蒸汽噴射真空泵與水環(huán)真空泵在淡鹽水脫氯裝置上的應(yīng)用
蒸汽噴射真空泵與水環(huán)真空泵兩種真空泵實(shí)際應(yīng)用情況對比
實(shí)際生產(chǎn)的真空泵介紹
實(shí)際生產(chǎn)中，南寧化工股份有限公司第一套淡鹽水真空脫氯裝置（配套6萬t/a離子膜燒堿）的真空設(shè)備采用蒸汽噴射泵（如圖2）與水環(huán)真空泵（如圖3）各1臺(tái)，互為備用。蒸汽噴射泵規(guī)格為L1050，材質(zhì)為鈦，生產(chǎn)廠家為日本木村化工機(jī)株式會(huì)社，水環(huán)真空泵型號(hào)為SKF—12（I），材質(zhì)為鈦，生產(chǎn)廠家為西安泵閥總廠。后來因?yàn)閿U(kuò)建，第二套淡鹽水真空脫氯裝置（配套9萬t/a離子膜燒堿）的真空設(shè)備采用水環(huán)真空泵兩臺(tái)，水環(huán)真空泵型號(hào)為SKF—20（I），材質(zhì)為鈦，生產(chǎn)廠家為西安泵閥總廠。
影響蒸汽噴射真空泵性能的主要因素
噴射真空泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，抽氣量大，適應(yīng)性強(qiáng)，操作安全可靠，無需保養(yǎng)；使用壽命長，耐磨損；適當(dāng)選材可具耐蝕性；所有材料均可制造，故應(yīng)用甚廣。缺點(diǎn)是效率低，通常在30%以下，能耗大。
從生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際情況來看，影響蒸汽噴射真空泵性能主要有蒸汽、冷卻水、噴嘴等因素。
（1）蒸汽 蒸汽質(zhì)量主要包括蒸汽壓力和蒸汽干燥度。蒸汽壓力偏低及壓力波動(dòng)均對蒸汽噴射真空泵的能力有較大影響，因此蒸汽壓力不應(yīng)低于要求的工作壓力，但所用真空泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已定型，過多提高蒸汽壓力并不會(huì)增加抽氣量及真空度。由于氯堿企業(yè)的鍋爐供汽范圍寬，各用汽單元的用汽量經(jīng)常波動(dòng)，導(dǎo)致蒸汽壓力也波動(dòng)，從而影響蒸汽噴射真空泵的正常運(yùn)行。蒸汽的干燥度對真空泵的性能有較大影響，其中含水量會(huì)引起真空波動(dòng)，含水過多甚至?xí)椴黄鹫婵铡?/p>
（2）冷卻水供量不足，冷凝器會(huì)發(fā)熱，氣流聲音變大，真空度迅速下降，甚至蒸汽會(huì)返入抽氣管，應(yīng)保證冷凝器供水壓力不小于0.2MPa，供水量應(yīng)比額定用量稍微大一點(diǎn)。另外，冷卻水溫越高，冷凝效果越差，其后果是耗用的蒸汽量增加和真空度降低，所以冷卻水的溫度也必須加強(qiáng)控制。冷卻水質(zhì)對真空泵能力的影響也是一個(gè)不可忽視的因素，如果水質(zhì)差，硬度高，會(huì)造成冷凝器積垢甚至堵塞，嚴(yán)重影響熱交換性能，使蒸汽難于冷凝，從而影響真空度。所以循環(huán)冷卻水最好使用軟化水。
（3）噴嘴是影響真空泵性能的重要部件，容易出現(xiàn)的問題有噴嘴裝錯(cuò)、堵塞、損壞、腐蝕和泄漏等]。一方面由于安裝蒸汽管道時(shí)，管道中殘余的鐵屑和焊渣會(huì)堵塞噴嘴；另一方面，真空泵系統(tǒng)停用時(shí)，蒸汽管道易生銹，在使用時(shí)銹斑脫落堵塞噴嘴。在蒸汽噴射真空泵前加裝蒸汽過濾器可以有效防止蒸汽帶入雜質(zhì)，避免噴嘴堵塞。
影響水環(huán)真空泵性能的主要因素
水環(huán)真空泵相對蒸汽噴射真空泵來說結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是，和其他類型的機(jī)械真空泵相比結(jié)構(gòu)較為簡單，并且制造精度要求不高，容易加工。水環(huán)真空泵操作簡單，維修方便；泵腔內(nèi)沒有金屬摩擦表面，無須對泵內(nèi)進(jìn)行潤滑，轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間密封可直接由水封或機(jī)械密封來完成。
水環(huán)真空泵的缺點(diǎn)有：①效率低，一般在35%～40%左右，效率較好的在50%左右。②真空度低，這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。③有運(yùn)動(dòng)部件，容易損壞，維修量相對較多。影響水環(huán)式真空泵性能的主要因素有運(yùn)動(dòng)部件、工作液溫度和循環(huán)工作液。
（1）運(yùn)動(dòng)部件 由于水環(huán)真空泵是有運(yùn)轉(zhuǎn)部件的，因此容易損壞；水環(huán)真空泵動(dòng)密封容易泄漏而影響工作真空度；一般情況下，水環(huán)真空泵平均無故障運(yùn)行期在10 000h以上，基本能滿足化工連續(xù)生產(chǎn)的需要。
（2）工作液溫度 水環(huán)真空泵的工作效率隨工作液溫度的升高而下降，水溫超過50℃ 后工作效率急劇下降。增大工作液冷卻器的換熱面積，可以將泵體的溫度控制在35℃左右，確保水環(huán)式真空泵穩(wěn)定工作。
（3）循環(huán)工作液 所謂水環(huán)真空泵就是用水作為循環(huán)工作液的液環(huán)泵，用水作循環(huán)工作液有很多優(yōu)點(diǎn)，如價(jià)廉、易得以及不會(huì)污染環(huán)境等。但也有一個(gè)很大缺點(diǎn)，由于水的飽和蒸氣壓高，使得水環(huán)真空泵的吸入壓力也高。
蒸汽噴射真空泵與水環(huán)真空泵經(jīng)濟(jì)性對比
蒸汽噴射真空泵與水環(huán)真空泵在技術(shù)上都能較好滿足淡鹽水脫氯的生產(chǎn)需要，下面以南寧化工股份有限公司的6萬t/a淡鹽水脫氯裝置為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析對比，具體情況如下表。對比的范圍包括真空泵及其周圍換熱器等配套設(shè)施。從表中可以看出，蒸汽噴射真空泵與水環(huán)真空泵的投資差別不大，但是運(yùn)行成本上蒸汽噴射真空泵為72萬元/a，水環(huán)真空泵為18萬元/a，從經(jīng)濟(jì)效益方面來說，水環(huán)真空泵更勝一籌。
結(jié)論
蒸汽噴射真空泵與水環(huán)真空泵在技術(shù)上各有優(yōu)缺點(diǎn)：蒸汽噴射真空泵抽氣量大，形成真空快，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠穩(wěn)定，工作安全，操作、維修方便，屬于“免維護(hù)設(shè)備”，可節(jié)約備件費(fèi)和維修人工費(fèi)；其缺點(diǎn)是能耗大，蒸汽質(zhì)量、冷卻水量的波動(dòng)很容易導(dǎo)致真空泵能力下降。水環(huán)真空泵不消耗蒸汽，不受蒸汽波動(dòng)影響，工作真空穩(wěn)定，操作方便，成套性強(qiáng)，缺點(diǎn)是有運(yùn)動(dòng)部件，備品備件多，設(shè)備維護(hù)相對較多。單純從技術(shù)角度來看蒸汽噴射真空泵與水環(huán)真空泵都能滿足生產(chǎn)的需要。
從經(jīng)濟(jì)角度來看，投資差異很小，運(yùn)行成本差異很大。蒸汽噴射真空泵運(yùn)行成本為72萬元/a，水環(huán)真空泵運(yùn)行成本很低，為18萬元/a，只有蒸汽噴射真空泵的25%，因此，從經(jīng)濟(jì)角度來說，水環(huán)真空泵經(jīng)濟(jì)效益更顯著。
綜上所述，水環(huán)真空泵和蒸汽噴射真空泵在淡鹽水脫氯裝置上的應(yīng)用是成功的，二者在技術(shù)上都能滿足淡鹽水脫氯的需要，但是水環(huán)真空泵運(yùn)行成本相對較低，只有蒸汽噴射真空泵的25%，并且由于不受蒸汽質(zhì)量影響而可獲得穩(wěn)定的真空，其優(yōu)點(diǎn)更加突出，因此使用單位也越來越多。正是基于以上原因，南寧化工股份有限公司在后續(xù)的項(xiàng)目中舍棄了蒸汽噴射真空泵而采用水環(huán)真空泵作為淡鹽水脫氯工序中的真空設(shè)備。
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