一、大型JHB系列中高温浓硫酸液下泵 1、概述 随着硫磷化工和有色金属冶炼企业的迅速发展，硫酸工业技术和装备有了较大进展，硫酸装置亦趋向大型化发展。随着硫酸装置的大型化及优化的硫酸工艺设计不断应用，除了传统的“三槽三泵三塔” 的循环方式外，现在更多的是采用“两槽两泵三塔”、“一槽两泵三塔”，甚至“一槽一泵三塔”的循环方式，使泵的插入深度（泵底座至叶轮出口中心线距离）由传统工艺的1500mm增加至2100mm以上。以及低温热回收技术在硫酸生产中的推广，使循环酸温由传统工艺的≤80℃提高至100℃≤T≤132℃或T≈220℃而导致腐蚀速率升高，这样对硫酸生产系统中的关键设备——大型高温或超高温浓硫酸液下泵的可靠性提出了更高的要求，增加了泵设计的难度。 虽然硫酸行业还没有强制贯彻执行API610标准的要求，但API610是石油、重化学和天然气工业用离心泵的标准，在国内外已经被石化工业的用户和泵制造厂普遍接受。因此，我们在设计大型高温浓硫酸液下泵时，对贯彻执行API610标准进行了尝试，一方面可加深对API610标准的理解和掌握，另一方面也可积累如何按API610标准设计大型高温浓硫酸液下泵的经验。 2、设计特点 大型JHB系列中高温浓硫酸液下泵采用全扬程泵设计。一般在硫酸系统中泵的实际扬程常常低于设计扬程而偏离设计点（即大流量点）。采用全扬程设计的泵型是指泵的功率曲线有最大值，所选原动机功率超过该值，则泵在全扬程范围内运行时，不会出现电机过载问题。在泵的型式、泵的转速、泵轴、叶轮型式等结构设计上均执行API610标准第八版第5.3节的规定。 导轴承的运行间隙(即轴套和衬套的间隙)我们是按立式泵的导轴承的间隙来选取的，叶轮密封环和泵体密封环的间隙，在API610第八版2.6.4.2条中已做了规定，均按标准规定选取，为了保证泵能长期稳定的运行，我们把叶轮密封环与泵体密封环的间隙比API610标准规定的适当加大。 泵体和叶轮的水力设计是泵的核心，直接影响到泵的流量及扬程、效率，因此，在设计时充分利用PCAD2000水力设计与绘图软件，采用清华大学及江苏理工大学流  体机械研究所的水力设计软件进行优化设计，在水力模型设计中充分考虑了轴向力平衡、径向力平衡、汽蚀余量，泵体采用双涡壳结构，叶轮开轴向力平衡孔等措施，使泵的综合性能达到国内领先水平。 液下深度方面由于受客户条件制约，工艺装备位置影响，大流量泵的泵槽采用大直径卧式槽设计，要求泵的液下深度加大，而吸入管又不能过长，公司在加长轴结构设计方面积累了丰富的经验，液下仍沿用一套滑动摩擦副支撑，插入深度从泵底板到泵体中心线达到了2200毫米，泵底板到泵吸入口达3200毫米（含吸入管长度）。  轴承采用瑞典SKF大负荷成对安装轴承，充分考虑了轴承与轴及轴承箱的配合间隙，装配时锁紧螺母用力矩板手拧到规定的力矩，使轴承安装精度大为提高，从而达到控制泵运转平稳和增加使用寿命的目的。联轴器采用膜片联轴器，此种联轴器最大扭矩可达200000N.m，具有较好的补偿两轴相对位移的性能，径向载荷能力大，拆装较为方便。 自2003年至今，液下深度最长流量最大扬程最高的中高温浓硫酸液下泵，在云天化国际化工三环、富瑞分公司、金川集团硫酸厂、江西铜业集团贵溪冶炼厂、浙江嘉化工业园、安徽铜陵铜都冶炼厂等大型制酸装置上经过两年的运行、运转非常平稳。 3、材料特点 大型JHB系列中高温浓硫酸液下泵的关键零部件上采用自主开发的JSB系列合金材料。JSB-1新型合金球墨铸铁用于制造泵轴和叶轮螺母；JSB-2新型合金球墨铸铁用于制造中间接管、泵体、泵盖、弯管、出液管、吸入管。JSB-1、JSB-2新型合金球墨铸铁，由于在其中加入合金成份，一是提高其耐腐蚀性；二是改善金相结构，细化晶粒，使其在高温浓硫酸中生成致密的FeS04·CrS04胶体形成稳定的钝化膜，具有良好的机械性能、耐冲刷磨蚀及耐腐蚀性能。以上两种材质在高温硫酸中的腐蚀率小于0.1～0.3毫米/年。JSB-11合金用于制造泵的叶轮、轴套、衬套、密封环，该材料以奥氏体为基体，其中含钼和硅，进行了微合金化，并经特殊热处理后使其洛氏硬度达50以上，等同于美国路易斯泵公司的LEWMET55#合金。具有较好的抗热膨胀特性，有利于在磨蚀条件下和在强氧化性酸中使用。作为轴套、衬套是一对非常理想的摩擦副。作为叶轮、密封环具有较强的抗磨蚀和耐冲刷性能，在小于140℃的浓硫酸环境中静态腐蚀率小于0.025毫米/年。 JSB-1新型合金球墨铸铁用于制造泵轴和叶轮螺母，具有良好的强度和耐腐蚀性，替代了传统的轴包聚四氟乙烯的做法，力学性能达到QT800-2的优质球铁水平，  因此JSB-1球铁合金制造具有良好的吸振性和对应力集中的敏感性较低的优点，在设计时已从泵转速、传递的功率及最大瞬间负荷等方面进行了强度和刚度的校核，在加工及热处理过程中充分考虑到轴的振动稳定性问题，使轴的工作转速避开临界转速。从而避免了运转过程中产生共振带来的泵的损坏问题。 4、在国内大型制酸装置上的成功应用 JHB1200-30型泵应用于金川集团硫酸厂铜冶炼烟气治理技术装置中的一吸、二吸、干燥塔；JHB1500-24型泵应用于金川集团富氧顶吹镍熔炼系统制酸装置中的干燥塔、最终吸收塔；JHB1200-40型泵应用于浙江嘉化的300kt/a硫磺制酸装置干吸塔；JHB1250-28型泵应用于云天化国际化工三环分公司的600kt/a硫磺装置中的一吸塔；JHB1300-30型泵应用于云天化国际化工富瑞分公司的800kt/a硫磺制酸装置中的一吸、二吸、干燥塔；JHB1400-30型泵应用于云南曲靖有色基地锌系统制酸装置中的吸收塔；JHB1400-22型泵应用于江西铜业集团贵溪冶炼厂硫酸一系统660kt/a铜冶炼烟气装置的干吸塔。 JHB1600-25型泵是目前国内最大的中高温浓硫酸液下泵，已应用于安徽铜陵金昌冶炼厂30万吨/年铜冶炼烟气制酸吸收塔装置。该系统所需泵性能参数为Q=1600m3/h 、H=26m，但原国内生产的大型泵性能无法满足装置要求，因此选用两台性能参数为Q=750m3/h 、H=27m、P=185kw的国产泵作为循环酸泵，在使用过程中由于多种因素导致两台泵频繁出现故障，严重影响用户的正常生产。该企业经反复研究，决定订购一台美国路易斯18寸浓硫酸泵（Q=1600m3/h 、H=27m、 P=315kw）替代两台国产泵，但由于美国路易斯泵交货周期较长，备品备件的供应也存在困难，用户最终决定选用我公司生产的JHB1600-25泵。我们对该泵的设计作了反复论正，为保证该泵的高效率、高稳定性和高可靠性。我们决定该泵性能按Q=1600m3/h 、H=28m 、n=980r/min设计，泵配套电机功率为280kw。2007年3月20日JHB1600-25型泵成功应用于该系统吸收塔装置中，性能完全满足工艺生产要求。 大型JHB中高温浓硫酸液下泵已运用于国内各大型制酸装置，泵的各项性能指标均能满足硫酸生产工艺及装置长期可靠运行的要求。2005年5月JHB系列高温浓硫酸液下泵被评为国家重点新产品；2005年8月大型中高温浓硫酸液下泵通过昆明市科学技术局科技成果鉴定，评定为“结构合理新颖、各项技术指标达国内领先水平、以国代进、填补国内空白”的高新技术产品。  二、JHXL系列悬臂式高温硫磺液下泵 1、概述 硫磺制酸装置中，过滤泵用于完成液态粗硫至过滤机的输送。近年来，随着硫磺制酸装置不断投入，硫磺资源大量从国外进口，渠道众多，在运输、储存过程中导致硫磺混入较多杂质，产品品质优劣各异。 国内常用的液硫过滤泵在实际运行中，由于液态硫磺中含有的固体杂质较多，使过滤泵的液下滑动轴承（轴套、衬套）出现磨损、卡死或叶轮流道堵塞等现象，造成过滤泵停车频繁（检修周期在1～2周），严重影响正常生产，使设备运行成本大大增加。 2、过滤泵存在的问题 由于国内的液硫过滤泵通常配用2极电机（转速为2900转/分）、闭式叶轮，采用立式长轴“双支承”结构（即在泵的上部有一对角接触轴承，液下有一套滑动轴承起径向支承或定位作用）。加上所输送的液硫中含有大小不等、形状不同（直径最大可达Φ30毫米）的杂质或悬浮物块，此泵常见的运行故障为：过流部件及液下滑动轴承的磨损过快、滤管（网）堵塞、叶轮流道堵塞等，其中： 由于泵的转速较高，会加快过流部件的磨损；当大颗粒物块进入泵体后，导致叶轮和泵体硬摩擦，从而导致电机超负荷运行，引起泵轴弯曲变形、轴承损坏等现象。 “双支承”结构泵的液下滑动轴承直径间隙通常为0.7mm，由于液态粗硫中小直径的固体颗粒较多，细小的固体颗粒易进入滑动轴承内，易造成磨损加快，甚至出现卡死等现象。 对于配有滤管或滤网等过滤罩的用户，由于固体杂质或悬浮物直径较大，过滤管/网常常被堵塞，造成泵性能参数下降，不能满足工艺要求，导致设备或系统停车。 由于采用闭式叶轮，所输送的液态粗硫中的杂质或悬浮物块，容易将叶轮流道堵塞，不仅影响泵的性能，而且还会因叶轮堵塞造成不平衡，产生较大离心力，致使泵振动，从而易使泵轴、滑动轴承等零件损坏，导致设备或系统停车。 3、JHXL型液硫过滤泵的技术特点 昆明嘉和泵业有限公司针对这一特殊工况要求，研制开发了一种带有保温夹套的新泵型——JHXL型悬臂式高温硫磺液下泵。 JHXL型泵是目前国内唯一专门为输送液态粗硫（含固量?3%）设计的、带保温夹套的悬臂式高温硫磺液下泵，叶轮采用半开式或星形设计、配用4极电机（转速为1450转/分），吸入口无需设置吸入滤网，液下无滑动轴承，介质通过能力强（可通过固体  颗粒直径为ф18～ф30毫米），泵及泵轴为刚性设计，运行平稳可靠，操作维护方便。 该结构泵主要由吸入管、泵盖、泵体、叶轮、叶轮螺母、泵轴、接管、出液管、底座、密封部件、轴承座、电机座、联轴器、轴承等零部件和标准件组成（详见结构简图）。该泵为刚性结构设计，即在液上部分有两组滚子轴承，轴承采用两列角接触轴承和一列圆柱滚子轴承，分别主要承受泵工作时的轴向力和径向力、轴承采用脂润滑。由于轴承远离液态硫磺，不存在杂质颗粒对轴承的磨损、腐蚀问题；叶轮采用半开式或星形设计，其通过能力增强，避免了叶轮流道堵塞造成泵性能下降，或质量偏心造成不平衡引起泵振动的现象；出液管设有保温夹套，确保了出液管内介质的流动通畅；接管设有保温夹套，接管内的硫磺易保持熔融状态，避免了泵轴被硫磺抱死的现象。JHXL型悬臂式高温硫磺液下泵作为液硫过滤泵，具有几个优点：a、泵转速低，运行平稳可靠，过流部件磨损小；b、结构简单、合理，操作维护方便；c、设备运行率高，备件消耗少，运行成本低。 4、JHXL型悬臂式高温硫磺液下泵的应用 2004年以来，JHXL型悬臂式高温硫磺液下泵已成功应用于国内各大型硫磺制酸液硫过滤装置：2004年JHXL50-40型泵应成功用于云天化国际化工三环分公司60万吨/年硫磺制酸液硫过滤装置；2004年JHXL30-50型泵应用于湖北中阿公司大峪口31万吨/年硫磺制酸液硫过滤装置；2005年JHXL15-40型泵成功应用于云南祥丰化肥有限公司28万吨/年硫磺制酸液硫过滤装置；2005年JHXL15-35型泵成功应用于浙江嘉化30万吨/年硫磺制酸液硫过滤装置；2006年JHXL15-35型泵应用于镇江索普硫磺制酸液硫过滤装置；2006年JHXL14-31型泵应用于湖北宜化硫磺制酸液硫过滤装置。 通过国内各大型硫磺制酸企业的运用与实践，JHXL型悬臂式高温硫磺液下泵检修周期达到12月左右，极大地提高了设备的开车运行率，有效降低了备品备件的消耗及运行维护成本。JHXL型悬臂式高温液下泵从2004年至今在全国各大型硫磺制酸装置上的成功应用，充分说明了该泵型较常规的“双支承高温硫磺液下泵”，具有较高的性价比，是液硫过滤装置用泵的首选泵型。