氧泵、液氮泵、液氬泵、冷卻水泵、冷凍水泵等。

2、煤破碎輸送及煤(料)漿制備裝置

泵主要用于煤破碎輸送和煤(料)漿制備裝置，包括:煤(料)漿卸料泵、添加劑制備泵、添加劑計量泵、磨煤機給料泵、堿液計量泵或氨計量泵，用于水煤(料)漿PH調節(jié)和井下廢煤漿槽泵等。

3、水煤(料)漿氣化及灰渣水處理裝置

水泵主要用于水煤漿氣化和灰水處理廠，包括:高壓煤(料)漿給料泵、燃燒器冷卻水泵、急冷水泵或黑水循環(huán)泵、渣罐循環(huán)泵、渣池泵、預熱水泵、澄清池給料泵、脫氧水泵(或碳洗滌器給料泵)、真空泵(系統(tǒng))、真

4.變換和低溫甲醇洗裝置

泵主要用于變換和低溫甲醇洗裝置，包括工藝熱凝結水泵、高壓閃蒸罐給水泵、低溫凝結水泵、脫氧罐給水泵等。脫碳工段通常配有低溫甲醇洗裝置。低溫甲醇洗通常包括:

(1)德國林德工藝流程(類似于大連理工大學等國內公司的工藝流程)，配套泵有:H2S濃縮塔出料泵、H2S濃縮塔進料泵、甲醇再生塔進料泵、甲醇貧液泵、甲醇/水分離塔進料泵、甲醇再生塔回流泵、地下污水甲醇泵、尾氣洗滌塔底泵等。

(2)如果采用德國魯奇工藝，配套泵包括主洗泵、尾氣重吸收進料泵一、尾氣重吸收進料泵二、重吸收循環(huán)泵、熱再生塔進料泵、精洗泵、甲醇-水分離塔進料泵、熱再生塔回流泵、廢水泵、地下排污泵、甲醇補充泵等。

5.甲醇合成及冷凍站裝置

甲醇合成及冷凍站使用的泵主要有:透平冷凝泵、潤滑油站主輔油泵、應急油泵等。不同工藝或熱水循環(huán)泵；

6.甲醇精餾裝置

甲醇精餾裝置主要使用泵，包括:如果采用德國魯奇工藝流程，配套泵包括:穩(wěn)定甲醇泵、預精餾塔回流泵、加壓塔回流泵、常壓塔回流泵、工藝水泵、液下泵、堿液泵、側出泵、粗甲醇泵、精甲醇泵、洗滌塔底泵、循環(huán)洗滌水泵等。(不同工藝流程使用的泵種類也不同)；

7、甲醇儲運及硫磺回收、氫氣回收裝置

泵主要用于甲醇儲運、硫磺回收和氫氣回收，包括甲醇火車或汽車裝車泵、甲醇地下罐泵、甲醇進料泵等。硫磺回收裝置根據(jù)不同工藝配備液硫泵和酸水泵。

煤氣化工藝及關鍵泵設備

1、主要氣化過程

目前，我國煤氣化技術有水煤漿氣化和干粉氣化兩條路線。

首先是以GE Texaco工藝、OMB華東理工大學四噴嘴工藝、清華大立克工藝和西北院多組分料漿工藝為代表的水煤漿加壓氣化技術

線；

二是以殼牌煤氣化工藝、TPRI Xi安熱院兩段爐工藝、航天煤氣化工藝和GSP煤氣化工藝為代表的粉煤加壓氣化技術路線。

2.關鍵泵設備

水煤漿氣化工藝因流程簡單、不污染環(huán)境、對煤種適應性強、生產能力大、氣化壓力高、合成氣質量好、開停車方便、加減負荷較快、氣化爐結構簡單、可連續(xù)供料及操作穩(wěn)定等優(yōu)點，在我國占有較大的市場份額。水煤漿氣化工藝包括水煤漿制備、加壓氣化和灰水處理3部分，氣化部分則是整套裝鱟的核心。以德士古工藝為例，圖4、圖5為水煤漿加壓氣化典型工藝路線圖。氣化爐的工作溫度一般在1200℃，根據(jù)生產規(guī)模和下道工序需求的不同，氣化爐的氣化壓力有4.0 MPa、6.5 MPa、8.5 MPa 3個壓力等級。水煤漿氣化工藝中泵設備較多，裝置引進初期依靠進口，經(jīng)泵行業(yè)十余年的努力，通過對進口泵設備的消化吸收再創(chuàng)造，除高壓煤漿泵少數(shù)業(yè)主還在依賴進口外，其它的都已國產化。水煤漿氣化工藝因其工藝簡單、無環(huán)境污染、煤種適應性強、生產能力大、氣化壓力高、合成氣質量好、啟停方便、加減負荷快、氣化爐結構簡單、連續(xù)進料、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，在我國占有較大的市場份額。水煤漿氣化工藝包括水煤漿制備、加壓氣化和灰水處理，氣化是整套鱟試劑的核心。以德士古工藝為例，圖4和圖5是水煤漿加壓氣化的典型工藝路線圖。氣化爐的工作溫度一般為1200℃，根據(jù)生產規(guī)模的不同和下道工序的要求，氣化爐的氣化壓力分別為4.0 MPa、6.5 MPa和8.5 MPa。水煤漿氣化過程中泵類設備較多，引進初期設備是進口的。經(jīng)過十幾年在泵行業(yè)的努力，引進的泵設備經(jīng)過消化吸收再創(chuàng)造。除了少數(shù)高壓煤漿泵的所有者仍然依賴進口，其他人已經(jīng)本地化。

3、高低壓煤漿泵

從制漿到氣化，工廠的關鍵泵是高低壓煤漿泵。德士古工藝高低壓水煤漿泵主要技術參數(shù)見表1。

低壓煤漿泵是煤漿制備的重要設備，作用是將從磨煤機中出來的水煤漿送人煤漿槽，泵的形式有三缸單作用往復式隔膜泵、離心式雙殼體渣漿泵，這兩種泵目前國內都能生產。高壓煤漿泵是煤氣化的關鍵設備，作用是將水煤漿加壓后送人氣化爐。目前，高壓煤漿泵市場基本被荷蘭奇好(Geho)公司和德國菲魯瓦(Feluwa)公司占領，只有個別廠家使用愛莫瑞奇J-E公司或沈陽冶金公司的產品。圖6為德國菲魯瓦公司煤漿泵的結構簡圖。低壓煤漿泵是制備煤漿的重要設備，其作用是將煤漿從磨煤機輸送到煤漿罐。泵有三缸單作用往復隔膜泵和離心雙殼渣漿泵，目前均可在國內生產。高壓煤漿泵是煤氣化的關鍵設備，其作用是將水煤漿加壓送至氣化爐。目前，高壓煤漿泵的市場基本被荷蘭的Geho公司和德國的Feluwa公司占領，只有少數(shù)廠家使用阿莫里奇J-E公司或沈陽冶金公司的產品。圖6是德國菲魯瓦公司煤漿泵的結構圖。

4.高壓水煤漿泵常見故障及處理方法

(1)隔膜氣缸進出口止回閥門卡

處理方法是手動操作氧氣流量閥，調整合適的氧煤比，調整煤漿泵轉速。量再多也沒問題。如果沒有變化，會調整幾次，用泵出口排漿，減少大顆?；螂s物的堆積?，F(xiàn)場維修人員會配合錘子敲擊單向閥，通過氣缸后面的壓力表是否變化來判斷是否恢復正常。一般采取這些措施后，單向閥堵塞的問題就可以解決了。

(2)隔膜破裂

隔膜破裂的原因主要是隔膜兩側壓差不平衡(一側是驅動液，另一側是輸送液)。如果壓力不平衡，隔膜會在瞬間破裂。由于活塞桿密封處泄漏，氣體吸入，補償系統(tǒng)補償不足或過度，第一次噴油過多或過少，活塞缸中的油量不斷變化，會破壞隔膜兩側的壓力平衡，導致隔膜破裂。

(3)液壓油泄漏

液壓油泄漏的原因是密封損壞。檢修時更換密封件。

(4)進出口緩沖罐表皮破損通常是鐵屑進入煤漿泵造成的。一般情況下，排氣供油閥不會堵塞。只要液壓油干凈無雜質，從棒磨機排出的煤漿質量必須得到保證。如果有必要，一些已經(jīng)沉到底部的煤漿甚至可以因為煤漿中鋼筋鐵屑的停放事故而排出。

(5)進口濾網(wǎng)堵塞的主要原因是我廠棒磨機襯板原來用的是橡膠襯板，掉落的橡膠堵塞了濾網(wǎng)。橡膠內膽改為鋼制后，問題解決了。

5.離心水泵和灰水泵

燃燒器冷卻水泵、鎖斗循環(huán)泵、渣池泵、急冷水泵(或灰水循環(huán)泵、黑水循環(huán)泵)、低壓灰水泵、高壓灰水泵(或除氧水泵、高壓回水泵、碳洗滌器給水泵)、過濾器給水泵等。是氣化裝置的關鍵泵。

德士古氣化工藝(6.5 MPa級)主要離心泵參數(shù)見表2。泵的參數(shù)隨著氣化壓力的不同而不同，但這些泵都是離心泵。突出的特點是介質屬于固液混合兩相流，其水力模型不同于高溫高壓條件下的常溫水力模型。如何提高泵的運行效率，減少顆粒對泵體和葉輪的侵蝕和磨損是重點，將API 610標準有機地構建到耐磨離心泵的結構設計中是問題的核心。

(1)燃燒器冷卻水泵的作用是將冷卻水輸送到噴嘴夾套，以冷卻噴嘴。工作條件相對較好，可靠性是關注點，所以一般采用標準的化工流程泵。

(2)鎖斗循環(huán)泵和冷凍水泵在水煤漿氣化過程中非常重要，是氣化爐安全穩(wěn)定運行的保證。斗鎖循環(huán)泵的作用是將渣鎖罐中的水返回氣化爐；冷凍水泵將碳洗滌塔中的水送回氣化爐。兩種泵有一個共同的特點:進口壓力高，工作溫度高，輸送的水中含有少量固體顆粒。耐高壓性和耐磨性是關鍵因素，因此對溢流部件的設計、軸向力的平衡、軸封的選擇和沖洗要求很高。目前多采用單級懸臂離心泵，材質一般為雙相鋼?？紤]到耐磨性，有的廠家在蝸殼內噴焊硬質合金，有的廠家增加導向葉片，將蝸殼的承壓和擴散功能分開。這樣導葉內的流速高，腐蝕磨損后可以更換，殼體內流速低，不易磨損，使用壽命長，運行可靠。

如圖7所示，可以用國產雙殼泵代替進口泵。合肥通用機械研究院采用ocr 15 ni 4m 03 i3 cunb雙相鋼制造鎖斗循環(huán)泵葉輪、外殼等零部件，在懷化使用，效果良好。

(3)渣池泵的作用是將渣池中的水和灰抽出進行處理，正常行駛時會閃光，在行駛、停車或烘烤等異常情況下送至沉淀池?；曳值那治g和其他物質的腐蝕會加速磨損，因此經(jīng)常使用鎳硬材料制成的雙殼渣漿泵。泵速可以是1450轉/分鐘或970轉/分鐘，或2950轉/分鐘，帶變頻器。葉輪的低轉速和低線速度可以減少葉輪和蝸殼的磨損。壓濾機進料泵和它類似，不同的是氣化爐啟停時，系統(tǒng)內的水垢在溫度變化下脫落，進入沉降槽，從而堵塞壓濾機進料泵。最好的辦法是在系統(tǒng)啟動后，將壓濾機入料泵的人口管道的奶嘴拆除，將沉淀池底部的灰渣排到固定的水池中，一般需要4小時左右。系統(tǒng)改進后，池中的物料將返回進行過濾。

(4)高壓除灰水泵的作用是將除灰水箱中的除灰水通過閃蒸換熱器送至洗碳塔。泵流量大，揚程高，介質中含有一定量的灰分，宜采用多級對稱離心泵，如圖8所示。

帶有平衡盤和平衡鼓的高速泵或多級泵在使用中或多或少會有問題。周霞等人提出的雙平衡盤和動楔抗磨平衡盤技術也可以提高泵的使用壽命，但作者認為平衡盤在灰水中容易磨損，不可靠。合肥通用機械研究所消化吸收日本Arai泵的水研制的DH對稱多級離心泵，效果好，使用壽命長。如果制造平衡盤、平衡鼓式多級泵，向平衡轂或平衡盤內注入高壓清水，會取得很好的效果，類似于日本Nii制造有限公司用水沖洗中間節(jié)流套。

對于水煤漿氣化裝置，除了目前需要進口的高壓水煤漿泵外，其他水煤漿氣化裝置的泵可以在國內生產，不僅為國家節(jié)省了外匯，也減少了業(yè)主的設備投資。

干粉氣化工藝的關鍵泵設備

干粉氣化技術的基本流程:原煤加入助燃劑，粉碎研磨成煤粉，通過高壓氮氣流送入氣化爐。在壓力4.1兆帕、溫度1500-1600℃的條件下，加入氧氣和水蒸氣，瞬間完成脫除揮發(fā)物、裂解、燃燒和轉化等一系列物理化學過程。氣化產物為粗合成氣，煤灰熔化后以液體形式流出。

圖9是干粉氣化-殼牌工藝(SCGP)的典型流程示意圖。國內較早使用殼牌工藝的工廠主要有巴陵石化合成氨和尿素項目、安慶石化油改煤項目、湖北雙環(huán)油改煤項目、柳州化工集團公司26萬噸合成氨項目等。近兩年來，干粉氣化工藝因其良好的啟動效果而得到迅速推廣。

表3為殼牌粉煤氣化工藝在一個油改煤項目中的主要泵技術參數(shù)。燃燒器冷卻水泵、渣池循環(huán)泵、灰渣水泵和灰渣排水泵是氣化廠的關鍵泵設備。類似水煤漿氣化裝置，這些泵的工作環(huán)境非常惡劣。入口壓力高，溫度高，輸送介質含有煤灰固體顆粒，或者同時存在幾種情況。根據(jù)目前設備上設備的使用情況，國內可以解決所有需要的泵，但是使用壽命短。雙相鋼材料和特殊軸封結構的應用為這些泵的安全運行奠定了良好的基礎。

煤液化工藝及關鍵泵設備

神華鄂爾多斯103萬噸、山西六安21萬噸、內蒙古伊泰18萬噸三個煤制油示范項目相繼投產，并實現(xiàn)了長期穩(wěn)定運行，標志著煤制油工藝已經(jīng)成熟。神華鄂爾多斯項目是在美國HTI直接液化工藝的基礎上，結合其他新工藝的優(yōu)點而改進的工藝；內蒙古伊泰和兗礦集團都采用間接液化工藝。兗礦集團建成1萬噸中試裝置并成功投產。神華HTI直接液化工藝和F-T間接液化工藝各有優(yōu)勢，這兩種工藝將成為未來中國煤制油工藝的主流。

圖10為神華鄂爾多斯煤制油百萬噸級裝置兩段煤加氫直接液化流程示意圖。泵設備主要分布在選煤單元、制備單元、四個聯(lián)合單元(煤液化、加氫穩(wěn)定、加氫改質和輕烴回收)、制氫單元和空子單元。

表4列出了煤液化的主要泵參數(shù)。當時這些泵是從國外進口的，現(xiàn)在也有一部分是國產的，但是還有很多不同位置的泵需要通過技術研究才能在國內制造。

(1)從圖10可以看出，K-I反應器和K-2反應器各裝有一臺循環(huán)泵，設備編號為103-P-圖10立式低壓離心煤漿泵201和103-P-202。兩臺泵在高溫(455 qC)和高壓(20 MPa)下工作，反應器循環(huán)，輸送含50%煤粉顆粒的料漿，工作條件特別惡劣。此外，泵在系統(tǒng)的單個單元中運行，并且沒有備用單元，因此泵的可靠性特別高。加氫塔循環(huán)泵104-P-102也是如此。裝置中使用的三位數(shù)字的泵是從美國福斯公司進口的。該泵在結構上類似于鍋爐水泵，但泵和電機之間有機械密封。泵是一個集成的離心泵和電機，電機是濕定子類型，如圖11所示。

除了美國的FIOW8erve公司，還有英國的Tyler、德國的KSB、日本的富士、日本有道等具有潛在生產能力的公司。這種泵的生產能力國內沒有，只有電廠類似產品——熱水循環(huán)泵(鍋爐水泵)的設計生產能力。合肥通用機械研究所正在進行國產化工作。

(2)在油煤漿催化劑制備(102步)和煤液化(103步)過程中，需要一些進出口壓力低、輸送油煤漿的底泵，如表4中的102-piiab、103-P10IA-F、103 -P307ABC、103 -P315AB等。但要解決的問題是過流部件的耐磨性、高溫下的應力腐蝕、軸封和沖洗系統(tǒng)的可靠性，與煉油裝置的底部渣漿泵相似。該裝置采用勞倫斯泵業(yè)公司的雙殼化工流程泵FLS6000系列產品，低速運行，如圖12所示。

該系列產品符合API 610標準，其結構特點是內殼耐磨，外殼承壓；葉輪采用軸向口環(huán)間隙；軸封采用雙端波紋管機械密封，配有沖洗罐壓力沖洗P530。葉輪與密封腔之間還設有節(jié)流輔助密封，P32由外部溶劑油沖洗并隔離，以改善機械密封的工作條件。軸承部件經(jīng)過強化和重載，過流材料需要進行耐磨處理。目前，這些泵正在逐步國產化，如圖13，上海福斯特公司生產的立式離心煤漿泵。

(3)高壓油煤漿輸送泵的作用是將煤漿罐中的油煤漿通過預熱器送入反應器。泵出口壓力在20MPa以上，工作溫度為290℃，油煤漿固含量為50%。目前采用的是德國URACA公司進口的五缸柱塞泵，如圖14所示。該泵的特點是泵速慢，柱塞行程長，雙往復密封。