采用液上自吸泵解决液硫输送问题

陈 龙， 解更存

(中国石化达州天然气净化有限公司， 四川达州 635000)

采用液上自吸泵解决液硫输送问题

陈 龙， 解更存

(中国石化达州天然气净化有限公司， 四川达州 635000)

液硫 输送 硫磺泵 原因 分析

液硫通常储存在地下液硫池中，通过液硫输送泵输送至硫磺成型装置，然后加工成产品硫磺颗粒。液硫池容量有限，在生产中仅起缓冲、存放作用，若无法保证液硫及时外送，将会造成硫磺生产装置非计划停工。因此，保障液硫泵连续运行对提升硫磺装置的生产稳定性十分重要。目前在液硫池外输液硫设备中，应用较为广泛的是长轴液下泵。

1 液硫输送

液硫的物理性质较为特殊，其黏度随温度变化而变化，初熔时，黏度随温度升高而下降，当温度超过159 ℃后，黏度随温度升高而急剧增大。当温度持续升高到190 ℃时，液硫黏度将达到极大值，温度超过190 ℃后，黏度又恢复到初时的特征。因此，液硫在130～160 ℃时黏度最小、流动性最好。液硫在管道内输送时通常需要利用管道伴热系统将整个管道内液硫的平均温度控制在135～140 ℃，液硫输送的最低温度要求为122～125 ℃，一旦温度下降，停泵管线及泵内硫磺将凝结在泵及管线内，造成再次启泵困难，从而损坏机械密封[1]。

2 长轴液下泵运行现状

2.1 长轴液下泵

长轴液下泵通常采用防爆电机驱动，电机安装在液硫池地表面上，泵体位于安装平面正下方，其结构形式为夹套式立式离心泵，因而占地面积小。启泵前无需灌泵。当泵启动时，叶轮、泵体等过流部件已全部浸没在液硫池的液相介质中，启动容易，且不会因液硫温度不在最佳温度范围内凝固结晶，导致运行困难。泵的出液管、支撑管、中间支撑架及自冲洗管线均有保温夹套，利用低压伴热蒸汽防止液硫冷凝结晶。泵的轴承具有自润滑结构，出液管处引入的液硫可润滑轴承，完成润滑作用后的液硫在重力作用下自流回液硫池。泵入口处安装过滤网，避免液硫池中的杂质进入泵体，从而损害泵体。

2.2 运行中存在的问题及原因分析

长轴液下泵在实际运行中经常出现泵体振动大、机泵故障频繁等问题，泵的连续使用寿命较短。对泵解体检查，发现多是滚动轴承和滑动轴承磨损、损坏严重，泵轴损坏、弯曲。

造成这些问题的主要原因如下：

1) 液硫池液位深度泵本体长度设计值约为6 m，为保证泵轴的同轴度，采用安装滑动轴承对泵轴进行定位，并起径向支撑作用。但因泵体长度过长，泵的工作端又位于底部，高速运转时，轴泵易产生过大挠度引起振动。

2) 泵轴在高温条件下产生热膨胀，长期在振动运行工况下势必产生轻微变形，影响泵轴与支撑管的配合精度，造成泵体下部转子和定子的平行度被破坏，叶轮与泵体配合间隙出现偏差，叶轮和泵体摩擦，严重时叶轮发生卡死现象。这些均加剧了泵轴变形及轴承磨损，若频繁维修会影响泵轴配合精度，反过来又导致频繁损坏继续维修，造成恶性循环，严重时损坏电机。

3) 泵的自润滑液硫管路及伴热蒸汽管路均通过焊接方式连接在泵体上，管路直径15～25 mm。该结构易导致焊接应力集中在焊缝及弯头处，加之泵体长期振动及管路直径较细，加剧了弯头及焊缝达到抗拉强度，最终变形断裂。管路变形断裂会导致液硫伴热不畅或润滑管路堵塞，无法润滑轴承，造成轴承、轴套及衬套磨损快、易损坏[2]。

4) 泵入口处设置的过滤网是用于过滤液硫中的杂质。当入口滤网严重堵塞导致泵不上量时，电机负荷随之增大，泵运行效率降低，泵产生振动和噪声，轴承发热磨损损坏。

2.3 其他问题及安全隐患

1) 泵轴较长、拆装不便。一旦出现故障，需要利用吊车将整个长轴泵吊至地面上，清理整个泵腔及转动部件上的硫磺结晶，而且拆装附属的蒸汽伴热管线及连接部件。清理完成后，再将液下泵吊装回原处，每次维修均耗费大量人力和物力。由于该泵故障率较高，滑动轴承易腐蚀、磨损，维修时全部更换，导致运行维护成本居高不下。

2) 液下泵被吊到地面时，液下泵安装位置呈敞开状态，需加盖临时盖板保持液硫池封闭状态。但临时盖板密封性不佳，无法完全阻隔液硫池气相空间逸出的硫蒸气、硫化氢及二氧化硫等混合气体，易造成附近操作人员中毒，并污染环境。

3) 若液下泵轴承发生磨损，局部位置出现干磨，该位置温度迅速升高。由于泵体位于液硫池内，硫磺为易燃易爆介质，滑动轴承干磨所导致的温度升高会引发液硫池气相空间闪爆[3]。

3 液上自吸泵

为避免液下长轴泵输送液硫时所产生的问题，可将液下泵改为地上泵，采用自吸泵替代液下长轴泵，保证液硫安全可靠输送。

自吸泵是一种具有自吸能力的离心泵，设有输送泵、自吸装置、伴热装置和回流管线4个部分。输送泵采用立式离心泵，以减少泵内介质残留；自吸装置包括抽真空装置、控制箱及抽气管线，当输送泵内液位达到设定位置时，抽真空装置发出电信号到控制箱，控制抽真空装置及输送泵的自动启停，实现整个设备的自动控制。为防止介质离开液硫池后，因外界温度下降，介质凝结无法输送，液硫泵设置伴热装置，伴热装置有蒸汽入口和蒸汽出口，由外部供热管网提供伴热蒸汽。整个装置停运时，关闭出口管阀门，输送泵继续保持小流量运行，回流管阀门打开，泵送介质沿回流管线流回储液罐，不再输送到下个泵位。装置恢复运转时，关闭回流管阀门，打开出口管阀门，输送泵迅速正常运行。输送泵停泵检修时，立式泵内残留介质会沿垂直的入口管自动回流至储液罐。

4 液上自吸泵与液下长轴泵对比

4.1 运行平稳

液上自吸泵泵轴及泵体不插入介质中，仅有不锈钢材质的吸入管及内置夹套伴热位于液硫池内，不易振动、腐蚀及损坏，大大降低了设备故障率。所有管路、接头、泵体、泵盖等都外加蒸汽伴热，液硫离开液硫池、在流经泵件时不会因热量损失，导致温度下降而发生凝结。液硫注满泵腔后才能启动泵，起到充分润滑作用，避免机封干磨损坏。

4.2 维护、维修方便

液上自吸泵占地面积小，可安装在任何位置。由于整机泵及过滤装置均设置在地面之上，维修时无需将泵从液硫池内吊出，仅需停泵关闭进、出口阀门后即可进行作业，节省人力、物力。立式泵停泵时，泵内液硫自动沿垂直入口管回流到液硫池，避免液硫残留在泵体内结晶，减少维修时清理泵内结晶的工作量，缩短维修工时。

4.3 安全性

液硫池内只有吸入管线和内置夹套伴热，不会发生滑动轴承因干磨产生高温或火花而导致气相空间内易燃、易爆气体闪爆。维修泵期间，液硫池仍保持封闭状态，消除了有毒气体逸出造成附近作业人员中毒及环境污染的隐患。

5 结语

采用液上自吸泵替代液下长轴泵来输送液硫，不仅降低设备故障率，保证设备连续平稳运行，彻底解决了液下泵振动大、频繁故障的问题，而且杜绝了潜在的安全隐患，降低了维护、维修费用。

[1] 周志杰，吕晓明，陈书宁，等.液硫输送过程中遇到的问题及应对措施[J].河南化工，2010，27(10)：92-92.

[2] 董文平，张来雄.对现役硫磺液下泵故障分析及改造[J].通用机械，2011(2)：47-49.

[3] 赵兴华.采用双螺杆泵安全输送液硫技术[J].安全技术， 2013，13(9)：18-19.

2017-08-20。

陈龙，男，中国石化达州天然气净化有限公司助理工程师，主要从事设备技术科研攻关、技术改造工作。电话：15196892324；E-mail：327187608@qq.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)10-0026-02