液氯直连充装槽车的设计

液氯直连充装槽车的设计

氯是一种严重的有害介质。传输的各个阶段都必须满足零泄漏和低误差的要求。浙江巨化股份有限公司电化厂(以下简称“巨化电化厂”)原采用干气气囊密封液下泵输送液氯,由硬管直连充装液氯槽车,主要存在以下问题:干气气囊密封液下泵能耗较高;干气密封压力不稳定,易泄漏;设备体积较大,维修费时费力;硬管直接与充装槽车相连,因停车位置、不同槽车高度差异等因素,充装连接硬管对接难度大,充装效率低;硬管长期受应力强行牵拉,密封处存在泄漏隐患。近年,巨化电化厂采用双隔离套磁力液下泵替代干气气囊密封液氯液下泵,由液体装卸臂替代硬管连接充装槽车,取得了较好效果。1两种密封性能下的泵1.1关键部件磁力耦合器设计双隔离套磁力液下泵由泵头、磁力耦合器、轴承架、轴承体、滑动轴承、滚动轴承和电动机等构成,其结构如图1所示。关键部件磁力耦合器由外磁驱动、内磁转子以及隔离套构成。当电动机带动外磁驱动旋转时,磁场穿透隔离套,带动与叶轮相连接的内磁转子作同步旋转,实现动力的无接触传递。叶轮安装在泵轴与内磁转子的共用轴上,介质充满泵腔和内磁转子,在隔离套与内磁转子腔体内循环,带走磁涡流产生的热量,同时润滑滑动轴承。1.2内外隔离套强化隔离无须采用干气密封,可实现完全无泄漏,能耗低、安全可靠、检修方便;电动机转速相对较慢,故气蚀余量低;泵和外壳体整体组装,无须另外配置中间罐,可有效解决液氯泵容易气蚀的问题。与干气气囊密封液下泵相比,双隔离套磁力液下泵取消了复杂的干气气囊轴封结构,通过内外磁转子无接触间接传递动力,内外磁之间采用双层隔离套隔离(见图1),由动密封转换为静密封,实现零泄漏。采用双隔离套结构,实现双重静密封,确保安全。内外隔离套之间设置压力传感器接口,以监测第一层隔离套的有效性。隔离套采用哈氏合金材料,其承压能力较高,耐腐蚀性强,磁涡流能量损失较低,保证了隔离套的稳定性。磁性材料采用磁稳定性高的Sm2Co17,不可逆退磁温度达450℃,并且耐腐蚀性好,矫顽力可靠,充分保证整机使用寿命。1.3叶轮卡死与液氯质量检测双隔离套磁力液下泵投用后曾出现叶轮卡死的情况。解体后发现,叶轮和壳体之间的间隙积聚了大量酸渣。分析后认为:液氯中酸渣等杂质含量较高,而泵叶轮和壳体之间间隙较小,运行时,酸渣容易积聚在间隙。由于叶轮连续运转,积聚的酸渣等杂质一直处于相对疏松的状态。当泵停止运行,叶轮较长时间未转动,操作人员又未按规定在泵停运期间定时盘车,积聚的酸渣就会结块变硬,最终卡死叶轮。由于该设备采用非接触式的磁场作用传递扭矩,当叶轮卡死时,电动机启动瞬间仍能克服磁场阻力正常运转,因此操作人员错误判断泵仍能正常运转。当泵正常启动后,发现泵出口无流量压力,才判断叶轮卡死。针对上述问题,巨化电化厂制定了如下防范措施:(1)加强液氯质量监测,提高进口过滤器的清洗频率;(2)泵备用时,提高盘车频率,增加盘车圈数;(3)可安装电动机变频器,备用时,可低负载打回流,保持泵连续运行,避免酸渣等积聚结块。2鹤管的液氯装饰2.1旋转接头的结构液氯装卸鹤管是由多个旋转接头、多节管径、长短不一的管道、管件、阀门、法兰、弹簧缸平衡装置等组成的万向充装管道系统,可实现一组管道在三维空间完成指定运动,转动灵活、密封性好。其核心部件是旋转接头,其结构密封形式直接决定了鹤管的使用效果。目前,旋转接头主要有2种结构形式。第1种采用德国技术,材质为合金钢及不锈钢,内藏双滚道支承结构(如图2),其主密封(如图3)圈采用增强聚四氟乙烯材料,内衬316L材质的弹簧卡,密封面经抛光处理,对于一般化工介质,具有较强的耐磨、耐腐蚀性,使用寿命较长。但对于液氯介质,金属弹簧卡容易被腐蚀导致泄漏,并且若液氯漏至滚道内,与润滑脂发生反应,致使润滑脂硬化,最终旋转接头无法旋转。优点是正常时转动灵活。第2种是某公司设计的新型鹤管旋转接头(如图4),该结构取消了滚珠,主密封改用聚四氟乙烯密封圈并增加了聚四氟乙烯盘根。其优点是密封性能良好,缺点是旋转灵活性差。2.2缩短槽车灌装时间,避免泄漏巨化电化厂充装液氯采用第2种旋转接头的鹤管。该鹤管分气、液两相管路,各有5个旋转接头,相对于传统的硬管,液氯槽车充装口的高度、停车位置要求条件宽松,并消除了硬管通过拉拽强行连接使法兰产生不平衡应力可能导致密封面泄漏的安全隐患;缩短槽车灌装时间,1台24.5t液氯槽车从停车到充装完毕的整个过程缩短1h。使用中曾发生过微漏,通过旋紧盘根压盖,即迅速消除了泄漏。在使用过程中,鹤管内壁会吸附少量氯气,灌装完毕后如直接暴露在空气中,会被腐蚀。巨化电化厂在气、液两相管与槽车相连处增设了截止阀,并在阀后加装