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完全自主研发打破依靠进口,中国泵企业正在领先全球。

       摘要:进口品牌浆液循环泵在早期脱硫系统中使用较多,使用效果良好。但是,备件价格非常高,供货周期长。迫于降低维护成本的需要,一些电厂对进口品牌浆液循环泵备件的国产化进行了积极探索,并已取得预期的成效。


0  引言

在石灰石-石膏湿法脱硫系统中,吸收塔的循环泵是关键设备。该泵是一种大型设备,价格昂贵,主要作用是输送的是一种既含有石膏、石灰石等固体成分的磨蚀性颗粒,又有高含量CL-、SO42-等离子的腐蚀性介质,它对泵的使用寿命、运行效率、安全可靠性等方面要求很高。在我国早期建设的烟气脱硫装置,大都是引进国外的技术,当时国内尚无能满足脱硫系统要求的大型浆液泵。所以,浆液循环泵以选用进口产品/品牌为主。



1  问题的提出

某电厂装机4*300MW,于1992年陆续投产运行。2008年,为适应烟气污染物减排的需要,建设石灰石-石膏湿法脱硫装置。石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺运行可靠性好,对煤种变化的适应性强,是当前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺,也是我国火电厂烟气脱硫所采用的主流工艺。该电厂脱硫系统选用奥地利安德里茨公司在广东佛山独资公司生产的浆液循环泵。主要参数如表1所示。在脱硫系统投运的前3年,该泵运行状况良好。当电厂考虑购买叶轮及前后衬板等维修备件时才发现,该泵的备件价格昂贵,企业难以承受。适逢煤炭价格高企、电力企业巨亏时期,于是电厂把目光瞄向了备件的国产化实践。



2  可行性研究

由于泵输送的石灰石浆液的特殊性,泵的叶轮、前后衬板等过流部件长期处在酸性、磨蚀性浆液的冲刷及气蚀环境下,会出现腐蚀、磨损性损耗和气蚀[1],这时泵的出力会逐渐下降,脱硫效率也会跟着降低,严重时烟气污染物排放就会超标。含固腐蚀性高速流动的复杂介质对循环泵提出了苛刻的要求[2]。浆液的参数见表2。

因此,泵的过流部件的耐腐蚀、耐磨蚀性能就尤为重要。



2.1安德里茨泵材质情况

安德里茨生产的浆液循环泵,材质为A49,属于低碳耐磨耐蚀高铬铸铁(也有称双相不锈钢),主要成分是w(Cr)27.5%,w(C)1.5%,w(Mo)2-3%,w(Ni)2.0%,w(Cu)1.25-1.5%[3]。A49材质属于良好耐磨耐蚀性材料,但它的脆性比较强,它的铸造性能比普通的高铬铸铁差,容易抽裂,铸造废品率高。收缩率比普通的白口铁收缩性稍大,这就需要在铸造时保留较大余量,同时该材质又不易机械加工。这也是其价格高企的原因之一。



2.2 国产化泵备件材质情况

国内Cr30A是以引进的F30%CrMo(企业代号Cr30)为基础的改进产品。F30%CrMo材料是法国H·S公司专有技术,该材料铸造工艺性差,制造技术非常复杂,但材料的耐蚀耐磨性能特别优异。

Cr30A是一种双相不锈白口铁,其金相组织为奥氏体+铁素体+粒状共晶碳化物+二次碳化物。它的双相基体中含大量易钝化和抗孔蚀性良好的合金铬、钼、铜等元素。由双相基体赋予材料的耐蚀性。在含有氯化物100000 mg/L,PH值为4的70℃硫酸溶液中腐蚀速率为0.5mm/a。同时,分布于晶界的含铬碳化物和沉淀于基体上的二次碳化物赋予材料优良的耐磨性能。

Cr30A材料的主要成分是:C:1.55~1.65%、Cr:28~30%、Ni:1.8~2.2%、Mo:1.8~2.2%、Cu:1.25~1.75%.

Cr30A材料的改进点主要有:

(1)适当提高了碳含量,同时降低铬含量,保持合适的铬碳比,将材料的硬度提高至HRC43~49,材料耐磨性能更佳。

(2)加入了Ni元素和Cu元素,进一步提高材料耐CL-腐蚀性能,同时,对材料铸造工艺性能有很好的改善作用。

通过对材料的退火、时效处理,消除铸造内应力,提高合金宏观硬度,消除晶界Cr元素和其它元素的贫化,提高合金的耐蚀耐磨性能。

早期的铸造加工,由于经验的欠缺,曾出现裂纹、缩孔及粘砂等缺陷。通过不断改进叶轮冒口补缩、更换叶片砂芯和中间砂芯等措施,成功地解决了上述缺陷;通过减小顶部冒口尺寸,提高了工艺出品率[4]。



2.3  国产化备件在行业内使用情况

通过调研得知扬州某企业在针对各类进口品牌浆液循环泵及备件的国产化方面经验丰富。截止2011年6月,该企业先后承接过浆液泵叶轮、前后衬板国产化合同90余个,几乎涉及到所有进口品牌。所用材质采用Cr30A,其耐磨耐蚀性能和A49产品接近,但价格仅为前者的1/3,用户很满意。于是该电厂决定先试用一件国产化叶轮,由生产厂家测绘后按其工艺流程生产加工。



3  国产化备件试用情况

2012年9月,该电厂利用机组小修机会在#4炉#3浆液循环泵上进行试用国产化叶轮,生产厂家来人给予安装指导。经过试转,泵运行平稳,电机平均电流比该泵投产时的原装叶轮约大2A。经过分析,确定是源于叶片比原厂的稍厚,叶轮重量增加所致。到2013年4月机组小修时对该叶轮进行了检查,表面无明显磨蚀痕迹,表明叶轮耐磨耐蚀性良好。该电厂随后便全部采购国产化叶轮和前后衬板,大幅降低了维修费用。
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