改质沥青装置液下泵的存在问题及改进措施
黄慧萍( 山西焦化股份有限公司 洪洞041606)
我公司的30万t/a焦油加工装置，配套的改质沥青装置一直是同类企业技术管理的难点，直接影响焦油蒸馏装置的长期稳定运行。特别是在夏季，改质沥青装置的液下泵就成为制约整个装置运行的瓶颈。通过对改质沥青装置的工艺流程、介质特性及泵的结构特点、水力特性的研究，并借鉴了国内同类企业的改进方案，提出了较为理想和可行的改进措施，彻底解决了因液下泵故障频发而影响焦油加工负荷的问题。
1 改质沥青装置的工艺流程
我公司的改质沥青装置采用了釜式常压热聚合法，其工艺流程为：中温沥青依次进入3台串联的反应釜进行高温热聚合反应，生成改质沥青送入改质沥青中间槽，由改质沥青中间槽内的高温液下泵送入沥青汽化冷凝器，将400℃改质沥青冷却至250～260℃ , 靠液差依次流入3台沥青高置槽，冷却至180～200℃后，将改质沥青均匀地放入沥青链板输送机，经水冷成型后入库或外送。
2 生产运行状况及存在的问题
2.1 长轴高温液下泵的运行状况
根据原设计，改质沥青中间槽的液下泵是LG32-200-6型长轴高温液下泵。自2006年1月改质沥青装置投产以来, 4台液下泵便频繁出现故障（见表1），每台泵的使用周期短的不到1天,长的也只能维持10天左右，严重影响了改质沥青装置的稳定运行，并制约了焦油蒸馏装置的高负荷生产。
表1 LG32-200-6长轴高温液下泵的检修情况
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检修时间 |
更换零部件名称 |
费用，元 |
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20060315 |
上轴套 |
1250 |
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20060328 |
泵轴、上中下轴套、轴衬 |
12540 |
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20060406 |
泵轴、上中下轴套 |
12000 |
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20060411 |
上轴套、中间轴套、中间轴衬 |
3040 |
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20060422 |
中间轴套、轴衬、中间支承架 |
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2.2 故障原因分析
（1）由于工艺介质本身的特性，沥青易固化及结焦。当管路及设备内的结焦进入泵叶轮，即将泵叶轮及润滑管路堵死，使轴套、轴衬产生干磨而损坏。
（2）由于介质特性及操作液位的控制问题，在运行过程中，泵的支撑管内易结焦，特别是在中间支撑架处的结焦会直接导致中间轴衬的磨损损坏，缩短了泵的使用周期。
（3）由于工艺设计的要求及泵结构的局限性，液下泵的轴长达1. 8m，设计时虽然增加了中间支撑，但在启动过程和正常使用时，很难保证良好的润滑，大大增加了出现故障的机率。此外，长轴还容易出现弯曲变形。
3 改造方案的确定与效果对比
3.1 长轴泵改短轴泵方案的确定
（1）缩小改质沥青中间槽的直径，采用短轴泵。采用短轴泵结构，不仅缩短了轴的长度，并且可以不用中间支撑，使故障源消除。其缺点是因需变动中间槽的直径，必须重新制作1台中间槽，会对工艺系统的运行带来不利影响。
（2）采用短轴泵，制作1台专用于安装短轴泵的沥青槽与原中间槽连通。此方案的缺点是中间槽的液位可能高于液下泵的底板，因此对传动轴与底板之间的密封提出了较高要求，高达400℃的改质沥青在传动轴处易发生泄漏，便又成了新的故障点。
（3）使用卧式离心泵代替立式泵（液下泵）。此方案的缺点是高温卧式离心泵的辅助系统多，制造成本高，将会使每台改质沥青泵的价格由1万元提高到10万元。此外，卧式离心泵内的高温介质及入口管路的堵塞问题将会给泵的维护、检修带来困难，并可能出现备用泵无法使用的情况。
通过分析各项方案的利弊，并结合工艺系统的要求和投资成本等因索，选择了如下较为合理的方案，即采用短轴泵结构或悬臂式液下泵; 为不影响工艺系统，改质沥青中间槽的直径不变（DN2000mm）。
与泵生产单位的设计人员协商后最终制订了如下技术方案：即采用LG32-200-4型高温立式泵不接轴结构方式，最长插入深度为1166mm，取消了中间轴套、中间轴衬和中间支承架。另外，为充分利用槽体的容积，在生产装置停车时抽空工艺介质，在泵吸入口增加了下接管。使泵的吸入口距离槽底约600mm，既能保障设备的正常使用，又能满足工艺要求。
3.2 长轴泵改短轴泵的效果对比
将液下泵由长轴改为短轴后，液下泵的运行周期明显延长，由原来的最长连续运行10天左右提高到了30天左右，检修时更换的零部件明显减少，同时也减轻了因液下泵故障必须将泵从中间槽内吊出检修的环境污染（在吊泵过程中会有大量的沥青烟冒出）。改进后的LG32-200-4型短轴液下泵的检修情况见表2。
表2 LG32-200-4型短轴液下泵检修情况
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检修时间 |
更换零部件名称 |
费用，元 |
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20091012 |
轴套、定距块、支承架 |
3390 |
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20091108 |
泵轴、轴衬 |
5040 |
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20091209 |
泵轴套、轴衬 |
1790 |
3.3 短轴泵的优化
由长轴泵改为短轴泵后，泵的运行周期和稳定性大为提高，但偶尔也会出现运行故障，必须将液下泵从沥青中间槽内吊出检修。为从根本上解决此问题, 2010年4月，将短轴泵由LG32-200-4型改为LG40-315- 6-A型，电机转速由2930r/min降低到1484r/min，轴套材质由0Grl8Ni9改为3Gr13, 轴衬材质由球磨铸铁改为高铬合金。从2010年5月改进至今，液下泵再未出现任何问题，改质沥青装置的需要停车检修时，液下泵也只需解体清理沥青，而无需更换任何零部件，从根本上解决了沥青液下泵制约生产的问题。
（201109301）
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