在酒精生產中,化工泵產生汽蝕的原因及危害;根據生產的實際情況,提出了化工泵的原則與選型方法。
化工泵是玉米酒精生產中*的設備,整個工藝的每一個環(huán)節(jié)都是以泵為傳送設備,把料液輸送到下一道工序,因此,選一臺適合本工藝要求的化工泵就尤為重要。
1 生產中存在的問題
上海高良泵閥公司經過幾年的生產,有些泵連續(xù)不斷的出現(xiàn)故障,其主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1 汽蝕現(xiàn)象
2 產生汽蝕的原因
在化工生產中,選泵一般只注重泵的揚程和流量,往往忽視了泵的汽蝕現(xiàn)象。由于一臺泵制造完成之后,其汽蝕余量也就確定了,用在不同的工作條件下,產生汽蝕的程度是不同的。
3 在相同的溫度下,有的介質產生汽蝕、有的介質就不產生汽蝕,比如:型號為wan125 - 80 -200b 的化工泵用在輸送50 ℃水就不產生汽蝕,而用在輸送50 ℃淡酒就產生汽蝕,這是因為淡酒的汽化溫度比水低,在相同的溫度下,酒精更容易產生酒汽而引起汽蝕。
4 同一種介質在不同的溫度下,它的飽和蒸汽壓隨著溫度的升高而逐漸增加,產生汽蝕的可能性也就越大,換一句話說,在輸送同一種介質的情況下,介質溫度越高越容易產生汽蝕。同樣型號為wan125 - 80 - 200b 的化工泵用在粗塔回流泵打50 ℃粗酒,就產生汽蝕,而用作20 ℃的成品酒泵時,就不產生汽蝕現(xiàn)象。這是因為淡酒隨著溫度的升高,產生酒汽的濃度遞增梯度要比水產生蒸汽的遞增梯度快,因此也就容易產生汽蝕。
泵在汽蝕情況下工作,通常能帶來以下幾種危害。
1泵及管路振動
由于泵發(fā)生汽蝕,汽泡連續(xù)不斷地由葉輪入口處zui低壓力區(qū)產生,水擊現(xiàn)象會連續(xù)發(fā)生,在前者還未消失的情況下,后者就接踵而來,因此不斷地有高頻水擊引起的噪音和泵的振動,由于泵的振動引起管遺傳基因有關,當nhsi 不存在時,phsi 決定硫化氫的生成。
2 麥汁組成
麥汁中應含足量的泛酸,某些酵母需要*6 ,以保證酵母蛋氨酸的生物合成,及對亞硫酸鹽還原酶的抑制作用減少硫化氫的形成量。
麥汁中的金屬對硫化氫的生成有一定影響。一般認為銅和鋅離子會增加硫化氫的形成,麥汁中的冷熱凝固物分離較好時,可減少銅和鋅離子含量。有些人則持相反意見,認為銅在濃度低于4 ×10 - 6時對硫化氫不產生影響,當濃度達（5～100） ×10 - 6時會產生抑制作用;在發(fā)酵罐中加入o. 5 ×10 - 6時會減少硫化氫的形成。總之金屬的影響是比較復雜的。制麥汁中氨基酸的含量,減少硫化氫的生成。
麥汁中硫酸鹽和亞硫酸鹽的濃度也是決定硫化氫生成的因素,水質處理加入石膏時,會增加麥汁硫酸根離子含量,提高硫化氫生成量。
3 發(fā)酵條件及工藝
降低發(fā)酵溫度和加大麥汁通氣量,可促進酵母酯類物質的生物合成,抑制硫化氫的生成量。硫化氫主要產生在酵母繁殖出芽之前,因此酵母生長速度zui快時,硫化氫的產率也愈高,當貯酒時若加入高泡酒會促使啤酒中硫化氫含量增高。
用磷酸洗滌回收酵母泥可除去污染雜菌,但也改變了酵母細胞壁的滲透性,硫酸鹽更容易進入酵母細胞內提高利用率,促進硫化氫的生成。在貯酒初期,采用二氧化碳洗滌,可將大部分硫化氫排除,減少啤酒中硫化氫含量。
路振動,如精塔塔底廢水泵,汽蝕余量為318 米,如果塔底液位控制不好產生汽蝕現(xiàn)象時,泵在一樓振動能帶動三樓管路振動,振動幅度相當大。
泵打不出料
在泵局部產生汽蝕時,對泵的流量和揚程無顯著影響進一步發(fā)展會使流量減少,揚程和效率都降低,壓力表指數驟然下降,真空計指數增加,甚至打不出料,泵不能正常工作。原a 塔回流泵就是這樣的,一旦產生汽蝕,一點淡酒都打不過去,只有打開泵殼上絲堵或者拆開泵殼排凈存汽,才能輸送出去淡酒。
葉輪、口環(huán)磨損
泵發(fā)生汽蝕時,高頻的水力沖擊,使葉輪內附有空洞的金屬表面疲勞而剝落。另外,由于汽化時,溶于介質中的有害氣體析出而腐蝕金屬,嚴重時在短時間內即可損毀葉輪、口環(huán)。如精塔進料泵,由于汽蝕的存在,葉輪表面和葉道都產生蜂窩狀小孔,特別是葉道兩側都開裂,造成葉輪不平衡,無法使用。
參數選擇不合理
由于設計時流量余量留得太大,如粗塔回流泵,選擇泵時,流量為220m3/ h ,而實際流量只有80m3/h ,泵長期在料液流量不足的情況下工作,由于泵流量不足,介質溫度又很高,在這種情況下,很容易在葉輪中產生汽泡,進而發(fā)展成為汽蝕,引起泵及管路的振動。
管路與泵不匹配
每臺泵配制的管路是由泵的流量和流速來確定,只有確定了介質流速之后,才能計算出泵的出口直徑。粗塔再沸器循環(huán)泵與管路匹配就不合理,入口管路直徑為φ800 出口管路直徑φ600 ,由于泵選擇的流量大,而實際沒有那么多清液,就造成入口清液量不足,產生汽蝕,而出口管路過粗,造成壓頭損失,這樣泵的實際工況點與泵的額定工況點有差別較大,使泵的流量和揚程都有很大的變化偏離了泵的原設計參數。
2 化工泵合理選型原則
化工泵選型要達到的目的就是滿足系統(tǒng)需要的介質量和達到揚程的前提下,盡量節(jié)能,為了實現(xiàn)這一目標化工泵選型應依據以下原則:
力求所選用化工泵的額定流量、揚程與實際工況的流量、揚程接近,這樣即可以減少揚程的浪費,又能提高化工泵的運行效率。
盡量選擇汽蝕余量低的化工泵,這樣就可以減少汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生,同時對各種罐的安裝高度和液位要求也相應的降低。
選泵時除了要考慮化工泵本身的參數外,還要充分地考慮到泵聯(lián)合工作時的工況,盡量使化工泵在聯(lián)合工作時,各種參數都務求接近單獨工作時的額定工況,以保證化工泵聯(lián)合工作時的。
3 合理選擇化工泵的方法
為實現(xiàn)化工泵的實際工況參數盡可能地接近泵的額定工況參數,以保證泵平衡地運行,選化工泵時,可以采用以下方法:
泵揚程的選擇
化工泵在使用了一個修理周期后,由于泵的磨損,揚程可能下降,同時考慮泵的轉速可能下降2 %- 5 % ,致使揚程下降5 % - 10 % ,因此選擇泵時泵的揚程要留有2 % - 5 %的余量,但zui大不能超過10 %。
泵的汽蝕余量的選擇可以從兩個方面著手,一是盡量減少泵的zui小汽蝕余量,二是盡量增加實際運行時的余量,因此,在選擇時盡量選擇小汽蝕余量的泵,選定泵之后,安裝時,要盡量提高實際汽蝕余量,即提高泵入口液位高度和減少吸料線上的壓頭損失,留有015m 的實際余量,才不會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。
保證泵的效率
泵即能單獨運行,同時又能并聯(lián)運行,可使它在并聯(lián)時每臺化工泵的工況點接近段的左邊,這樣當一臺泵單獨運行時,工況點右移,還是處在區(qū)域內。
泵管路的匹配
泵管路的匹配要盡量靠近泵的額定工況,管路內介質的流速通常選在115～212m/ s 的經濟流速區(qū)域內,這樣確定泵出口管路直徑之后,入口管路直徑一般比出口管路大25mm。
4 結束語
公司經過幾年的生產和幾個檢修周期的檢修對化工泵和管路相應的作了調整,個別罐的安裝高度也作了相應的提高,保證泵入口的液位高度,這樣就減少了泵汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生,消除了泵振動和打不上料的現(xiàn)象,保證了工藝平穩(wěn)運行和酒精生產的平穩(wěn)進行,但是還有汽蝕泵存在,如粗塔再沸器循環(huán)泵及管路就沒有變動,因這幾臺泵選則的流量余量比較大,流量為1300m3/ h ,電機功率為200kw,因此價格也就昂貴一些,同時管路全是不銹鋼的造價也很高,如果換一次,將會造成更大的浪費。現(xiàn)雖然經常產生汽蝕現(xiàn)象,但是還可以維持生產,因此暫時對其沒有作任何調整。在化工生產中,泵是*的設備,選擇一臺適合工藝需要的化工泵,對生產起著至關重要的作用.