结晶器轴流泵改造的必要性及方法

（天津碱厂，天津 300450）

随着天津碱厂搬迁改造工程的完成，80万t联碱项目也在2010年底开车。而结晶工段的结晶器是关系氯化铵生产的关键设备，要把结晶器运行好，就要保证结晶器主轴流泵（以下简称主泵）的稳定运行。

在同行业的相关成熟经验中，Φ10000×11950 V=660m3的冷析/混合结晶器（以下简称结晶器）的外冷器及主泵配置绝大多数都为4套系统，即1台结晶器有4套外冷器加主泵的配置，开2备1洗1。而联碱分厂的结晶器配置为3套系统，开2洗1，在这种情况下，如何延长主泵的稳定运行时间，控制好结晶器的温度指标，成为我们工作中的难点和重点。

1 主泵循环量与结晶器稳定运行的关系

首先氯化铵结晶的流程是：冷AI进入结晶器中心套筒，与外冷器来的呈过饱和状态的循环母液一起，在结晶器内自下而上通过氯化铵精浆层，使母液的过饱和度消失，析出氯化铵结晶并使结晶长大。结晶器上部母液经轴流泵送入外冷管内，与来自于制冷岗位的液氨在外冷器中，间接换热降温，产生过饱和度。呈过饱和状态的循环母液从外冷器上部经集合槽和中心套管与冷氨I一起进入结晶器底部。如此循环，析出氯化铵结晶。

由上可见，结晶器是氯化铵生产的主体设备，按其工作原理，由上至下分四部分，即：清液段：主要是反应完成后，溢流清液所存在的地方；连接段：是溢流清液与悬浮颗粒分层连接的地方；悬浮段：是氯化铵结晶颗粒长大后主要存在的地方；锥底：是氯化铵精浆结晶长大的地方。

当主泵循环量不足时会造成结晶长大的氯化铵颗粒无法被带动至悬浮段被取出，造成锥底段氯化铵蓄积，坐死，同时循环降温的母液会因在外冷器列管内过度降温，析出氯化铵结晶，并逐渐长大造成堵管；当主泵循环量过大，结晶长大的氯化铵颗粒会被带动至清液段，造成溢流带料，生产指标恶化。

而联碱分厂在氯化铵生产过程中，所遇到的问题，正是由于主泵循环量不足，造成的外冷器堵管、结晶器坐死的问题。如何解决此问题，是关系氯化铵生产的重中之重。

2 提高循环量及延长主泵运行周期的方法

冷析主泵的型号为：ZLH4000-3.5，设计标定循环量≥4000m3/h，扬程≥3.5m。其性能曲线图见图1。

图1 水泵性能曲线

如图1所示，该泵在厂家实验时，当流量在4000 m3/h时，扬程≥3.5 m，效率70%。

在实际开泵使用过程中，稳定电流为105A左右，根据P=U*I，可以算出实际功率为39.9 KW，根据功率在图中标定流量为2200 m3/h，扬程在3.8 m。

从图1可知，流量随功率的增大而大幅增大，流量随扬程的降低而大幅增大。所以增大流量可以考虑降低泵的扬程和增大泵的实际做工率。因此，我们采用两种方法对泵的流量进行提升。

方法1：

提高结晶器溢流口的位置，使泵的浸液深度增加，相对扬程可以得到降低。根据结晶器实际情况，将溢流口提高180～200 mm。实施后，开泵稳定电流为115A左右，可以算出实际功率为43.7KW，根据功率在图中标定流量为3000 m3/h。提升800 m3/h。

方法2：

增大叶轮角度，使泵的功率得到提升。由厂家将叶轮进行改造，提高其叶片角度，将初始叶轮定为A叶轮，第一次提升角度后的叶轮定为B叶轮。改造后，使用B叶轮的主泵稳定电流为125A左右，可以算出实际功率为47.5 KW，根据功率在图中标定流量为3600 m3/h。提升600 m3/h。再将叶轮角度进一步提升，由提升后的叶轮定位C叶轮，改造后，使用C叶轮主泵稳定电流为155A左右，可以算出实际功率为58.9KW，根据功率在图1中标定流量为5500 m3/h。提升1900 m3/h。循环量过大，会造成结晶器的分层段被破坏，同样影响生产指标，而且过大的电流造成主泵在开启过程中，严重超流，过载跳车。最终，根据核算循环量，将叶轮角度定位B与C之间最为合适，将最后叶轮定为D叶轮。使用D叶轮主泵稳定电流为145A左右，可以算出实际功率为55.1 KW，根据功率在图1中标定流量为4600m3/h。

3 取得的效果

经过改造，主泵的循环量得到了显著提升，由2200 m3/h增大至4600 m3/h，取出效果得到很大提升，结晶器尖底蓄积问题得到解决。

比较效果如图2所示。

图2

在对循环量进行提升后，我们又针对主泵的易损件材质进行改造，将原铸铁变径吸入管改为316L材质增强其抗腐蚀性、铸铁泵体三通、折流板改为Mo2Ti材质，提高其抗冲刷、腐蚀能力；增加原填料函的深度、宽度，材质改为Mo2Ti，防止下轴承蹿液造成泵的损坏。同时我们增加自动加油泵，为主泵的上下轴承定时加油，保证润滑。

通过一系列的改造，主泵的运行周期由最早的一周时间，提升为半年左右，现在我们要继续对主泵的下轴承位置进行改造，增加其抗波动的能力，力争保证一台结晶器三台主泵的配置能够长期、稳定运行。