水环式真空泵工作水改造应用小结

　　某公司合成氨生产装置变换气(含CO2体积分数约27.8%)量约200000m3/h(标态)，采用碳酸丙烯酯(碳丙)法将CO2体积分数脱除至0.5%以下，溶解了大量的CO2和一定量有效气体(H2，CO，N2，CH4等)的碳丙液经过闪蒸再生后循环使用；碳丙液闪蒸产生的闪蒸气量约6500m3/h(标态)，采用变压吸附抽真空的方式进行氢气回收。装置配套有型号为2BE1403-O的水环式真空泵3台，转速为330r/min，处理气量5160m3/h(86.0m3/min)，配置Y315S-4型电机(110kW，380V)，每台水环式真空泵工作水用量16m3/h，极限真空度-3.3kPa。水环式真空泵泵体内部结构如图1所示。

图1 水环式真空泵泵体内部结构

　　水环式真空泵泵体中装有适量的水作为工作液，当叶轮按顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个取决于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环，水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时，叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，此空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，则叶轮在旋转的前180°时小腔容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。如此叶轮反复工作，泵连续不断地抽吸气体。在此工作过程中，由于水会随工作时间的延续而发热，同时部分水与气体一起被排出，因此，工作过程中需不断地向泵内供给冷水，以冷却和补充泵内消耗的水。变压吸附提氢装置的水环式真空泵设计采用的是尿素循环水。由于出真空泵的水为常压，无法返回循环水池，造成水的大量外排，既造成浪费，又增加动力消耗。真空泵用水分为泵腔水和密封水，工作水进口管道为Ф57mm，真空泵抽真空负压为0.05～0.07MPa，平均气量6500m3/h(标态)时需开2台真空泵，排水量为32m3/h。

　　为此，专门配置了2台KQ100/185-18.5型卧式单吸泵，流量为93.5m3/h，扬程44m，1开1备，间断性地将这部分水排至水池循环利用。但这部分水中含有酸性气体，导致循环水水质变差，必须通过加碱和增加旁滤的方式进行处理，或直接排至终端进行污水处理，导致水资源的大量浪费。为了消除这部分不必要的浪费，根据实际运行情况，对水环式真空泵的工作水系统实行了改造，设计了1套工作水循环系统，如图2所示。

图2 工作水循环系统

　　在水环式真空泵的进、出口设置1只Ф1.6m×1.6m循环水桶，水桶上部配置排气阀、安装液位计，底部设计了专门的排污装置，定期排水、排泥；对于泵腔内的积尘也要定期进行排污，将其中的污泥排放干净；水桶溢流口不可超过泵腔顶部。工作水循环系统投入运行后，真空泵泵腔水并入真空泵循环水系统，不仅有效改善了泵腔水溢流和外排地沟浪费水资源的问题，而且有效避免了酸性水外排造成的环境污染；真空泵泵腔水也可少部分排入循环水池对其水进行置换或直接进入终端污水处理系统，可以大大改善循环水池的水质。

　　经过近2年的运行，水环式真空泵运行平稳，抽真空度也较好。