貧胺液泵節(jié)能改造與評價

1、貧胺液泵節(jié)能改造與評價 摘要：對加氫裂化裝置反應貧胺液料泵節(jié)能改造可行性進行分析，經水力、結構、強度等設計核算，在充分利用原基礎設計的情況下，制定了切實可行的改造方案，對泵實施了改造。改造后的貧胺液泵實際運行效果良好，不僅完全了滿足工藝要求，而且節(jié)約了資金。關鍵詞：貧胺液泵 改造 節(jié)能 1、前言 2009年為解決200萬噸/年加氫裂化裝置節(jié)能改造的問題，中國石化股份有限公司北京燕山分公司與沈陽水泵石化泵有限公司合作，依據改造后裝置工藝參數的要求，通過水力計算、結構計算、強度計算等，在充分利用原貧胺液泵配帶電動機和底座部件等基礎件的基礎上，制定了切實可行的改造方案，并實施了改造工作。改造后貧胺液

2、泵實際運行情況良好，不僅能夠滿足工藝要求，而且節(jié)約了裝置的能源消耗。2、原壓縮機情況簡介 2.1、原貧胺液泵為沈陽水泵石化泵有限公司于2005年8月生產, 型號為td160-120×11g，結構型式為臥式雙殼體徑向剖分多級離心式。電機是由江蘇錫安達防爆股份有限公司生產的yakk500-2w型電機，額定功率1000。 2.2、原貧胺液泵主要設計參數及實際操作情況見如表。表.原貧胺液泵設計及操作參數項目原始設計參數操作參數流量（）13760泵送介質mdea（含h2s1000wtppm）mdea（含h2s1000wtppm）泵送溫度5555泵送溫度下的密度(kg/)10301030泵送溫度

3、下的粘度（mpa·s）1.361.36入口壓力（mpa）0.40.4所需揚程（m）13701370轉數（rmin）29802980npsha（m）1010 3、改造可行性分析3.1、改造后貧胺液泵的技術參數如表2所示表、貧胺液泵改造設計條件及操作條件項目原始設計參數操作參數流量（）6060泵送介質mdea（含h2s1000wtppm）mdea（含h2s1000wtppm）泵送溫度5555泵送溫度下的密度(kg/)10301030泵送溫度下的粘度（mpa·s）1.361.36入口壓力（mpa）0.40.4所需揚程（m）13701370轉數（rmin）29802980npsha

4、（m）1010 3.2、改造可行性3.2.1 200萬噸/年加氫裂化裝置目的是節(jié)能，為節(jié)約投資,燕化公司及煉廠決定裝置建設以改造、利舊為主，在條件允許的情況下，盡可能不添加新設備，這其中貧胺液泵作為裝置建設投資的重要項目，改造利舊是節(jié)約投資的主要途徑之一。3.2.2、原貧胺液泵投用至今連續(xù)運行時間為30000小時，新度系數為15%，未到報廢年限,尚有可利用價值。 3.2.3、在200萬噸/年加氫裂化裝置工藝條件的整體設計中,已充分考慮了貧胺液泵利舊改造的問題,在泵的安裝尺寸不變的前提下，以泵本體改造為主線，以原底座和管線為基礎，按貧胺液泵的設計及現有工作狀況為核算依據，對貧胺液泵能達到的流量揚

5、程進行設計核算。4、改造方案及設計核算改造的總體內容包括：利用原結構型式，同時在原底座和管線等基礎件利舊的條件下，依據改造后貧胺液泵有關的技術參數要求，通過水力計算、結構計算、強度計算等設計計算，核算改造的可行性。4.1 結構形式:改造后的貧胺液泵仍采用泵的結構形式，即臥式雙殼體徑向剖分多級離心式。 4.2 有關改造設計計算4.2.1 水力設計4.2.1.1計算比轉數:式中 n泵轉速2980r/min hi單級揚程，hi=h/i=1370/11=124.54.2.1.2 葉輪的設計 （1）葉輪進口直徑dj 對于首級葉輪，主要考慮其汽蝕性能，取k0=5.5此時 ，實取dj=139（mm）對于次級

6、葉輪，主要考慮其效率，取k0=5.0此時，實取dj=133.5（mm）（2）葉輪出口直徑d2由于ns<60,所以應乘以修正系數k，當ns=37.7，k=1.144此時d2=(270277.4)x1.144=308.8317.3（mm）又 查得ku=0.98 取葉輪外徑d2=310mm（3）葉輪出口寬度b2 對小ns葉輪，b2根據工藝可能性加寬，根據經驗取取b2=14mm4.2.1.3 導葉的設計 導葉的水力損失在多級泵中占得比例較大,合理的設計導葉十分重要。（1）導葉基圓d3 d3=（1.011.05）d2=（1.011.05）×310=313325（mm） 取導葉基圓直徑d3

7、=313 mm（2）導葉進口寬度b3 b3= b2+（25）=1013（mm） 取導葉進口寬度b3=12 mm（3）導葉外徑d4d4=（1.31.5）d3=（1.31.5）×313=313325（mm）根據結構取導葉外徑d4=385 mm4.2.2泵軸功率和電機的選擇按實際使用介質計算泵的軸功率pa:pa=ghq/1000=1030×9.807×1370×60÷3600÷1000÷0.58=397.7 kw計算功率(即配帶功率)pj:pj=k1k2p式中:k1水泵揚程允差系數,k1=1.051.1取k1=1.07 k2水泵流

8、量允差系數,k2=1.1 取k2=1.1所以pj=1.07×1.1×397.7=468(kw) 按計算功率選取配帶功率，根據電機的功率等級，取電機的功率為560kw的yakk450-2w型高壓三相異步電動機，配帶足夠。4.2.3 軸徑和輪轂直徑的計算泵軸材料用0cr17ni4cu4nb許用剪應力取=600700(kg/cm2)則泵軸在聯軸器內（最?。┑妮S徑為dmin=mn/0.21/3 扭矩mn=9552pj/n (n·m)代入上式dmin =(mn/0.2)1/3 =（9552×560×10.2/0.2×600×106&#

9、215;2980） 1/3 =0.0534m取聯軸器處軸徑dmin =70（mm）確定葉輪輪轂直徑dh，采用一般平鍵傳遞扭矩，葉輪輪轂直徑dh=（1.181.2）dy根據結構確定葉輪處軸徑dy=80mm，輪轂直徑dh=（1.181.2）dy=（1.181.2）×80=94.496mm實際取dh=95.2mm,滿足要求。4.2.4泵體的強度計算對于高溫、高壓泵，有采用雙殼泵體的，外層泵體（外筒和端蓋）泵受著內層壓力，而內層泵體則是內、外都承受壓力，而且是外壓大于內壓，下面是高壓水泵筒體壁厚計算及強度計算1）外筒的厚度計算外筒通常都設計成厚壁筒（即筒外內徑之比r1/r2>1.2）因

10、此可按承受內壓的厚壁筒來進行外筒壁厚的計算。下圖所示出雙殼泵體的外筒及端蓋的尺寸與受力情況=r1 (+p)/ (-p)1/2-1（m） =0.2275×(94+16.06)/ (94-16.06) 1/2-1 =0.0428（m）=42.8（mm）式中 外筒材料的許用應力（mpa），筒體的材料為25，= s/22.5=235/22.5=94117.5（mpa）式中取=94 mpa，結果即為筒體的最大厚度。 p外筒所承受的壓力（mpa），此泵關死點揚程為1550m， p=1030×9.807×1550+0.4=16.06（mpa）、r1意義如圖所示，單位為m。根據結

11、構實際取=112.5mm，下面校核其強度。2）外筒的強度計算內壁的應力 在壓力的作用下，內壁產生的應力1p=p (r22+r12)/ (r22-r12) （mpa）2p=p (r12-r2)/ (r22-r12) （mpa）3p=-p（mpa）1p 圓周向方向的分應力2p 軸向方向的分應力3p 徑向方向的分應力p的單位為（mpa），r2、r1 、r的單位m。把數代入可得1p=p (r22+r12)/ (r22-r12) = 16.06 (0.1165+0.0517)/ (0.1165-0.0517)=41.7（mpa）2p=p (r12-r2)/ (r22-r12) =16.06(0.0517

12、-0.00765)/ (0.1165-0.0517)=10.9（mpa）3p=-p =-16.06（mpa）按第四強度理論，折算應力為d= 1/2(1-2)2+(2-3)2+ (3-1)21/2=1/2(41.7-10.9)2+(10.9+16.06)2+(-16.06-41.7) 21/2=50.05（mpa）外壁的應力在內壓力的作用下，外壁產生的應力分別用下列各式計算 1p=2p r12/ (r22-r12) =2×16.06 0.0517/ (0.1165-0.0517) =25.6（mpa）2p=p (r12-r2)/ (r22-r12) =16.06(0.0517-0.00

13、765)/ (0.1165-0.0517) =10.9（mpa）3p=0折算應力為d= 1/2(1-2) 2+1 2+2 21/2=1/2(25.6-10.9)2+25.62+10.9 21/2=22.3（mpa）外筒的材料為25，查的2=235mpa，內壁折算的應力大，其安全系數為n=s /d =235/50.05=4.7（1.72.5）所以此筒體滿足強度要求。5、改造實效5.1本次貧胺液泵改造從設計、制造、安裝到試運，只用了90天的時間，為200萬噸/年加氫裂化裝置的按期開工創(chuàng)造了條件。5.2回收的能量及效益改造前的泵在60時的軸功率為pa=ghq/1000=1030×9.807

14、×1485×60÷3600÷1000÷0.51=490.2 kw改造后的泵在60時的軸功率為pa=ghq/1000=1030×9.807×1370×60÷3600÷1000÷0.58=397.6 kw按年運行8000小時計算年總節(jié)電數為 （490.2-397.6）×8000=740800（kw·h）按1.0元/ kw·h計算年總效益折合人民幣 740800×1=74.08(萬元) 總投資回收期為1213個月6.結論貧胺液泵的改造,充分利用原有基礎,經過可行性分析計算,改造后運行良好。為貧胺液泵節(jié)能改造提供了依據，也為閑置設備的再利用開辟了一條途徑，尤其是在市場經濟條件下，為提高市場競爭能力，要適時對企業(yè)生產能力和