安全可靠地输送高温介质

作者:Stephan Sylvain Schm 文章来源:KSB公司 发布时间:2012-04-01


图1 Etanorm SYT循环泵

在很多流程工艺过程中都会用到导热油,正确的温度控制对保障最终产品的质量和平衡能源起着重要的作用。在现代化的流程工艺过程中,导热油输送循环过程扮演着重要的角色。Etanorm SYT系列流程泵的排气系统VenJet申请了专利保护,这一排气系统能够安全可靠地输送高温介质。

导热油被广泛地应用在不同的工业领域里。可以利用导热油加热流程设备的管道,以便运送沥青,防止沥青凝固。导热油还可以用来烘干木地板和加热煎肉饼的烹饪油。当温度高于180℃时,人们常常用导热油代替水或者蒸汽来加热。目前,为了降低成本费用,人们还常常用矿物油基料生产导热介质。利用合成技术生产出来的导热油与矿物油型的导热油相比较,合成导热油的导热率更好,更不容易老化,同时在高温条件下使用时间更长。


图2 申请专利保护的VenJet排气系统改善了炙热介质泵送时的工作可靠性

但合成导热油为设备运营商带来了困扰,因为合成导热油对流程泵的技术要求很高。合成导热油的粘度很低,润滑性能也降低了不少,非常容易滴漏。另外,它们的化学性质非常活跃,为流程泵技术增加了难度。合成导热油在高温性能和老化性能方面都得到改善,但同时也开始出现轻质和重质的分离。当流程设备各个部位都沉淀着重质分离物时,设备的工作温度升高,轻质分离物变成气体进入到设备轴承中去,将对滑动轴承和滑动密封件造成损害。另外,新的流程设备往往还有一些冲洗、清洁的残留水,在流程设备启动时受热而气化,从而增加了进入流程泵总的气体量。KSB公司新型Etanorm SYT型排气装置阻止了在设备运行过程中产生的轻质分离物气体或者水蒸汽进入滑动轴承和滑动密封件附近。

新系列的流程泵是在长寿命、高可靠性的Etanorm SYA导热油泵的基础上进行二次研发的新产品,改进的结构设计使得这种新产品更加坚固耐用。例如,它在阻热区的4个加强筋处增加了承压端盖的刚性。基于有限元计算,这种改进使其刚性比原来提高了13倍。新的加强筋设计避免了工作时可能出现的变形。如果校正时稍微有点偏差,从设备中传来的作用力对整个泵的轴承和轴密封都会带来损害,新的加强筋设计减小了这种偏差。新的加强筋设计有效地优化了承压盖颈部的阻热作用,减少了传导到轴承支承体中的热量,使得高温介质传导到轴承支承部位的温度明显低于临界温度。


图3 SYT系统的剖视图:双向作用的滑动密封,滑动密封采用串联配置方式,有断开腔

新的SYT采用双向作用滑动密封,滑动密封采用串联配置方式,有断开腔,这种滑动密封是标准的短型滑动密封件。在工作温度条件下,利用这样的变型形式能够可靠地输送蒸汽压力大于0.1Mpa的介质。当泵输送的液体介质中含有较高的固体物质时,泵可采用陶瓷材料的轴承。在蜗壳与壳体端盖之间以及壳体端盖与轴承支持部位等重要的连接点处都采用了嵌入式的平板密封垫,大大地提高了流程泵在工作运行时的可靠性。因为,密封圈抗磨蚀的能力很强,而且采用专用润滑脂增强了球轴承的润滑效果,与整体方案进行了优化匹配。

利用这一申请了专利保护的排气技术,流程泵在工作运行期间把流体介质中的起泡搜集到一起,存入集气腔中。操作人员可以在集气腔处可靠地把集中起来的气压排到泵外。而滑动密封件所密封的空间内充满了液体介质,从而避免了过热对轴密封造成的损伤。这种VenJet排气系统引导部分流动的液体绕过滑动密封件,对这些液体进行排气并在排气后送回到泵体内。


图4 在瑞士纸板生产厂的现场测试

VenJet排气系统不是使滑动密封腔中的液体介质“安静下来”,而是利用滑动密封腔中的高速把部分含气液体导入排气循环回路中去。在流程泵整个工作运行期间这一过程始终不停,从而保证了滑动密封件处没有“气垫”。流程泵工作期间产生的气体在排出泵体之前一直都聚集在VenJet排气系统中。

生产厂已经对这一新产品进行了一系列的现场测试。例如在瑞士Kronospan的纸板生产厂中进行测试。这家公司从1969年就开始在Menznau的生产厂中使用了KSB公司的导热油输送泵。目前,他们一共使用了大约80台KSB公司生产的导热油输送泵。


图5 在瑞士纸板生产厂Kronospan公司进行的现场测试

新型Etanorm SYT系列的导热油输送泵的现场测试对这家瑞士公司来说非常有益,他们可以直接得出新产品在输送合成导热油时的性能和数据。被测试的导热油输送泵长期三班制运行,压缩机将合成油的温度提高到285℃。生产所使用的燃料是生物质,如再生木、碎木屑和树皮等,每小时大约需要10t的木材。现场测试的导热油输送泵样品是Etanorm SYT 150-400,输送速度为470m3/h,扬程46m,效率83.8%。从现场测试开始到目前为止,导热油输送泵正常地输送着合成导热油。这一新的排气技术在液体介质排气方面为流程泵的用户带来了很高的安全保障。

合成导热油的发展前景

合成导热油的使用越来越多——KSB公司新研发的产品可应用于合成导热油。本刊记者就合成热导油的发展前景问题采访了KSB公司的生产经理Stephan S. Schmitt先生和研发工程师 Lutz Urban先生。


图6 Stephan S. Schmitt,KSB公司生产经理

PROCESS:Schmitt先生,贵公司生产的新型导热油输送泵在哪些市场中最受欢迎?

Stephan S. Schmitt:在欧洲,尤其是在德国,合成导热油的应用越来越多,因为它的优点非常明显,但它的价格略高于传统的矿物油。因此在使用合成导热油时要仔细的核算成本。

第二个发展中的市场是亚洲,尤其是中国、台湾、印度和印度尼西亚。即使这一市场中合成导热油的应用还不够普及,但他们对结构坚固、耐压、安全系数最大的导热油输送泵的需求很大。


图7 Lutz Urban,KSB公司研发工程师

PROCESS:Urban先生,导热油输送领域中的用户都提出了那些要求?

Lutz Urban:用户首先希望输送泵易于操作使用,免维护的解决方案是非常受欢迎的。

因此,新系列的导热油输送泵首先以其坚固耐压为主干。坚固的加强筋和排气系统VenJet改进了阻热结构,在满足这些要求中发挥了重要的作用。通过可选的双向作用的滑动密封和陶瓷轴承使我们的输送泵能够在最恶劣的生产环境中使用。

导热油输送过程中应注意的问题

一般情况下,不同流程工业领域的企业所使用的导热油的使用循环过程非常相似,都是利用叶片泵把炙热的液体介质沿热交换器的管壁进行输送,通过管壁把热量传导到系统之中。区别在于工作条件,在常压系统中人们通常用水作为导热介质,这种形式的导热循环过程对于设备生产厂家和用户来说都是最简单的,它的投资和使用运行费用也很低。

在承受一定压力的流程设备中,导热介质的温度一般都要高于常压下水的沸点温度,这一温度最高可达180℃,如果用水做导热介质,就要使用价格昂贵的耐压钢管和耐压仪表,这些钢管和仪表必须满足压力等级PN 16的要求。同时,管道和阀门的锈蚀和结垢也会对传热过程造成不良影响。因此,在温度180℃以上时通常都选择导热油作为导热介质。

在有压力的工况下导热油允许的最高工作温度为350℃。导热油品种的选择与流程工艺密切相关。出于成本费用的考虑,目前主要的导热油是矿物油,但合成油的使用也越来越多。合成导热油允许的工作温度更高,使用寿命更长,从而降低了维护保养费用。

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