隔膜泵在煤直接液化BSU裝置上的運(yùn)用

    煤炭直接液化工藝中制備合格的煤漿十分重要, 將直接影響煤漿在高壓系統(tǒng)的輸送、煤漿預(yù)熱和煤液化反應(yīng)結(jié)果。煤炭直接液化連續(xù)試驗(yàn)裝置(BSU ) 使用的煤漿固體含量一般在40% 以上。為防止固體沉降, 在煤漿制備時(shí)煤漿罐除有攪拌外, 還通過(guò)低壓煤漿泵實(shí)現(xiàn)循環(huán)。由于煤漿固體物中含黃鐵礦等硬質(zhì)物料, 低壓煤漿泵的磨損十分嚴(yán)重。

1　常見(jiàn)的幾種煤漿泵及存在的問(wèn)題

在BSU 裝置上使用過(guò)的煤漿泵有: 帶各種內(nèi)襯材質(zhì)的單螺桿泵和旋轉(zhuǎn)活塞泵等。普遍問(wèn)題是磨損嚴(yán)重、壽命短, 一般使用壽命不超過(guò)30 d, 最短4d。根據(jù)煤液化煤漿特點(diǎn), 雖然對(duì)這些泵做了針對(duì)性的改進(jìn), 但使用效果均不明顯。

2　W arrenrupp 氣動(dòng)雙隔膜泵在BSU 裝置上使用

在2003 年2 月對(duì)BSU 裝置進(jìn)行改造時(shí), 把低壓系統(tǒng)的3 臺(tái)煤漿泵全部換成美國(guó)W arrenrupp 公司生產(chǎn)的Sandp iper 系列氣動(dòng)雙隔膜泵。泵體材料: 316SS 不銹鋼; 隔膜/球閥材料: 特氟隆(PTFE) 塑料, 能耐各種腐蝕, 質(zhì)量擔(dān)保期為5a。

3　使用中存在的問(wèn)題

隔膜材質(zhì)是影響氣動(dòng)隔膜泵壽命的最主要因素之一。根據(jù)輸送介質(zhì)特性選擇合適隔膜, 一般都能達(dá)到廠家設(shè)計(jì)的使用壽命。而在BSU 裝置上使用的氣動(dòng)隔膜泵, 除了要考慮隔膜的材質(zhì)外, 其進(jìn)、出口閥的材質(zhì)同樣重要。

初始運(yùn)行期間, 由于對(duì)氣動(dòng)泵材質(zhì)的抗磨性與耐腐蝕性了解不足, 曾完全依賴廠家經(jīng)驗(yàn)。按廠家所述,氣動(dòng)泵的壽命至少在5a 以上, 可實(shí)際上只運(yùn)行了20 d 就發(fā)現(xiàn)氣動(dòng)泵工作異常, 氣動(dòng)泵壓縮頻率變快, 無(wú)流量和壓力輸出。打開(kāi)閥腔發(fā)現(xiàn), 其中一路入口閥只有閥座而沒(méi)有閥球; 在另一路入口彎管處找到已經(jīng)變得很小的閥球。閥球是被煤漿磨損變小后經(jīng)入口閥座掉入彎管的。這不僅使自身側(cè)入口閥無(wú)法關(guān)嚴(yán), 而且還堵塞了另一側(cè)入口管, 使另一側(cè)也無(wú)法吸入煤漿。由于泵腔中的煤漿不流動(dòng), 導(dǎo)致煤粉在隔膜腔沉淀, 泵無(wú)法正常工作。另外還發(fā)現(xiàn), 其它幾個(gè)閥球和閥座都不同程度出現(xiàn)磨損, 閥球普遍被磨小。閥座的密封面由于煤漿的定向流動(dòng)也由最初的圓形沖刷成橢圓形, 在閥座的徑向?qū)ΨQ弧線上形成兩個(gè)月牙形切面。見(jiàn)附圖。

4　對(duì)W arrenrupp氣動(dòng)雙隔膜泵改進(jìn)

針對(duì)已發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題, 重點(diǎn)對(duì)氣動(dòng)隔膜泵的閥座和閥球進(jìn)行了改造。閥座由原來(lái)的聚四氟乙烯材質(zhì)換成經(jīng)特殊加工的耐磨金屬材質(zhì), 閥球也由原來(lái)的聚四氟乙烯換成陶瓷材料。據(jù)溶煤產(chǎn)物具有多種官能團(tuán), 具有工農(nóng)醫(yī)等方面應(yīng)用潛力和探索性試驗(yàn)。如Faison[9] 提出被木質(zhì)素真菌所溶解的煤物質(zhì)可望像聚合木質(zhì)素那樣在工業(yè)上用于抗氧劑、表面活性劑、樹(shù)脂或黏合劑成分; 商業(yè)上作離子交換樹(shù)脂或吸收劑用; 農(nóng)業(yè)上用作土壤調(diào)節(jié)劑, 改善植物根的吸收作用; 醫(yī)學(xué)上可作為免疫輔藥等。目前溶煤產(chǎn)物的探索性應(yīng)用試驗(yàn)如韓威[8] 的研究表明, 生物溶煤產(chǎn)物具有明顯的刺激蒜苗生長(zhǎng)和降低水煤漿表觀粘度的作用。

溶煤產(chǎn)物的另一重要應(yīng)用是, 由于我國(guó)石油、然氣儲(chǔ)量較少, 石油緊缺, 利用微生物溶煤技術(shù)把較低經(jīng)濟(jì)價(jià)值的褐煤轉(zhuǎn)化成較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的液體燃料, 生物溶煤產(chǎn)物可再經(jīng)厭氧菌作用而產(chǎn)生甲烷、甲醇、乙醇等低分子量物質(zhì), 代替石油作為燃料, 具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)境價(jià)值。

5　應(yīng)用前景

(1) 目前微生物脫硫存在細(xì)菌生長(zhǎng)量低、繁殖時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)性差等問(wèn)題, 如何選擇出既能脫除無(wú)機(jī)硫又能脫除大部分有機(jī)物的菌種, 且適應(yīng)能力強(qiáng), 繁殖速度快是一大主要問(wèn)題。這方面可能要應(yīng)用遺傳學(xué)的最新技術(shù)和成果, 對(duì)脫硫微生物進(jìn)行改良研究, 通過(guò)對(duì)當(dāng)前脫硫菌和其它具有已知功能的微生物雜交、基因重組、育種等基因工程方面改造來(lái)獲得希望的菌種。美國(guó)這方面研究處于領(lǐng)先地位。如美國(guó)能源生物系統(tǒng)公司通過(guò)應(yīng)用基因技術(shù)改良的微生物, 進(jìn)行了與脫煤炭中有機(jī)硫相似的脫石油中硫的試驗(yàn)研究。為實(shí)現(xiàn)煤炭生物脫硫工業(yè)化研究, 美國(guó)和德國(guó)已建成數(shù)座實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的連續(xù)生化脫硫?qū)嶒?yàn)裝置, 歐盟的幾個(gè)研究組織在意大利的撒丁島已建成1 套中間規(guī)模的連續(xù)生化脫硫?qū)嶒?yàn)裝置, 為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

(2) 煤的生物溶解, 需在菌種的篩選、馴化、基因工程基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高微生物對(duì)煤的溶解速率和轉(zhuǎn)化率, 盡量獲得單一的化學(xué)品, 在加強(qiáng)對(duì)生物溶解煤產(chǎn)物分析鑒定基礎(chǔ)上, 開(kāi)展生物溶解煤產(chǎn)物的應(yīng)用研究。

(3) 篩選馴化既能溶解煤分子又能脫硫的生物菌珠對(duì)低價(jià)值褐煤進(jìn)行加工處理, 提高褐煤附加值, 對(duì)合理高效地利用煤炭具有重要意義。

(4) 隨著生物技術(shù)發(fā)展,煤生物加工技術(shù)研究應(yīng)用在我國(guó)得到飛速發(fā)展,前景十分廣闊。