低压水电解制氢装置碱液循环泵气蚀现象分析与防治

低压水电解制氢装置碱液循环泵气蚀现象 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与防治 氢能发晨应用篇 低压水电解制氢装置碱液循环泵气 蚀现象分析与防治 张彩丽(邯钢动力厂) l、前盲 水电解是制取氢气的一种较为方便的方法。我厂有三台DDQ一10,40型低压水电 解制氢装 置，氢气产量为40Nm3,h，额定操作压力0(98MPa。电解过程是在氢氧化钾水溶液中进行 的。 直流电通过氢氧化钾水溶液时(将水分解为氢气和氧气。电解后夹带氢气和氧气的碱液在氢、 氧分离器中。依靠重力作用分90与氢气和氧气分离。碱液通过氢、氧分离器底部的连通管。 经碱液过滤器去除机械杂质。再经碱液螺旋板换热器冷却后进人碱液循环泵。经泵加压 碱液又回到电解槽，与电解后产生的氧气、氧气一道(分别进入氢、氧分离器，形成了后( 液循环系统。 电解 2、问题的提出 碱液循环泵是制氢装置生产运行的关键部件。原设备所选用的碱液循环泵 为某型号磁力 泵，该泵性能不够稳定。适用性差。生产使用过程中，故障频繁，多次造成制氢设备被迫停 产(直接威胁到氩气的正常生产和供应，进而对公司的炼钢生产尤其是品种钢的产品质量产 生不良影响。如何延长碱液循环泵的运行周期，对于保证整套制氢装置的安全稳定运行具有 重大意义。 3、技术改进——碱液循环泵优化选型 为了扭转生产的被动局面，从1999年开始对碱液循环泵进行技术改造。经过反复对照比 较，决定选用HN21B—A2型屏蔽泵(并结合生产实际提出耐碱耐高温等技术要求。由于受 设备安装空间的限制，做了以下改进: 老 1)将屏蔽泵接线柱托右旋90度，以减少泵的总体高度;在此基础上再把接线端予旋转90 度。便于设备检修时电源线的拆、装。 2)把屏蔽泵自带的地角支架用气剖割开，截短50mm，再对接焊上，使泵体中心线与泵进 口法兰高度一致。由于新泵与旧泵进、出口对接法兰尺寸不一样，故将原法兰锯下，分别对 接焊上一段cI、,45及?8的不锈钢管。然后再焊上尺寸合适的不锈钢法兰。并用4mm厚的聚四 氟乙烯板制作了洼兰垫片。 3)在屏蔽泵出口管路上增设了一块Y1S100一2(5型全不锈钢压力表。压力表内部完全采 用氩孤焊，防止强碱腐蚀。通过观察屏蔽泵进、出口压差，可以判定泵的正转、反转及泵的 出力情况。 另外(该屏蔽泵尾端还配备了轴承监视器(便于人们了解泵内部轴承磨损情况。屏蔽泵 正常工作时，轴承监视器指针在白区。当岗位操作人员日常巡裣过程中，发现轴承监视器指 227 氢能发展应用篇 针到红区时(提示屏蔽泵内部备件已经偏离最佳工作状态(但不会马上损坏，还可以继续坚 持运行一段时间。这就为保证生产的连续性提供了缓冲余地。我们根据实际生产情况，可以 有 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 地安排停机检修，从而有效地规范了生产秩序。避免了生产被动。 HN21B—A2型屏蔽泵运行条件及主要性能指 介质:30,氢氧化钾 标: 比重:1(281 流 量:5m3,h 扬程: 20m 工作温度: 80? 吸人压力: 0(9MPa 额定功 2(2KW 率: 4、屏蔽泵使用情况 1999年，我们利用制氢站停车检修的机会。先后将三台碱液循环泵全部更换为HN21B( A2型屏蔽泵。第一台泵累计运行2205小时出现故障;第二台泵累计运行4500小时 在对屏蔽泵拆开检修时。发现泵内部轴承、轴套、推力板等部件有烧灼痕迹。这出现故障。 在使用过程中有瞬间断液现象(即泵损坏是由于气蚀造成的。 说明屏蔽泵 5、屏蔽泵气蚀现象分析 5(1气蚀的产生及现象 液流在管道中或液罐中具有一个压力Pa，在泵内入口有一个最低 压力雎，二者之间形成 一个压力差，使液体流人泵体。若Pl【降低到极限值即液体在输送温度下的饱和蒸汽压力ha 时，液体将汽化。例如:在一个大气压下。100'E时水就开始汽化;若水温在20?时，压力降 低到0(024个大气压时。水也会汽化。 当压力降到饱和蒸汽值时还可能有溶解在液体内的气体析出，形成小气泡。当这些小气 泡随液体流到泵内高压区域时，气泡外液体压力高于气泡内的汽化压力(则小气泡在四周液 体的压力作用下。便会重新凝结、溃灭，这时周围的液体以极高的速度向空化点冲去，液体 质点相撞击形成局部水力冲击，使局部压力可选数百大气压。如这些气泡是在泵内金属表面 附近渍灭(则金属表面很快会因打击而疲劳、剥蚀，著所产生的气抱内还夹杂有某些活泼气 体(如氧气)。它们借助气泡凝结时放出的热量可使局部温度升到200一一300。C，对金属产生 电化学腐蚀，更加快了金属破坏速度。 5(2气蚀的危害 气蚀不但影响泵的性能(产生噪音和振动(而且使泵的过流部件遭到气 蚀破坏。当气蚀 发生到一定程度时，气泡大量产生，堵塞流道，破坏泵内液体流动的连续性(泵的流量和扬 程会明显下降，严重时使泵无法工作。 5(3气蚀余量 1)气蚀余量是指泵进口处(单位重量液体所具有超过饱和蒸汽压力的富裕能量。用米水 柱表示。 228 氢毙发晨应用蔫 2)对图中自灌式离心泵装置写出吸水罐液面和泵进口I一1断面的能量方程式: P(竹一PI，7=129+k—h( „式中: PI一、E，r分别为暇水罐液面和I—断面处的压力能头l(以米水柱表示) h(——自吸水管进口至1一I断面问的全部水夹损失(米) h一——吸水罐 液面与泵轴的高差(米) v(2129一一泵进口l—l断面的速度水头(米) 3)发生气蚀的基本条件是泵内最低液流压力R《该温度下液体的汽化压力PfI。那么在泵 人口处液体具有的能量除了高于Pn外(还应有一定的富裕能量即气蚀余量一有效气蚀余量 和泵本身必须的气蚀余量NPSHR组成。 NPsHA 4)有效气蚀余量NPsHA(与泵本身无关(取决于泵安装外部条件)，是吸水罐液面上的压 力能头Pl一在克服吸人管路中的全部水头损失K，并把液位降低到泵轴位h-后。所剩下的超 过汽化压力凡的能头。即NPSHAt P017一^一一h(+lI-。 5)泵本身必须的气蚀余量NPSHR，是液流从泵口到叶轮最低压力点K处的全部能头损 (由泵生产厂家提供)。 失 6)由此可见。NI葛HA越大越不易气蚀，而NPsHR越小越不易气蚀。当NPSHA>NPSHR， 则不发生气蚀;NPSHA=NPSHR时开始气蚀;NPSHA„NPSHR时严 重气蚀。 6、“保压停泵”操作法 为了避免碱液循环泵发生气蚀。必须保证有效气蚀余量NIPsHA大于 泵本身必须的气蚀余 量NFSHR。HN21B一^2型屏蔽泵样本中要求气蚀余量NPSHR为1(I米，实际使用中考虑 免气蚀的余裕量(o(3米水柱左右)。故泵前吸人液位不能低于1(4米;而现有的制氢装蓟避 艺要求氧、氧分离器液位又不能太高(低于1(I米)。为了解决二者之问的矛盾，基于以置工 于泵发生气蚀的讨论(只要适当提高吸水罐液面压力(在泵前吸人液位相对偏低的情况上关 也能保证有效气蚀余量NPSI-IA。在生产中经过不断的摸索实践。归纳 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出了。保压停下( 泵。 操作法。步骤如下: 1)制氢装置开车过程中，碱液循环泵开启前，系统充氯气压力升至0(3 4Mpa 0。通过碱渡过滤器及泵出口排气阀，分别排气至完全有液体藏出，关闭排气周。 2)开启碱液循环泵。如果流量指示有波动(反复多次开、关泵出口排气阀，直至流量稳 定。 3)制氢装置停车泄压过程中，当系统压力由0(9Mpn降至0(3Mpa时，先停止碱液循环泵 229 氢能发晨应用篇 运行。然后系统再继续泻压至零。避免屏蔽泵发生气蚀。 7、“保压停泵。操作法使用效果 “保压停泵。操作法在制氢装置开、停车过程中反复使用， 效果良好。经过两年多的实际 检验，使用该操作法，有效避免了屏蔽泵发生气蚀。大大延长了碱液循环泵的运行周期。由原设备磁力泵平均每周检修一次延长为每半年检修一次。 8、增设配碱泵(实现三大功能 由于HN21B—A2型屏蔽泵对气蚀有严格要求，制氢装置 检修时会遇到一个难题。电解槽 大修时?需要把电解槽内的碱液经过地沟30米长的管道(DN32)，抽到碱箱内;检修完毕后。 再把碱箱内的碱液送人到电解槽。如果用碱液循环泵抽碱、送碱(不可避免会出现抽空现象， 并且管道阻力较大，容易使屏蔽泵发生气蚀，大大缩短屏蔽泵内部轴承、轴套等备件的使用 寿命。 为了有效保护屏蔽泵。我们在碱箱旁边增设T--f目ZWBP32—5—20型配碱泵。并对碱 工艺流程进行了改进，适当增加了若干阀门加以控制诃整碱液走向。从而有效解决了制氢液 置检修时会遇到的难题，实现了自动抽碱、自动送碱及自动拌碱三大功能。 装 9、效益 我们对碱液循环泵的成功改造。以及“保压停泵”操作法的使用，有效避免了屏蔽泵发 生 运气蚀，彻底解决了长期困扰制氢设备不能长周期运转的难题。保证了制氢设备能够按计划 修行、按计划检修，有效地规范了生产秩序(延长了制氢设备运行周期，由原来平均每周检 用一次延长为每半年检修一次，大量节省了备件费用，消除了由于制氢装置频繁停机对后序户的一系列不良影响。 lO、今后发展方向 1)改进电解液循环工艺流程，减少碱液循环泵吸人阻力。 2)在碱液循环泵旁边另外并联安装一台屏蔽泵做备用。当一台碱液循环泵发生故障时。 可以切换使用另一台屏蔽泵(从而最大限度缩短整套制氢装置停机检修时间。 参考文献;略