CN111720331A - 设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵 - Google Patents
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Abstract
设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,可用于浆液的分流输送便于冲洗液的回收,其带后盖板的单级主叶轮1排出的主介质1F进入设置有分流隔板21的集排液流道腔中的远离叶轮后盖板的第一集排液子流道NPA、靠近叶轮后盖板的第二集排液子流道NPB,分流隔板21内沿指向主叶轮1叶片14的排料出口区域内,将部分主介质引入NPA经排料口9A排出泵腔用作物流1P,将剩余部分主介质和泵后室排出的冲洗液引入NPB经排料口9B排出泵腔用作物流2P;连接在泵腔体上隔板21中间开圆洞且与泵轴垂直;隔板21一侧或2侧可通过导片与泵盖连接,用作导流和支撑;主叶片本体的外侧段可设置主叶轮导流隔板1901。
Description
技术领域
本发明涉及设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,可用于浆液的分流输送便于冲洗液的回收,其带后盖板的单级主叶轮1排出的主介质1F进入设置有分流隔板21的集排液流道腔中的远离叶轮后盖板的第一集排液子流道NPA、靠近叶轮后盖板的第二集排液子流道NPB,分流隔板21内沿指向主叶轮1叶片14的排料出口区域内,将部分主介质引入NPA经排料口9A排出泵腔用作物流1P,将剩余部分主介质和泵后室排出的冲洗液引入NPB经排料口9B排出泵腔用作物流2P;连接在泵腔体上隔板21中间开圆洞且与泵轴垂直;隔板21一侧或2侧可通过导片与泵盖连接,用作导流和支撑;主叶片本体的外侧段可设置主叶轮导流隔板1901,其外端面与隔板21的内端面对应在一个平面内。
背景技术
本发明所述主介质1F,指的是需要通过使用冲洗液的离心泵输送的工艺流体即主介质1F,可以是浆液即含固液体;加压前的主介质1F,自泵壳主介质进口1FN进入主叶轮腔,经主叶轮升压后,自增压后主介质排口9排出。
本发明所述离心泵的后泵腔KV,指的是主叶轮1的后盖板16与泵壳之间的腔体,通常是最后一级主叶轮的后盖板16与泵腔后盖312之间的腔室。
本发明泵主叶轮使用后盖板。
本发明所述离心泵的后泵腔冲洗液CXY,指的是冲洗后泵腔KV的冲洗液。
本发明所述主叶轮的背叶片BYP,指的是设置在后泵腔KV内可以随泵轴旋转的叶片,可以是主叶轮1的背叶片19,即后盖板的背面上设置的叶片。
本发明所述冲洗液CXY经过后泵腔KV的主体流向是,先进入后泵腔KV靠近泵轴的内侧区域,然后到达后泵腔KV的远离泵轴的外侧区域,然后离开后泵腔KV,并继续流动排出泵体。
本发明所述后泵腔冲洗液CXY,通常,它经过后泵腔KV的主体流向是,先进入后泵腔KV的靠近泵轴(或轴套)的内侧区域,然后流过后泵腔中间区域到达后泵腔KV的远离泵轴的外侧区域,然后离开后泵腔KV,继续流动排出泵体。
本发明所述后泵腔冲洗液CXY,一般,当离心泵设置背叶片BYP时,冲洗液CXY经过后泵腔KV的主体流向是,先进入背叶片BYP的内侧入口区域,然后流过背叶片腔由背叶片BYP施加能量后甩出背叶片腔,然后离开后泵腔KV,继续流动排出泵体。
常规离心泵,不设专用的后泵腔冲洗液排放口BPN,后泵腔冲洗液与全部主介质在泵腔内混合后一并排出泵腔,此时,后泵腔冲洗液的排出路径***:离开后泵腔的增压后冲洗液进入增压后主介质的流道腔内,与增压后全部主介质混合后一并流动,最终,一并经增压后主介质排口9排出泵腔体,由于增压后冲洗液与增压后主介质完全混合在一起,其优点是泵壳排料结构简单、紧凑,但是存在以下缺点:
①无法低成本回收冲洗液组分,因为数量较少的增压后冲洗液已经被全部的增压后主介质稀释,二者完全混合在一起,使得冲洗油被泵排出的主流体的稀释程度达到了最大,不利于冲洗油的回收利用,会增加冲洗油回收利用的成本;当冲洗液价值高于主介质时,会造成冲洗液价值降低,损失很大;
②增压后主介质被冲洗液污染,增加后续处理***的规模。
本发明涉及固体颗粒浓度高、沥青质浓度高的浆液的输送,以下以此为例描述本发明。
基于现有离心泵后泵腔冲洗液排放方案中,煤加氢直接液化、渣油悬浮床加氢裂化、渣油沸腾床加氢裂化等反应过程的生成油的减压分馏塔塔底油渣输送泵,典型结构是使用冲洗液(冲洗油)和副叶轮来保护泵轴的机械密封***MFU的密封部件,此类泵PAST-KPUMP,在泵轴机械密封***MFU和主泵叶轮之间,冲洗机构或密封机构是设置副叶轮、固定导叶、主叶轮背叶片,冲洗油(或密封油)流经副叶轮加压,然后流经固定导叶防止旋流进入主叶轮背叶片的进口区,再经主叶轮背叶片加压后离开主泵背后腔进入主泵的排料流道(如涡壳)与主叶轮排出的主介质混合后一并回收或处理。根据工厂的其它物料条件和操作需要,油渣输送泵PAST-KPUMP,可以不设置副叶轮、固定导叶、主叶轮背叶片中的一项或几项。
以煤加氢直接液化产品蒸馏油产量为100万吨/年的煤加氢直接液化反应过程的生成油的减压分馏塔KT塔底油渣输送泵PAST-KPUMP为例,按照油常规后泵腔冲洗液排放模式,损失量很大;冲洗油通常为煤加氢直接液化生成油减压分馏塔KT分离出的蜡油蒸馏油或供氢溶剂油加氢反应过程生成油分离出的供氢溶剂蜡油和/或重柴油,由于从煤加氢直接液化残渣中回收冲洗油极其困难或成本太高,混入煤加氢直接液化残渣中的冲洗油通常作为煤的代用品用于循环流化床锅炉燃烧或气化炉造气,其价格仅500~700元/吨。这样,冲洗油的价值比液化残渣价值高出4000~5000元/吨(以下按4500元/吨计算),按装置运转7600小时/年计算,每台泵消耗冲洗油400~600公斤/时即3040~4560吨/年,由于无法回收冲洗油,损失额高达1368~2052万元/年。尽管通常为了防止减压塔塔底结焦通常使用外排液化残渣的100~200%的KT塔底油循环返回减压塔底部进行切向进料形成旋流,这样可能分离出少量冲洗油,或者使用外排液化残渣的50~100%的KT塔底油返回减压塔进料闪蒸段中循环气化冲洗油(实际上该操作的循环比不能太高以防止沥青质反复加热结焦)可以最多分离出33~50%的冲洗油,最终的冲洗油损失量造成的经济损失仍然巨大,可达684~1354万元/年。以上分析仅是采用1台工作泵(同时1台泵备用)的操作模式的统计数据,如果为了保证操作可靠性而采用2台工作泵(同时1台泵备用)的操作模式,则损失几乎增加1倍,损失额度更加巨大。
为了克服上述缺陷或降低上述缺陷的程度,本发明对使用后泵腔冲洗液的离心泵的结构进行改进,目的在于实现冲洗液排料与主介质排料的分离;由于冲洗油离开主叶轮的外缘后即进入主叶轮的排料空间与主介质混合,因此,完全分离冲洗油和主介质几乎无法实现,因此选择相对分离模式,控制部分主介质不与冲洗液混合,并分路排料,因此,需要对离心泵后泵腔排出的冲洗液的离开泵壳的排出路径进行适应性设计,这必然涉及部分增压后主介质的离开泵壳的排出路径的改变。
本发明的基本构想是:设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,可用于浆液的分流输送便于冲洗液的回收,其带后盖板的单级主叶轮1排出的主介质1F进入设置有分流隔板21的集排液流道腔中的远离叶轮后盖板的第一集排液子流道NPA、靠近叶轮后盖板的第二集排液子流道NPB,分流隔板21内沿指向主叶轮1叶片14的排料出口区域内,将部分主介质引入NPA经排料口9A排出泵腔用作物流1P,将剩余部分主介质和泵后室排出的冲洗液引入NPB经排料口9B排出泵腔用作物流2P;连接在泵腔体上隔板21中间开圆洞且与泵轴垂直;隔板21一侧或2侧可通过导片与泵盖连接,用作导流和支撑;主叶片本体的外侧段可设置主叶轮导流隔板1901,其外端面与隔板21的内端面对应在一个平面内。
与常规离心泵的全部冲洗液和主介质混合后排料方案相比,本发明的优点在于,可实现冲洗液与主介质的相对分离排料,至少一部分2P与至少一部分1P的用途不同,利于2P中冲洗液的低成本回收利用,并可提高1P纯度;作为含固易结焦浆液如煤加氢直接液化反应生成油的减压分馏塔KT塔底油渣的输送泵KP,2P可直接进入KT进料加热炉炉管的进料或出料或KT闪蒸段中进行冲洗液和渣油的分离,也可返回加氢反应过程循环反应,通过减少冲洗液损失量,显著增加效益。
本发明的特征在于明确提出了“集排液流道设置分流隔板回收冲洗液”的概念,相当于对离心泵的常规排料导叶(径向导叶)提出了改造,由于离心泵的排料导叶是一个基本部件,本发明的应用场合也会较广泛。本发明适用于多种介质的输送泵,因此,在相关领域具有一定程度的普遍应用价值。泵具有混合功能,而本发明赋予泵一种分离功能。
本发明基本不增大泵腔体积,因此,结构简单,易于设计、制造、安装、维修。
本发明用于单级叶轮离心泵,可在第一级叶轮之前安装诱导轮。
本发明离心泵,优选泵轴悬臂支撑方式,以简化泵结构。
本发明离心泵,优选泵轴垂直安装方式,减弱重力带来的不利影响,降低泵轴运转过程的偏心度,利于泵背室的流场稳定。
专利ZL200610118809.X高温高杂比离心式煤浆泵,记载了一种高温高杂比离心式煤浆泵,为悬臂式结构单级单吸立式泵。其中的泵座、泵架和后加热腔体组成外壳体,前盖板、后盖板和出水段组成内壳体,构成双壳体结构。其中的叶轮结构为双阻封叶轮结构。填料密封结构为可拆卸式整体填料密封结构。还包括一组可对泵的各部分进行加热和保温的加热机构。本发明高温高杂比离心式煤浆泵集渣浆泵、化工泵和高转速泵功能特点于一体,解决了叶轮及泵体等过流部件的磨损问题、固体在某区域中的淤积堵死问题、密封问题、以及加热保温等问题,具有实用价值。
根据专利ZL200610118809.X说明书的记载,该型结构的泵,使用开式叶轮(有主叶轮后盖板、无主叶轮前盖板),主叶轮后盖板背面设置背叶片,使用的冲洗油流经主叶轮后盖板的背面空间,在主叶轮后盖板的背叶片推动下增加压力后甩出主叶轮背室,与主叶轮甩出的主介质混合后,一并流经集排液腔,经排料管段后离开泵体,去外部的输送管道中;专利ZL200610118809.X没有涉及本发明的“设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵”技术概念,不具备本发明的功能。
与本发明类似的技术方案未见报道。
本发明的第一目的在于提出设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵。
本发明的第二目的在于提出设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,同时使用主叶轮背叶片、固定导叶、副叶轮,冲洗油依次经过副叶轮、固定导叶、分流叶轮背叶片,在副叶轮的远离主泵腔一侧布置泵轴的机械密封部件,机械密封的远离副叶轮一侧的外部为环境空间。
本发明的第三目的在于提出设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,属于无轴封离心泵,冲洗油先流过电机室并经布置在电机室的副叶轮增压,然后离开电机室的冲洗油进入主泵的后泵腔。
本发明的第四目的在于提出设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,主介质属于重质碳氢料加氢反应过程的生成油的减压分馏塔KT塔底油渣。
发明内容
本发明设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,其特征在于:
单级叶轮离心泵KPUMP,输送可能含固体颗粒的主介质液料1F,泵轴密封使用冲洗液,冲洗液流经泵主叶轮1的后盖板16后的后泵腔KV之后,与主叶轮1甩出的主液料混合后,流入主叶轮1对应的集排液流道V100后排出泵腔;
后泵腔KV,指的是主叶轮1的后盖板16与泵壳之间的腔体;
集排液流道V100的特征在于,在集排液流道V100中,设置至少1个分流隔板LD-GBX,分流隔板LD-GBX内侧指向主叶轮1主叶片14的排料出口区域,形成至少2个子流道且具有至少2个对应排液口;
集排液流道V100内包含最靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、最靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,以及可能存在的位于流道NP9和流道NP1之间的子流道,每个子流道对应1个排液口;
工作状态时,分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘不接触;
集排液子流道NP9之间,不存在通过分流隔板LD-GBX的物料互串。
本发明,通常,集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX,除物料进口外,与泵盖无缝连接或装配,分流隔板LD-GBX为实体无泄露隔板。
本发明,通常,分流隔板LD-GBX的内侧边缘为圆环形,该圆环所在平面与泵轴垂直且同心,沿泵轴中心线剖分后分流隔板LD-GBX的内侧边缘为抛物线型;工作状态时,分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘不接触,且分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘处的间隙为0.5~3毫米。
本发明,分流隔板LD-GBX的一侧或2侧,可以通过导流叶片与泵盖或其它分流隔板连接,用作分流隔板LD-GBX的支撑或排液导流;分流隔板LD-GBX的任一侧,布置的导流叶片LD-GBX-YP数量通常为2~6条,导流叶片LD-GBX-YP形状通常为流线型后弯叶片。
本发明,通常,分流隔板LD-GBX被泵前盖与泵后盖夹持,可以用柱销或螺钉固定。
本发明,在主叶轮1的主叶片14本体的外侧段,可以设置主叶轮分流隔板YL-GBX,将主叶轮1的流道分隔为2个或多个子流道;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX,与集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX一一对应,且相互对应的主叶轮分流隔板YL-GBX、集排液流道V100分流隔板LD-GB在同一个平面内;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX为圆环形,所在平面与泵轴垂直且同心;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX,外侧边缘半径与主叶轮1最大半径相同,内侧边缘半径为主叶轮1最大半径的0.50~0.90;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX,与集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX一一对应,个数相同。
本发明,集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX上,特殊情况下可以布置有串流间隙,允许相邻子流道相互少量串液;串流孔过流面积与相关的小流道子流道的横截面积的比值低于0.02。
本发明,主叶轮可以为开式叶轮,使用后盖板,无前盖板。
本发明,通常,集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX的内侧边缘整体为圆环形CYC1,该圆环所在平面与泵轴垂直且同心;
主叶轮1后盖板16的直径大于圆环形CYC1的直径,在径向伸入集排液隔板21形成的最靠近泵后盖的子排液区NP9中,直接将冲洗液全部排入子排液区NP9中;
主叶片1本体的外侧部分,与子排液区NP9空间关系,可以选自下列中的1种:
①全部不进入子排液区NP9空间;
②靠近主叶轮后盖板的部分进入子排液区NP9空间。
本发明,通常,主叶轮1的后盖板16的背叶片19,安装在泵后盖312的凹槽WC10中,限制主叶轮背室体积,便于冲洗油充满该区域。
本发明,通常,离心泵KPUMP,集排液流道V100内包含2个子流道:靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,子流道NP9流道横截面积S9与子流道NP1流道横截面积S1的比例为K100,K100=(S9)/(S1),K100取值可以选自下列中的1种:
①K100=0.50~1.00;
②K100=0.30~0.50;
③K100=0.20~0.30;
④K100=0.05~0.20;
⑤K100<0.05。
本发明,通常,集排液流道V100中设置分流隔板LD-GBX,子集排液腔的出口管管段,采用内部截面形式逐步变化方式过渡为圆形管道,使用圆形接口与管道***对接。
本发明,通常,离心泵KPUMP,集排液流道V100内包含2个子流道:靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,子流道NP9排料流率W9与子流道NP1排料流率W1的比例为K300,K300=(W9)/(W1),K300取值可以选自下列中的1种:
①K300=0.50~1.00;
②K300=0.30~0.50;
③K300=0.20~0.30;
④K300=0.05~0.20;
⑤K300<0.05。
本发明,通常,离心泵KPUMP,主叶轮1的后泵盖16的面向泵后盖的一侧的板面上,设置背叶片19;通常,背叶片19为径向直叶片。
本发明,离心泵KPUMP的外供冲洗液CXY输入后泵腔KV之前的流径,可以选自下列中的一种:
①经过后泵腔KV冲洗液输入流道后,进入后泵腔KV;
②先流经副叶轮腔室增压,然后流经副叶轮朝向主叶轮一侧的副叶轮盖板的光背面后,进入后泵腔KV;
③先流经副叶轮腔室增压,然后流经副叶轮朝向主叶轮一侧的副叶轮盖板的光背面与固定导叶组成的防旋流道后,进入后泵腔KV;
④流经泵轴或泵轴套外侧的轴向间隙后,进入后泵腔KV;
⑤离心泵KPUMP属于无轴封电动机离心泵,外供冲洗液,先经电机室的冲洗液进口进入电机室,然后流经电机室后离开电机室,再流经电机室至后泵腔KV的防倒流通道后,进入后泵腔KV;
⑥离心泵KPUMP属于无轴封电动机离心泵,外供冲洗液,先经电机室的冲洗液进口进入电机室,然后流经电机室,经过布置在电机室的副叶轮升压后,离开电机室,再流经电机室至后泵腔KV的防倒流通道后,进入后泵腔KV。
本发明,离心泵KPUMP的驱动端的原动机,可以选自下列中的1种:
①电机;②变频电机;③液压马达;④燃油机;⑤燃气机;⑥风动马达;⑦蒸汽透平。
本发明,通常,离心泵KPUMP使用外置式驱动器,设置泵轴机械密封***。
本发明,通常,离心泵KPUMP,泵轴的至少一部分暴露在环境中,设置离心泵泵轴的防止主介质泄露至环境的泵轴密封***U80。
本发明,通常,离心泵KPUMP,冲洗液CXY流经副叶轮后进入泵腔壳体Q10内;
泵轴密封***U80,位于副叶轮的外侧,形成副叶轮、泵轴密封***U80、外置式驱动器依次相近的空间关系,泵轴密封***U80的内侧与副叶轮室相邻,泵轴密封***U80的外侧与环境相邻。
本发明,离心泵KPUMP可以为无轴封离心泵,选自屏蔽电动离心泵、潜液电动离心泵、磁力离心泵中的一种。
本发明,离心泵KPUMP可以是无轴封电动离心泵,设置辅助液体FZL输入***;
所述辅助液体FZL,其用途是一种冲洗液,用于阻止泵腔壳体Q10内的主介质串入无轴封电动机的腔体内,辅助液体输入***的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,使至少一部分辅助液体FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
辅助液体FZL,就是后泵腔KV用冲洗液CXY;
使用的无轴封电动机,设置无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL的注入接口E-K1;所述润滑液和/或冷却液EL,指的是用作无轴封电动机的转子和腔体冷却、润滑的一种液体;
无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL,其排放用于阻止辅助液体FZL和/或泵腔体内主介质流入无轴封电动机腔体。
本发明,离心泵KPUMP可以是无轴封电动离心泵,设置辅助液体FZL输入***;
所述辅助液体FZL,其用途是一种冲洗液,用于阻止泵腔壳体Q10内的主介质串入电动机的腔体内,辅助液体输入***的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,使至少一部分辅助液体FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
使用的无轴封电动机,设置无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL的注入接口E-K1;所述润滑液和/或冷却液EL,指的是用作无轴封电动机的转子和腔体冷却、润滑的一种液体;
无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL,其排放用于阻止辅助液体FZL和泵腔体内主介质流入无轴封电动机腔体;
无轴封电动机正常工作时,无轴封电动机腔体内部液体存在区域的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,也大于屏蔽电泵辅助液体FZL内的流体的操作压力,使至少一部分润滑液EL通过流道进入辅助液体***内与辅助液体FZL混合为混合液EL-FZL,至少一部分混合液EL-FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
混合液EL-FZL,就是后泵腔KV用冲洗液CXY。
本发明,离心泵KPUMP的布置方式,可以选自下列方式中的1种:
①水平卧式布置,泵轴水平布置;
②立式布置,泵轴垂直布置,电机位于泵腔之上;
③立式布置,泵轴垂直布置,电机位于泵腔之下。
本发明,离心泵KPUMP,在泵腔壳体Q10内侧布置腔壁衬套,其用途可以选自下列中的1种或几种:
①耐冲蚀衬套;
②耐磨蚀衬套
③耐腐蚀衬套;
④耐热冲击衬套;
⑤耐低温衬套。
本发明,离心泵KPUMP,在泵腔壳体Q10中布置进液接管内壁衬套和/或排液接管内壁衬套的用途,可以选自下列中的1种或几种:
①耐冲蚀衬套;
②耐磨蚀衬套
③耐腐蚀衬套;
④耐热冲击衬套;
⑤耐低温衬套。
本发明,离心泵KPUMP,主叶轮入口可以配置诱导轮。
本发明,通常,离心泵KPUMP,泵轴的布置方式为单侧悬臂式布置。
本发明,离心泵KPUMP输送的主介质,可以具有以下介质中的1种或几种:
①含固体组分;
②含腐蚀性组分;
③含燃爆组分;
④含毒性组分;
⑤含放射性组分;
⑥含易挥发组分;
⑦含易凝结组分;
⑧含气泡液体;
⑨高温液体;
⑩低温液料;
本发明,离心泵KPUMP的操作条件,可以选自下列中的1种或几种:
①离心泵KPUMP输送的主介质1F是煤加氢直接液化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为280~380℃、固体浓度为35~60重量%;
②离心泵KPUMP输送的主介质1F是渣油悬浮床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为300~380℃、固体浓度为0.05~10重量%;
③离心泵KPUMP输送的主介质1F是渣油沸腾床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为300~380℃、沥青质含量固为20~80重量%;
④离心泵KPUMP输送的主介质1F的操作条件为:温度为-150~650℃、压力为0.1~40.0MPa、主介质1F体积流率为0.1~10000m3/h、固体浓度为0.01~50重量%;
⑤离心泵KPUMP输送的主介质1F的操作条件为:温度为-150~650℃、压力为0.1~40.0MPa、主介质1F体积流率为0.1~10000m3/h、固体浓度为0.01~50重量%,其泵主叶轮对主介质1F施加能量使其压力增加0.10~5.0MPa。
本发明,离心泵KPUMP输送的主介质1F,可以是重质碳氢料加氢直接液化反应过程R10的反应生成油的减压分馏塔KT塔底油渣;输送泵KPUMP的集排液流道V100内最靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9排出的物料的去向,可以选自下列中的1种:
①进入减压分馏塔KT进料加热炉炉管的进料中;
②进入减压分馏塔KT进料加热炉炉管的排出料中;
③进入减压分馏塔KT的闪蒸段中;
④去重质碳氢料加氢反应过程R10循环反应。
附图说明
附图是为了描述本发明而绘制的,但是它不能限定本发明的功能和具体结构形式、工作方式、应用领域。
为了描述本发明与常规相近方案的差异,基于图1~图4描述设置排料导轮或和导叶的常规离心泵结构功能方案。
图1是常规配置排液导叶的单级离心泵的蜗壳转能装置的正视图。
图2是图1所示离心泵的轴向中心垂直剖分左侧视图。
图3是图1所示离心泵的集排液导叶正视图。
图4是图1所示离心泵的主叶轮正视图。
图1中,1为主叶轮,8为主叶轮进液口,9为泵体排液口,15为主叶轮轴帽(或称为主叶轮顶盖),27为集排液导流区,29为集排液转流区,31为蜗壳,32为排料管段。
图2中,16为主叶轮后盖,17为主叶轮前盖,18为主叶轮流道区,19为主叶轮后盖板的背叶片,27为集排液导流区,29为集排液转流区,311为泵壳前盖板,312为泵壳后盖板,701为泵轴,702为泵轴套。
图3中,25为集排液导叶(导流叶片),27为集排液导流区,同时示出了集排液导流区导叶的内沿分布虚拟环C100、外沿分布虚拟环C200。
图4中,11为主叶轮后盖板,12为主叶轮后盖板外沿,13为主叶轮进口区外侧边界线,14为主叶轮叶片,15为主叶轮轴帽(或称为主叶轮顶盖)。主叶轮1的叶片14为后弯叶片。
如图1至图4所示,待升压液料(主介质)1F,经主叶轮1的进液口8进入主叶轮的叶片区,在主叶轮1的叶片14的推动下获得旋转速度和离心外甩速度。
如图1至图4所示,即使叶片14为后弯叶片,主叶轮甩出的液体仍具有较大的动能,为了有效地把这些动能部分地转变为静压能,需要使用逐步降低液体流速的设施,主叶轮外圈的泵壳一般做成蜗牛形,其作用不仅是把叶轮甩出的液体收集起来送到排料管道32,而且更重要的作用是使叶轮甩出的液体在泵壳内的速度逐渐降低,使部分动能有效地转变为静压能。为了提高动能转化为静压能的转换效率,在泵壳内主叶轮的外缘,可装配导流叶片,比如一个带导流叶片的固定圆盘即集排液导轮,图1所示单级叶轮泵,集排液导叶(导流叶片)固定在泵后盖板312上,不需要额外提供导轮盘。
从图1至图4可以看出以下泵结构和冲洗油流径特点:
①常规排液导叶的布置集排液叶片25的面板所在平面,与主叶轮叶片14所在平面不相交,通常为平行关系;
②1个主叶轮对应1个集排液导流区27、1个集排液转流区29、1个排料管段32、1个排液口9;
③主叶轮后盖板背叶片19排出的冲洗液,与主叶轮叶片14排出的全部主介质混合在一起。
图5是本发明“设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵”的第1种结构的正视图。
图6是图5所示离心泵的轴向中心垂直剖分左侧视图。
图7是图5所示离心泵的集排液分隔板的正视图。
图5中,1为主叶轮,8为主叶轮进液口,9为泵体排液口(9A、9B共2个排液口),15为主叶轮轴帽(或称为主叶轮顶盖),21为集排液腔分隔板,22为集排液腔分隔板导叶外沿分布虚拟环,25为集排液腔分隔板导叶,27为集排液导流区(27A、27B共2个),29为集排液转流区(29A、29B共2个)。
图6中,16为主叶轮后盖,17为主叶轮前盖,18为主叶轮流道区,19为主叶轮后盖板的背叶片,21为集排液腔分隔板,27A为前侧集排液导流区、27B为后侧集排液导流区,29A为前侧集排液转流区、29B为后侧集排液转流区,311为泵壳前盖板,312为泵壳后盖板,701为泵轴,702为泵轴套。
前侧集排液导流区,指的是靠近主叶轮前盖17的子集排液流道腔。
后侧集排液导流区,指的是靠近主叶轮后盖16的子集排液流道腔。
图7中,21为集排液腔分隔板,22为集排液腔分隔板导叶外沿虚拟环,23为集排液腔分隔板内沿,24为集排液腔分隔板外沿,25A为前侧集排液腔分隔板导叶(导流叶片),27A为隔板21的前侧集排液腔导流区,29A为隔板21的前侧集排液腔转流区。
如图5至图7所示,待升压液料(主介质)1F,经主叶轮1的进液口8进入主叶轮的叶片区,在主叶轮1的叶片14的推动下获得旋转速度和离心外甩速度。主叶轮1的叶片为后弯叶片。
如图5至图7所示,集排液腔分隔板21将集排液区分割为2个子集排液区即前侧子集排液区DA、后侧子集排液区DB,主叶轮叶片14甩出的液料被分割为2路,第一路主介质进入子集排液区DA,第二路主介质和主叶轮后盖板背叶片19甩出的冲洗液混合后入子集排液区DB,由于高速流动的液料的惯性作用,主叶轮后盖板背叶片19甩出的冲洗液的绝大部分甚至全部进入了子集排液区DB中。
如图5至图7所示,集排液腔分隔板安装了集排液腔导叶(导流叶片),用作导流和支撑,根据实际需要,集排液腔可以不使用集排液腔导叶(导流叶片),这一点适用于固体含量高的主介质1F的输送场合。
固体含量高的主介质1F的输送场合,主叶轮1通常为开式叶片,不设主叶轮前盖板,以防止杂物累积。
如图5至图7所示,集排液腔分隔板21将子集排液区DA、DB分割,2个腔室的液料不连通、不互串。
从图5至图7可以看出以下特点:
①集排液腔分隔板21的面板所在平面,与主叶轮叶片14所在空间相交;
②1个主叶轮对应2个集排液导流区(27A、27B)、2个集排液转流区(29A、29B)、2个排料管段(32A、32B)、2个排液口(9A、9B);
③主叶轮后盖板背叶片19排出的冲洗液,与主叶轮叶片14排出的部分主介质混合在一起,通过子集排液区DB排出泵体;主叶轮叶片14排出的剩余部分主介质,不与冲洗液混合,通过子集排液区DA排出泵体。
图8是本发明“设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵”的第2种结构的轴向中心垂直剖分左侧视图。
图9是图8所示离心泵的主叶轮沿着主叶轮分流隔板1901中心径向剖面正视图。
如图8、图9所示的泵结构,与图5所示泵结构的唯一不同在于:主叶轮1的叶片14,安装了1块主叶片分流隔板1901,将主叶轮流道的外侧部分分割为2个子流道腔(靠近主叶轮前盖板的子流道14DA、靠近主叶轮后盖板的子流道14DB),主叶片分流隔板1901与集排液腔分隔板21在同一个平面内,这样赋予2个子流道腔14DA、14DB甩出的液料一定的定向的外甩速度,利于防止冲洗油逃逸出后侧集排液子流道27B、29B。
图9中,141主叶轮叶片,142主叶轮叶片(位于主叶片分流隔板1901后侧),1901为主叶轮分流隔板剖面,702为主叶轮轴套剖面,701为泵轴剖面。
图10是本发明“设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵”的第3种结构的轴向中心垂直剖分左侧视图。
如图10所示的泵结构,与图8所示泵结构的唯一不同在于:主叶轮后盖板16及背叶片19的直径均放大,在径向伸入集排液隔板21形成的子排液区DB中,直接将冲洗液全部排入子排液区DB中。
如图10所示主叶片的外侧沿位置同图8,在径向不伸入集排液隔板21形成的子排液区DB中。
图11是本发明“设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵”的第4种结构的轴向中心垂直剖分左侧视图。
如图11所示的泵结构,与图10所示泵结构的唯一不同在于:主叶轮叶片的靠近后盖板的部分的直径也放大,在径向伸入集排液隔板21形成的子排液区DB,便于主叶片分流隔板1901与主叶轮后盖板16之间的流道甩出的液料直接进入子排液区DB。
如图11所示,主叶片分流隔板1901与主叶轮前盖板之间的流道,在径向不伸入集排液隔板21形成的子排液区DB中。
图12是本发明“设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵”的第5种结构的轴向中心垂直剖分左侧视图。
如图12所示的泵结构,与图8所示泵结构的唯一不同在于:主叶轮后盖板的背叶片19,安装在凹槽WC10中,限制主叶轮背室体积,便于冲洗油充满该区域,利于防止背室积累杂质。同时,部分或全部的后盖板18,也可安装在凹槽WC10中,通常不建议将主叶轮也安装在凹槽WC10中,因为主叶轮1甩出的液料中所含的固体颗粒会撞击冲蚀泵后盖板16的迎流部分实体。
本发明离心泵主叶轮,可使用开式叶轮,即使用叶轮后盖板,不使用叶轮前盖板。
本发明离心泵主叶轮叶片14分流隔板1901,与集排液腔隔板21可以不再一个平面上,比如是错开的;同时,主叶轮叶片14设置的叶片分流隔板1901,可以是部分宽度的半径长、部分宽度的半径短,同时集排液流道分流隔板内环半径大于主叶轮叶片的短半径,小于主叶轮叶片的长半径,即沿泵轴方向看,叶片分流隔板、集排液流道分流隔板二者有重叠,这样的分流导向作用更好。图10、图11就是这种情况。
如图5所示,集排液腔分隔板21的內侧边沿23为圆环形,工作状态时,圆环形边沿23与主叶轮14最大外缘不接触;工作状态时,圆环形边沿23与主叶轮14最大外缘处的间隙,通常为0.5~3.0毫米。
如图5所示,集排液腔分隔板21,与泵壳31无缝连接或装配,隔板21为实体无泄露隔板;通常,隔板21的內侧边沿为圆环形,该圆环所在平面与泵轴垂直且同心。
如图5所示,集排液腔分隔板21的內侧边沿整体为圆环形,沿泵轴中心线剖分后集排液腔分隔板21的內侧剖面边缘线SPEC为抛物线型,通常,边缘线SPEC与集排液腔分隔板21主体板面相接处为切线关系。
如图5所示,集排液流道DA、DB中,集排液腔分隔板21的2侧,安装有导流叶片,根据需要,可以仅在一侧安装导流叶片,或者不使用安装导流叶片。
如图5所示,集排液流道DA、DB中,集排液腔分隔板21的某一侧,安装有导流叶片,通常至少为2条,一般为3~6条,最好沿集排液腔分隔板21内沿的圆周圆周等间距布置。
如图5所示,集排液腔分隔板21的某一的导流叶片,一端与泵前盖或后盖连接,一端与集排液腔分隔板21板面连接,用作隔板支撑或排液导流。
如图5所示,集排液腔分隔板21上布置的导流叶片的形状,沿着流体的流动方向看,为流线型后弯叶片。
如图5所示,集排液腔分隔板21,可以被泵前盖与泵后盖夹持,并用柱销或螺钉固定,便于安装与拆卸。
如图5所示,主叶轮1设置叶轮后盖板16的背叶片19,根据需要,也可以不使用背叶片19。
如图8所示,在主叶轮1的主叶片14本体的外侧段,设置叶轮1的分流隔板1901,将叶轮1流道分隔为2个子流道。
如图8所示,分流隔板1901,与集排液流道中设置的分流隔板21位置对应,在一个平面内。
如图8所示,叶轮1的分流隔板1901为圆环板形,所在平面与泵轴垂直且同心。
通常,叶轮1的分流隔板1901,外侧边沿半径与叶轮1最大半径相同,内侧边沿半径为叶轮1最大半径的0.50~0.90。
根据需要,分流隔板LD-GB1上,可以布置有串流间隙,允许相邻子流道相互串液以平衡压力,通常,串流孔过流面积与相关的小流道子流道的横截面积的比值低于0.02。
图6中所示,27B为后侧集排液导流区,29B为后侧集排液转流区,NP9中的流体2P流率较低或截面积较小时,及即使主介质时高粘度、高固体含量液料,由于冲洗油的稀释,其操作条件也一定比NP1中的流体1P的粘度更低、固体浓度更低,且不易堵塞,当然,要求冲洗液CXY不会对主介质引起萃取现象即互溶性好。
以下描述冲洗油流径和可能使用的副叶轮、固定导叶。
图13是煤加氢直接液化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣输送用常规结构离心泵OLD-PUMP的第一种冲洗油流径示意图。
图14是图13所示冲洗油流径的局部放大图。
图13中所示为存在泵轴密封的电动离心泵,使用1级叶轮,采用闭式叶轮或开式叶轮,单吸进料,叶轮悬臂支撑方式,泵轴可通过弹性柱销式联轴器与电机轴固定。
图13中,示出了类似于副叶轮动力密封的部件(副叶轮、固定导叶、背叶片)。
图13中,701为泵轴;J21为副叶轮盖板,J22为副叶轮叶片,J23为副叶轮轴向间隙,J24为副叶轮径向间隙;3121为泵腔后内盖,3122为泵腔后外盖;J42为固定导叶,J43为固定导叶排液流动间隙,它是轴向间隙流道,也是泵腔冲洗油进入流道J43;311为泵腔前盖;14为主叶轮叶片;16为叶轮后盖板,19为背叶片(通常为径向背叶片),J65为背叶片轴向间隙,J66为背叶片径向间隙;2729为主叶轮1甩出的主介质的流道或径向间隙,它与存在的蜗壳流道相连。图13中没有示出的部分包括泵轴密封,在副叶轮J20的外侧(远离主叶轮的一侧)设置有泵轴机械密封,防止主介质泄露至环境中。
如图13所示,常规结构离心泵OLD-PUMP正常工作时,最后主叶轮排出的增压后主介质,是含固体颗粒约50重量%、含易结焦沥青质等液相组分约50重量%的液化油渣,它经径向间隙2729及蜗壳流道后,经增压后主介质排口9排出离心泵OLD-PUMP,进入输送管道中。以油品产量100万吨/年的煤加氢直接液化装置为例,离心泵OLD-PUMP的典型运行操作条件为:温度为311℃,入口压力为0.093MPa,出口压力1.50MPa,额定流量200立方米/时。
如图13所示,为了防止含固体颗粒、含易结焦沥青质的液化油渣进入机械密封的密封部件中,使用了冲洗油CXY和冲洗油冲洗路径机构。冲洗油为减压蜡油,是来自供氢溶剂加氢稳定装置生成油的分馏塔塔底蜡油,正常工作温度为120~150℃,冲洗油管路压力1.80MPa,冲洗油CXY流量为500kg/h即0.5吨/时。
如图13所示,关于冲洗油CXY的流径,离心泵OLD-PUMP正常工作时,外供冲洗液CXY经冲洗油入口进入副叶轮叶片腔的入口区,然后进入副叶轮叶片腔中被副叶轮叶片施加能量,随轴701高速旋转的副叶轮叶片,赋予冲洗液旋转速度,在离心力作用下甩出副叶轮叶片腔进入副叶轮径向间隙J24;然后,离开J24的冲洗油CXY,转向流入固定导叶J42的防旋转流道腔中进行流向泵轴的向心径向线性流动;离开固定导叶J42的冲洗油CXY,转向流入固定导叶排液流动间隙J43(轴向流道)中进行平行于泵轴的流动;离开J43的冲洗油CXY,转向流入背叶片19的叶片腔的入口区,然后进入主叶轮背叶片腔中被背叶片19施加能量,随轴701高速旋转的背叶片,赋予冲洗液旋转速度,在离心力作用下甩出背叶片腔进入背叶片径向间隙J66中;最后,离开背叶片径向间隙J66的冲洗油CXY,与2729(主叶轮1径向间隙或流道)中的增压主介质混合在一起,经增压后主介质排口9排出离心泵OLD-PUMP,进入输送管道中。
图15是煤加氢直接液化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣输送用常规结构离心泵OLD-PUMP的第2种冲洗油流径示意图。
图15所示冲洗油CXY流径,与图14所示冲洗油流径的不同之处在于:不设置固定导叶J42,这样,离开J24的冲洗油CXY,转向流入副叶轮盖板J21与泵腔后内盖3121之间的间隙中,边旋转流动、边径向流动靠近泵轴。
图16是煤加氢直接液化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣输送用常规结构离心泵OLD-PUMP的第3种冲洗油流径示意图。
图16所示冲洗油CXY流径,与图15所示冲洗油流径的不同之处在于:不设置主叶轮的背叶片19,这样,冲洗油CXY流过主叶轮后盖板16与泵后盖3121、3122之间的后泵腔KV,基本不会增加能量,也不具有产生离心力的功能,不利于甩出可能进入后泵腔KV之间的固体颗粒,也不利于降低后泵腔中心区的压力;另外,后泵腔KV内冲洗油的流场的稳定性较差,可能会有部分来自空间2729的增压后主介质进入后泵腔KV的外环区(靠近径向间隙空间J66),并形成旋涡流。
图17是使用后泵腔冲洗液的常规离心泵的冲洗油流径示意图。
如图17所示,无论冲洗液以何种方式进入后泵腔KV,经后泵腔冲洗油进入流道J43的冲洗油CXY,转向流入背叶片19的叶片腔的入口区,然后进入主叶轮背叶片腔中被背叶片19施加能量,随泵轴1高速旋转的背叶片19,赋予冲洗液旋转速度,在离心力作用下甩出背叶片腔进入背叶片径向间隙J66中;最后,离开背叶片径向间隙J66的冲洗油CXY,与2729(主叶轮径向间隙或流道)中的增压主介质混合在一起,经增压后主介质排口9排出离心泵OLD-PUMP,进入输送管道中。
本发明通常设置背叶片19,根据需要,可以不设置背叶片19。
实现本发明的方式很多,原则上其结构形式应尽可能简单,以便于制造、组装、拆卸和检修更换,利于将可能进入主泵后泵腔KV的固体颗粒排出。
本发明离心泵配套的驱动机,可以是任意合适的原动机,比如,可以是需要使用泵轴密封装置的常规电动机,可以是无轴封电动机。
在离心泵KPUMP外部的管道***,在排料管道***中,通常设置流量计、控制阀;与后泵腔冲洗液进口BFN连通的管道***,通常设置过滤器、单向阀。
具体实施方式
本发明所述的压力,指的是绝对压力。
本发明所述的组分浓度,未特别指明时,均为重量浓度即质量浓度。
本发明单级离心泵KPUMP,主叶轮的布置方式为悬臂式结构单级单吸,以简化泵腔内部结构。
本发明所述离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10,其主要功能用于安装主叶轮、构成后泵腔,以对流过的主介质施加能量,对后泵腔进行冲洗。
本发明所述离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10,与其它部件如后泵腔冲洗***、泵轴机械密封***、进出物料的管道***一起组成输送主介质的密闭***。
本发明所述离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10,为了安装和检修,至少包含可以拆卸和组装的前泵盖311和后泵盖312,泵轴从后泵盖312中部的开口BZSRK伸入泵腔,泵内部分的泵轴上安装主叶轮1。
本发明所述离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10,为了安装和检修方便,后泵盖312可以分解为2个或多个部件,前泵盖311可以分解为2个或多个部件,从而构成多部件泵腔壳体Q10。
本发明所述离心泵KPUMP的泵腔,可以是前泵盖和后泵盖构成的腔体,可以是前泵盖和后泵盖、前泵盖和后泵盖之间的腔体件构成的腔体。
本发明所述离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10内,根据需要可以安装导叶、进液流道、排液流道等。
本发明所述离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10,主叶轮KS的套装在泵轴上的部分实体,伸入或穿过后泵盖312中部的开口BZSRK。
在本发明所述离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10腔壁上,设置泵轴***口、主介质进口1FN、增压后主介质排口9(至少2个)、后泵腔冲洗液进口等接口,根据需要,这些接口中的1个或几个设置在后泵盖312上,剩余的接口可以设置在前泵盖311上。
在离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10腔壁中或泵壳内部,可以设置泵进料或排料的流动通道(如排料蜗壳流道),从便于外部接口位置的自由安排。
本发明所述离心泵KPUMP的后泵腔KV,指的是后泵盖312与主叶轮1之间存在的可供冲洗液CXY流动的间隙。
本发明离心泵的一个重要用途是用于煤加氢直接液化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣的输送,其典型操作条件为:温度为280~380℃、主介质固体浓度为45~55重量%、主介质沥青质浓度为25~35重量%。
本发明所述离心泵KPUMP,用于含固体、含沥青质的料浆输送时,通常使用副叶轮、固定导叶、背叶片,作为后泵腔冲洗液的流径部件,以增加泵轴机械密封、后泵腔的安全性,阻止主介质越过后泵腔进入泵轴机械密封中接触密封件,上述的副叶轮、固定导叶、背叶片,其结构与常规的副叶轮动力密封组件的结构相似或相同。
图13中,使用了类似于副叶轮动力密封的部件(副叶轮、固定导叶、背叶片),因此,以下参考图13描述副叶轮动力密封,不同之处在于副叶轮动力密封不使用连续注入的冲洗液,但是设置停车密封。
由于关于副叶轮动力密封的专著很多,相关资料详细,所以以下详细描述副叶轮动力密封,它们可以作为本发明使用同类部件时的参考。
副叶轮动力密封,又称为流体动力密封,是一种具有固定间隙的非接触式径向密封,它可以克服填料密封和机械密封的不足,适合于其它密封难以胜任的场合,如高速、高温、输送具有强烈腐蚀性或有毒或悬浮固体颗粒等的介质,特别是在输送含固体颗粒介质时,可以将固体颗粒甩离轴(或轴套),保护轴(或轴套)不受磨损,因此在杂质泵、化工料浆泵中得到广泛应用,成为基本配置。
副叶轮动力密封是通过副叶轮带动由主叶轮泄露出来的液体(或隔离液)一起旋转产生的离心力,与泄露液体自身的压力达到压力平衡,避免液体外泄。因此,副叶轮动力密封又称为离心式密封或者液体动力密封。
副叶轮动力密封是一种旋转式密封结构,通常由背叶片、固定导叶、副叶轮、停车密封等组成,各部分作用是:
①背叶片,是径向叶轮或混流叶轮的后盖板上(顺着流体流动方向看过去)的一个径向布置的狭窄的叶片,该叶片可用来平衡泵的轴向推力;对于输送含固体颗粒流体的泵如渣浆泵,背叶片,起着降低泵背腔压力、平衡叶轮轴降低杂质颗粒进入轴密封装置几率的作用;
②固定导叶,也称为防旋叶片,起着消除液体旋转的作用,通常设置放射状径向导叶;无固定导叶时,副叶轮光背侧的液体大约以ω/3~ω/2的角速度旋转,压力呈抛物线规律分布,副叶轮光背侧下部(靠近中心部位)的压力小于副叶轮外径处的压力;设置固定导叶,可以防止副叶轮光背侧的液体旋转流动,副叶轮光背侧下部的压力与副叶轮外径处的压力相差不大,即提高了副叶轮光背侧下部(靠近中心部位)的压力,也就提高了副叶轮的封堵压力;
③副叶轮,实际上是一个小离心叶轮,靠它产生的压力封堵住主叶轮出口的高压流体向外(轴机械密封的外侧)泄露。泵停车时副叶轮不起作用,所以副叶轮动力密封和停车密封装置需要配合使用。
以下详细描述背叶片、副叶轮的结构。
背叶片,其结构参数可以是任意合适的参数,通常就是在叶轮后盖板平面上作几条开式径向肋筋,通常,其形状可采用径向直叶片或像泵叶轮一样的后弯叶片;背叶片的叶片数通常为4~16片,叶片宽度5~10mm;背叶片与泵壳后壁的间隙(后泵腔间隙)大小对性能影响较大,理论上后泵腔间隙值应越小越好,但若后泵腔间隙过小,泵运转时背叶片易引起摩擦发热而损坏零件,故一般取,后泵腔间隙比叶片宽度宽出0.3~3mm,以保证背叶片自由旋转。
副叶轮,副叶轮叶的结构参数可以是任意合适的参数,通常,副叶轮叶片的形状大致有4种:
①前弯叶片(进口角大于90°);
②进口部分斜30°角而后为径向直叶片;
③与泵主叶轮一样为后弯叶片〔进口角小于90°);
④径向直叶片,通常采用后弯叶片或径向直叶片,月轮叶片数为6~16片,副叶轮叶片宽度为5~30mm,增加叶片宽度和叶片数可以提高封压能力;副叶轮叶片和侧壁的轴向间隙通常为0.8~1.2mm,副叶轮外缘的径向间隙通常为1~1.3mm,间隙越小封压能力越好。
使用后泵腔冲洗液,具有以下作用:
①可以连续冲洗后泵腔,泵运转时无对外泄露,泵轴不存在机械磨损,可靠性高,使用寿命长;
②适合多种苛刻条件下的介质密封,如密封输送高温、强腐蚀和含固体颗粒等的介质;副叶轮动力密封可防止有毒、有害物料的泄露,减少环境污染;
③使用主叶轮背叶片和/或副叶轮动力密封,要消耗一些附加功率,主要是消耗在副叶轮与液体的摩擦损失上,多数情况下需要增加功率2~15%;
④基于外部冲洗液压力,可适用于较宽的压力范围;
⑤副叶轮本身的轴向力可平衡主叶论的一部分轴向力。
本发明所述后泵腔冲洗方式,可以将冲洗液连续注入和副叶轮动力密封相组合,本质上是使用冲洗液不间断地更新副叶轮室、固定导叶流道、主叶轮的背叶片室流道等空间中的介质,从而从根本上防止非净洁液料在上述空间的存留,保证上述空间的净洁,彻底杜绝(封堵)非净洁液料(主叶轮输送的主介质)进入泵轴密封(如机械密封或填料密封机构)的可能,确保泵轴密封机构的长期安全运转,杜绝非净洁液料对环境的泄露。
由于常规的副叶轮动力密封不使用连续注入的冲洗液,而只是使用密封液,因此,不存在大量连续冲洗油的损失问题,但是泵后腔形成相对流动死区。
当本发明连续使用连续冲洗液和动力密封部件(背叶片、固定导叶、副叶轮)时,连续注入的冲洗液经副叶轮加压后,经过固定导叶输入主叶轮的背叶片室的内侧,然后经主叶轮的背叶片加压后排出后泵腔,可防止泵后腔形成相对流动死区,虽然其密封结构与副叶轮动力密封基本相同,但是不需要使用停车密封。
与常规的副叶轮动力密封相比,本发明用连续注入冲洗油***来取代停车密封机构,因此,因为冲洗液的连续注入,导致冲洗液的大量使用,为了降低冲洗液的损失量,引发了本发明冲洗液的回收问题,它要求相应改变泵动力密封的冲洗油的回收方式,使其不同于常规的副叶轮动力密封(仅使用少量封油,不需要连续注入封油)。
本发明离心泵的动力形式(原动机形式)不受限制,可以是任意一种合适形式的驱动机。、
本发明离心泵,可以是存在泵轴对环境密封的离心泵,可以是无轴封离心泵。
因此,本发明所述离心泵KPUMP的泵腔,是工艺流体主介质1F升压过程过流的安装主叶轮的功能空间,根据需要,可能在泵腔壳体Q10内配套布置导叶、流道、排液缓冲空间,泵腔壳体Q10至少包含前泵盖和后泵盖。
本发明离心泵KPUMP的泵腔壳体Q10,可以根据需要分割功能块(前泵盖、后泵盖)从而构成适便于拆卸、装配的组合结构,此时,泵腔壳体Q10是前泵盖、后泵盖、前泵盖和后泵盖之间的1个或2个或多个中间泵腔体的组合件。
本发明所述泵轴密封,指的是离心泵轴对外部环境(而不是对电机室)的密封,用于防止泵送主介质泄露排出泵组进入环境中。
本发明所述离心泵,使用无泵轴密封的驱动机如无轴封电动机时,泵泵腔壳体Q10后泵盖,可以是电机部分的前端,或是电机室前端,或是电机室与泵腔之间连接体的前端。
当本发明所述离心泵不是无轴封泵组而是有轴封泵组时,需要配置泵轴密封机构。
本发明所述的主泵叶轮,可以是任意合适结构或形状的叶轮。
本发明所述离心泵主泵叶轮的入口处,可以设置导叶,可以设置粉碎浆料的均质叶轮或乳化叶轮或均质器或乳化器。
本发明的特征功能在于使用集排液腔分流隔板,实现了主介质和冲洗液的分类排料,使用集排液腔分流隔板对部分升压后主介质与冲洗液混合,从而阻止升压后剩余部分主介质与冲洗液混合,因此,集排液腔分流隔板也是防混合隔板或限定流量混合隔板。通常,需要使用集排液腔分流隔板排出料的物料流量的精确控制,这需要管道安装流量控制阀。
根据需要,本发明所述的离心泵KPUMP,可设置副叶轮J20、固定导叶J42、主叶轮背叶片19中的一项或几项。
本发明泵腔,可根据需要设置外部辅助部件,比如当泵送主介质为凝点低的易凝固或降温后粘度快速增大的主介质时,通常需要对泵腔设置保温夹套。
本发明所述的离心泵KPUMP的布置方式,可以是任意合适的布置方式,但是优选泵轴立式布置方案。
为了简化泵腔结构,泵轴优选悬臂支撑,且泵轴优选直径粗大型泵轴以增加刚度。
以下详细描述本发明所述离心泵使用的冲洗液CXY。
本发明所述离心泵使用的冲洗液CXY的性能指标,根据具体工况选择,但是通常的基本要求包括不含颗粒、工艺过程允许其混入主介质,较佳要求还包括无腐蚀性、无毒性、对环境无污染,不会对主介质引起萃取现象即互溶性较好,最佳要求还包括方便易得和便于回收利用。由于冲洗液CXY通常与泵轴的旋转密封部件(如机械密封、填料密封)接触,因此,它最好具有良好的润滑性能。对于无轴封离心泵,因冲洗液CXY流经电机室,通常还要求冲洗液CXY满足一定的绝缘强度、挥发组分含量、凝点、与电缆绝缘层材料的相容性(不相互作用而变质)等指标,这时的要求更为苛刻。
本发明所述离心泵KPUMP,一种典型主介质是煤加氢直接液化、渣油悬浮床加氢裂化、渣油沸腾床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,此时,减压分馏塔KT塔底油渣输送泵KPUMP的操作条件可以为任意合适的操作条件,通常为:温度为280~420℃、入口压力为0.04~0.099MPaA、出口压力为0.5~3.5MPaA、固体颗粒重量浓度为0~65%、泵腔入口液料体积流率为20~350m3/h。此时,冲洗液(冲洗油)通常是中质蜡油和/或重柴油组分,冲洗液的流量:一般为每台泵消耗冲洗油200~800公斤/时、通常为每台泵消耗冲洗油400~600公斤/时。
本发明所述离心泵KPUMP,一种典型主介质是流量较小的煤加氢直接液化、渣油悬浮床加氢裂化、渣油沸腾床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,此时,减压分馏塔KT塔底油渣输送泵KPUMP的操作条件可以为任意合适的操作条件,通常为:温度为280~420℃、入口压力为0.04~0.099MPaA、出口压力为0.5~3.5MPaA、固体颗粒重量浓度为0~65%、泵腔入口液料体积流率为0.1~20m3/h。此时,冲洗液(冲洗油)通常是中质蜡油和/或重柴油组分,冲洗液的流量:一般为每台泵消耗冲洗油50~100公斤/时、通常为每台泵消耗冲洗油100~200公斤/时,可以看出,冲洗油流量与主介质流量的比例是很大的,冲洗油损失是不可承受的。
本发明所述煤加氢直接液化、渣油悬浮床加氢裂化、渣油沸腾床加氢裂化生成油的减压分馏塔***KT-UNIT,指的是至少包含减压分馏塔的分离***,它将基于生成油的减压蒸馏原料分离为残渣和蒸馏油。
本发明所述减压分馏塔***KT-UNIT,可以包含分馏原料F100的加热炉F100-FUNR,此时,加热炉F100-FUNR排出的物料F100-FUNR-P的至少一部分进入分馏塔KT,比如全部F100-FUNR-P进入分馏塔KT,全部F100-FUNR-P和气体水蒸汽混合后进入分馏塔KT,全部F100-FUNR-P经过闪蒸罐V10得到的蒸汽进入分馏塔KT、而蒸罐V10得到的液相进入减压分馏塔KT塔底油渣输送泵KPUMP进行加压输送。
减压分馏塔***KT-UNIT的操作条件可以为任意合适的操作条件,通常为:塔顶温度为280~420℃、入口压力为0.04~0.099MPaA、出口压力为0.5~2.5MPaA、固体颗粒重量浓度为0~65%、泵腔入口液料体积流率为0.1~150m3/h。此时,冲洗液(冲洗油)通常是中质蜡油和/或重柴油组分,冲洗液的流量:一般为每台泵消耗冲洗油200~800公斤/时、通常为每台泵消耗冲洗油400~600公斤/时。
本发明所述碳氢料,包括碳氢粉料如煤、碳氢液料如劣质重油。
本发明所述重质碳氢料,至少包含部分固体碳氢粉料(如煤)和/或减压渣油组分。
本发明所述重质碳氢料,包括固体碳氢粉料(如煤)或减压渣油组分。
本发明所述碳氢料加氢反应过程,可以是煤加氢直接液化反应过程、劣质重油加氢反应过程、煤油共加氢反应过程、油品加氢反应过程。
本发明所述重质碳氢料加氢反应过程,可以是煤加氢直接液化反应过程、劣质重油加氢反应过程、煤油共加氢反应过程、油品加氢反应过程。
本发明所述碳氢料加氢反应,指的是在氢气存在和加压条件下,含碳、氢元素的液体和/或固体如油和/或煤发生的加氢反应,对于烃油加氢过程其原料油发生加氢精制和/或加氢热裂化反应生成至少一部分更低分子量的产物,对于煤加氢直接液化反应过程其原料煤发生热溶胀、一次热解、中间产物二次热裂化、自由基加氢稳定、热缩合等反应生成至少一部分常规沸点低于450℃的烃产物。
本发明所述碳氢料加氢反应过程,典型例子是高温煤焦油悬浮床加氢深度精制反应过程、中低温煤焦油悬浮床加氢热裂化反应过程、煤加氢直接液化反应过程、油煤共炼加氢反应过程、石油基重油悬浮床或沸腾床加氢裂化反应过程。
本发明所述碳氢料加氢反应,其反应产物BASE-ARP,通常含有减压渣油组分和/或固体颗粒,通常至少为气液两相物流,多数情况属于气、液、固三相物流。本发明所述加氢反应流出物ARP-X用于排出加氢反应产物BASE-ARP,以1路或2路或多路物料的形式出现,为气相或液相或气液混相或气液固三相物流。
本发明所述碳氢料加氢反应生成油,指的是碳氢料加氢反应生成的产物烃组分,它可能含有固体颗粒、溶解性气体、轻质烃等组分。
以下详细描述无轴封泵组。
本发明所述无轴封泵组,指的是泵旋转轴全部处于密闭容器中而不暴露在环境中。
本发明所述无轴封泵组KPUMP,可以选自屏蔽电动离心泵、潜液电动离心泵、磁力离心泵中的一种。
本发明所述离心式屏蔽电泵,指的是屏蔽电动机驱动的离心泵。
本发明所述屏蔽电泵是一种无轴封泵,叶轮密封在一个被泵送介质充满、驱动电机转子被密封在一个特定冷却润滑介质充满的操作压力相近的在本质上属于一个连通器的压力容器内,此压力容器只有静密封,用电机定子提供旋转磁场驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴的对环境的动密封装置,故能做到完全无泄漏,广泛应用于制冷、空调、医药、化工、石油等领域。
本发明所述屏蔽电泵,通常,叶轮安装在电动机轴的外伸端(泵叶轮腔体内),叶轮、泵轴和电机转子共同组成旋转部件。本发明所述屏蔽电泵,泵壳内的叶轮与屏蔽电机转子同轴,出于制造、组装和维修的需要,其基本组件至少包含泵体和屏蔽电机,还可以包含连接体;使用连接体时,连接体一端与泵壳体对接,连接体另一端与屏蔽电机对接,屏蔽电机转子的轴穿过连接体后进入泵壳内的前端部分作为安装泵叶轮的轴使用。
本发明所述无轴封潜液电动离心泵,通常指的是液浸式电动机驱动的离心泵,比如输送油品的无轴封油浸式电泵、输送锅炉水的无轴封水浸式电泵,其特征在于使用“湿式”定子,定子绕线组浸在液体中。目前,中国境内的无轴封湿式电泵的生产商,有合肥皖化电机技术开发有限责任公司等。
本发明所述无轴封屏蔽电泵,通常被认为是在无轴封潜液电泵出现之后发展出的,无轴封屏蔽电泵与无轴封潜液电泵的差异之处在于使用屏蔽电动机。通常,屏蔽电动机定子的内表面用非磁性耐腐蚀薄板套隔离起来形成定子屏蔽套,屏蔽电动机转子的外表面用非磁性耐腐蚀薄板套隔离起来形成转子屏蔽套,动力(定子与转子之间的扭矩)通过磁力场由定子传递给转子;定子屏蔽套、转子屏蔽套实质上均是压力容器,屏蔽的端部靠法兰或焊接的结构实现静密封,与被输送液体分割,使定子绕组铁芯和转子铁芯不受侵蚀,定子屏蔽套内可能使用树脂充实。屏蔽套由非磁性、耐腐蚀的高强度金属材料制造,一般为哈氏(HastelloyC)合金。目前,中国境内的屏蔽电泵的生产商,有合肥新沪屏蔽泵股份有限公司、大连帝国屏蔽电泵有限公司、HAYWARDTYLER电动屏蔽泵有限公司等。
本发明所述无轴封电泵,出于制造、组装和维修的需要,其结构主件设置方案多种多样,至少有以下2种典型方案:
①三结构主件方案,泵盖、无轴封电机机身、无轴封电机后盖(或其它代用件),泵体部分径向剖分结构(也可称为不剖分),独立的循环泵泵体部分其实仅包括泵盖;安装方案是,泵盖的出口、入口与工艺管道对接,无轴封电机壳体靠近泵体一端的结构部分充当泵壳的其余结构件(后泵盖);
②四结构主件方案,泵盖、连接体、无轴封电机机身、无轴封电机后盖(或其它代用件),泵体部分径向剖分结构(也可称为不剖分),连接体一端与泵盖对接、另一端与屏蔽电机机身对接。
本发明所述无轴封电泵,根据需要,还可以包含其它辅助部件比如一体化冷却器。
本发明所述无轴封电泵,根据需要,还可以包含其它辅助部件比如冷却器用辅助循环泵,比如,本发明可以组合使用申请号为201710588184.1的发明专利申请“具有主电机冷却液应急循环功能的高温流体屏蔽电泵***”。
本发明所述无轴封电泵,可以设置无轴封电泵体的冷却降温部件或***。
本发明所述无轴封电泵,电机和泵体,可以共用一个整体机座。
本发明所述无轴封电泵,辅助液体FZL输入***的布置位置,可以在任意合适的主件的任意合适的位置,可以在泵体(通常不是泵盖部分)或连接体或无轴封电机机身或电机室后盖板或用作电机室后盖板的部件中的合适的位置。
本发明所述无轴封电泵,无轴封电机腔体的润滑液(也是冷却液)EL输入***的布置位置,可以在任意合适的主件的任意合适的位置,通常位于无轴封电机机身中的合适位置且一般位于无轴封电机机身的远离泵体的一端。
本发明所述无轴封电泵,对于含颗粒的介质,可在主叶轮背面加背叶片,有及时排出固体颗粒而阻止固体颗粒累积的作用;同时可使轴向不平衡力降低,利于降低设置的推力轴承的磨损破坏速度即利于延长其寿命。
本发明所述无轴封电泵,过流介质为高浓度固体的液体时,为了延长泵腔体过流部件的寿命,可以使用耐磨衬套或耐磨外壳。
本发明所述无轴封电泵,可在电机部分设置副叶轮驱动电机腔体内的冷却液体循环工作,由于副叶轮与主叶轮同轴,副叶轮产生的轴向力可用于平衡部分泵叶轮产生的轴向力。
本发明所述无轴封电泵的安装方式,可以是立式布置,也可以是卧式布置。
本发明所述立式无轴封电泵的安装方式,可以是电机位于上方而泵***于下方,也可以是电机位于下方而泵***于上方。
本发明所述立式无轴封电泵的安装方式,电机位于下方而泵***于上方者,利于排出电机腔体、泵腔体内的气体,从而阻止气体积累。
本发明所述无轴封电泵,其叶轮形式主要是离心泵叶轮的形式,在一些工作情况下叶轮会产生气蚀,可以在离心叶轮前加装一个诱导轮,增加泵的抗气蚀特性。
本发明的无轴封电泵,可以组合使用申请号为201710063971.4设置两种辅助液体输入***的屏蔽电泵的技术方案。
本发明的无轴封电泵,可以组合使用申请号为201710451303.9电机壳体内定子用半程外冷室的屏蔽电机及其屏蔽电泵的技术方案。
以下描述本发明的特征部分。
本发明设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,其特征在于:
单级叶轮离心泵KPUMP,输送可能含固体颗粒的主介质液料1F,泵轴密封使用冲洗液,冲洗液流经泵主叶轮1的后盖板16后的后泵腔KV之后,与主叶轮1甩出的主液料混合后,流入主叶轮1对应的集排液流道V100后排出泵腔;
后泵腔KV,指的是主叶轮1的后盖板16与泵壳之间的腔体;
集排液流道V100的特征在于,在集排液流道V100中,设置至少1个分流隔板LD-GBX,分流隔板LD-GBX内侧指向主叶轮1主叶片14的排料出口区域,形成至少2个子流道且具有至少2个对应排液口;
集排液流道V100内包含最靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、最靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,以及可能存在的位于流道NP9和流道NP1之间的子流道,每个子流道对应1个排液口;
工作状态时,分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘不接触;
集排液子流道NP9之间,不存在通过分流隔板LD-GBX的物料互串。
本发明,通常,集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX,除物料进口外,与泵盖无缝连接或装配,分流隔板LD-GBX为实体无泄露隔板。
本发明,通常,分流隔板LD-GBX的内侧边缘为圆环形,该圆环所在平面与泵轴垂直且同心,沿泵轴中心线剖分后分流隔板LD-GBX的内侧边缘为抛物线型;工作状态时,分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘不接触,且分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘处的间隙为0.5~3毫米。
本发明,分流隔板LD-GBX的一侧或2侧,可以通过导流叶片与泵盖或其它分流隔板连接,用作分流隔板LD-GBX的支撑或排液导流;分流隔板LD-GBX的任一侧,布置的导流叶片LD-GBX-YP数量通常为2~6条,导流叶片LD-GBX-YP形状通常为流线型后弯叶片。
本发明,通常,分流隔板LD-GBX被泵前盖与泵后盖夹持,可以用柱销或螺钉固定。
本发明,在主叶轮1的主叶片14本体的外侧段,可以设置主叶轮分流隔板YL-GBX,将主叶轮1的流道分隔为2个或多个子流道;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX,与集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX一一对应,且相互对应的主叶轮分流隔板YL-GBX、集排液流道V100分流隔板LD-GB在同一个平面内;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX为圆环形,所在平面与泵轴垂直且同心;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX,外侧边缘半径与主叶轮1最大半径相同,内侧边缘半径为主叶轮1最大半径的0.50~0.90;
通常,主叶轮分流隔板YL-GBX,与集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX一一对应,个数相同。
本发明,集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX上,特殊情况下可以布置有串流间隙,允许相邻子流道相互少量串液;串流孔过流面积与相关的小流道子流道的横截面积的比值低于0.02。
本发明,主叶轮可以为开式叶轮,使用后盖板,无前盖板。
本发明,通常,集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX的内侧边缘整体为圆环形CYC1,该圆环所在平面与泵轴垂直且同心;
主叶轮1后盖板16的直径大于圆环形CYC1的直径,在径向伸入集排液隔板21形成的最靠近泵后盖的子排液区NP9中,直接将冲洗液全部排入子排液区NP9中;
主叶片1本体的外侧部分,与子排液区NP9空间关系,可以选自下列中的1种:
①全部不进入子排液区NP9空间;
②靠近主叶轮后盖板的部分进入子排液区NP9空间。
本发明,通常,主叶轮1的后盖板16的背叶片19,安装在泵后盖312的凹槽WC10中,限制主叶轮背室体积,便于冲洗油充满该区域。
本发明,通常,离心泵KPUMP,集排液流道V100内包含2个子流道:靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,子流道NP9流道横截面积S9与子流道NP1流道横截面积S1的比例为K100,K100=(S9)/(S1),K100取值可以选自下列中的1种:
①K100=0.50~1.00;
②K100=0.30~0.50;
③K100=0.20~0.30;
④K100=0.05~0.20;
⑤K100<0.05。
本发明,通常,集排液流道V100中设置分流隔板LD-GBX,子集排液腔的出口管管段,采用内部截面形式逐步变化方式过渡为圆形管道,使用圆形接口与管道***对接。
本发明,通常,离心泵KPUMP,集排液流道V100内包含2个子流道:靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,子流道NP9排料流率W9与子流道NP1排料流率W1的比例为K300,K300=(W9)/(W1),K300取值可以选自下列中的1种:
①K300=0.50~1.00;
②K300=0.30~0.50;
③K300=0.20~0.30;
④K300=0.05~0.20;
⑤K300<0.05。
本发明,通常,离心泵KPUMP,主叶轮1的后泵盖16的面向泵后盖的一侧的板面上,设置背叶片19;通常,背叶片19为径向直叶片。
本发明,离心泵KPUMP的外供冲洗液CXY输入后泵腔KV之前的流径,可以选自下列中的一种:
①经过后泵腔KV冲洗液输入流道后,进入后泵腔KV;
②先流经副叶轮腔室增压,然后流经副叶轮朝向主叶轮一侧的副叶轮盖板的光背面后,进入后泵腔KV;
③先流经副叶轮腔室增压,然后流经副叶轮朝向主叶轮一侧的副叶轮盖板的光背面与固定导叶组成的防旋流道后,进入后泵腔KV;
④流经泵轴或泵轴套外侧的轴向间隙后,进入后泵腔KV;
⑤离心泵KPUMP属于无轴封电动机离心泵,外供冲洗液,先经电机室的冲洗液进口进入电机室,然后流经电机室后离开电机室,再流经电机室至后泵腔KV的防倒流通道后,进入后泵腔KV;
⑥离心泵KPUMP属于无轴封电动机离心泵,外供冲洗液,先经电机室的冲洗液进口进入电机室,然后流经电机室,经过布置在电机室的副叶轮升压后,离开电机室,再流经电机室至后泵腔KV的防倒流通道后,进入后泵腔KV。
本发明,离心泵KPUMP的驱动端的原动机,可以选自下列中的1种:
①电机;②变频电机;③液压马达;④燃油机;⑤燃气机;⑥风动马达;⑦蒸汽透平。
本发明,通常,离心泵KPUMP使用外置式驱动器,设置泵轴机械密封***。
本发明,通常,离心泵KPUMP,泵轴的至少一部分暴露在环境中,设置离心泵泵轴的防止主介质泄露至环境的泵轴密封***U80。
本发明,通常,离心泵KPUMP,冲洗液CXY流经副叶轮后进入泵腔壳体Q10内;
泵轴密封***U80,位于副叶轮的外侧,形成副叶轮、泵轴密封***U80、外置式驱动器依次相近的空间关系,泵轴密封***U80的内侧与副叶轮室相邻,泵轴密封***U80的外侧与环境相邻。
本发明,离心泵KPUMP可以为无轴封离心泵,选自屏蔽电动离心泵、潜液电动离心泵、磁力离心泵中的一种。
本发明,离心泵KPUMP可以是无轴封电动离心泵,设置辅助液体FZL输入***;
所述辅助液体FZL,其用途是一种冲洗液,用于阻止泵腔壳体Q10内的主介质串入无轴封电动机的腔体内,辅助液体输入***的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,使至少一部分辅助液体FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
辅助液体FZL,就是后泵腔KV用冲洗液CXY;
使用的无轴封电动机,设置无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL的注入接口E-K1;所述润滑液和/或冷却液EL,指的是用作无轴封电动机的转子和腔体冷却、润滑的一种液体;
无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL,其排放用于阻止辅助液体FZL和/或泵腔体内主介质流入无轴封电动机腔体。
本发明,离心泵KPUMP可以是无轴封电动离心泵,设置辅助液体FZL输入***;
所述辅助液体FZL,其用途是一种冲洗液,用于阻止泵腔壳体Q10内的主介质串入电动机的腔体内,辅助液体输入***的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,使至少一部分辅助液体FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
使用的无轴封电动机,设置无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL的注入接口E-K1;所述润滑液和/或冷却液EL,指的是用作无轴封电动机的转子和腔体冷却、润滑的一种液体;
无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL,其排放用于阻止辅助液体FZL和泵腔体内主介质流入无轴封电动机腔体;
无轴封电动机正常工作时,无轴封电动机腔体内部液体存在区域的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,也大于屏蔽电泵辅助液体FZL内的流体的操作压力,使至少一部分润滑液EL通过流道进入辅助液体***内与辅助液体FZL混合为混合液EL-FZL,至少一部分混合液EL-FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
混合液EL-FZL,就是后泵腔KV用冲洗液CXY。
本发明,离心泵KPUMP的布置方式,可以选自下列方式中的1种:
①水平卧式布置,泵轴水平布置;
②立式布置,泵轴垂直布置,电机位于泵腔之上;
③立式布置,泵轴垂直布置,电机位于泵腔之下。
本发明,离心泵KPUMP,在泵腔壳体Q10内侧布置腔壁衬套,其用途可以选自下列中的1种或几种:
①耐冲蚀衬套;
②耐磨蚀衬套
③耐腐蚀衬套;
④耐热冲击衬套;
⑤耐低温衬套。
本发明,离心泵KPUMP,在泵腔壳体Q10中布置进液接管内壁衬套和/或排液接管内壁衬套的用途,可以选自下列中的1种或几种:
①耐冲蚀衬套;
②耐磨蚀衬套
③耐腐蚀衬套;
④耐热冲击衬套;
⑤耐低温衬套。
本发明,离心泵KPUMP,主叶轮入口可以配置诱导轮。
本发明,通常,离心泵KPUMP,泵轴的布置方式为单侧悬臂式布置。
本发明,离心泵KPUMP输送的主介质,可以具有以下介质中的1种或几种:
①含固体组分;
②含腐蚀性组分;
③含燃爆组分;
④含毒性组分;
⑤含放射性组分;
⑥含易挥发组分;
⑦含易凝结组分;
⑧含气泡液体;
⑨高温液体;
⑩低温液料;
本发明,离心泵KPUMP的操作条件,可以选自下列中的1种或几种:
①离心泵KPUMP输送的主介质1F是煤加氢直接液化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为280~380℃、固体浓度为35~60重量%;
②离心泵KPUMP输送的主介质1F是渣油悬浮床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为300~380℃、固体浓度为0.05~10重量%;
③离心泵KPUMP输送的主介质1F是渣油沸腾床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为300~380℃、沥青质含量固为20~80重量%;
④离心泵KPUMP输送的主介质1F的操作条件为:温度为-150~650℃、压力为0.1~40.0MPa、主介质1F体积流率为0.1~10000m3/h、固体浓度为0.01~50重量%;
⑤离心泵KPUMP输送的主介质1F的操作条件为:温度为-150~650℃、压力为0.1~40.0MPa、主介质1F体积流率为0.1~10000m3/h、固体浓度为0.01~50重量%,其泵主叶轮对主介质1F施加能量使其压力增加0.10~5.0MPa。
本发明,离心泵KPUMP输送的主介质1F,可以是重质碳氢料加氢直接液化反应过程R10的反应生成油的减压分馏塔KT塔底油渣;输送泵KPUMP的集排液流道V100内最靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9排出的物料的去向,可以选自下列中的1种:
①进入减压分馏塔KT进料加热炉炉管的进料中;
②进入减压分馏塔KT进料加热炉炉管的排出料中;
③进入减压分馏塔KT的闪蒸段中;
④去重质碳氢料加氢反应过程R10循环反应。
本发明的优点在于:
①可以实现冲洗油和主介质的分类排料,利于提高了冲洗油和主介质的排料纯度,利于冲洗油的回收或再利用,同时降低了主介质被污染的程度;
②泵体的改造部分的结构简单,便于制造、检修、更换;
③应用于煤加氢直接液化反应生成油的减压分馏塔塔底油渣的加压输送过程,对于煤液化油产量为100万吨/年的装置,可以减少冲洗油(比如蜡油)的损失约0.3~0.4万吨/年,效益显著;
④可应用于新建装置,也可应用于现有装置的改造(即更换泵或改造泵)。
实施例
煤液化油产量为108万吨/年的煤加氢直接液化反应过程的生成油的减压分馏塔KT塔底油渣输送泵,液化残渣由50重量%的沥青质和50重量%的固体(催化剂、煤灰分、未转化碳)组成,冲洗油为供氢溶剂油加氢装置反应过程生成油分离出的重柴油组分和蜡油组分的混合油,按照常规油渣输送泵PAST-KPUMP工作模式,采用常规冲洗油混入液化残渣的物料的方案,按装置运转7600小时/年计算,每台泵消耗冲洗油400~600公斤/时即3040~4560吨/年。
采用本发明输送泵,采用最简单结构即图5、图6所示叶轮泵(不设置集排液腔分隔板导叶25,主叶轮不使用前盖板即为开式叶轮),使得大部分1F进入1P中,少部分1F进入2P中;叶轮布置方案为单侧悬臂式布置;其排放料2P中冲洗油浓度为25重量%,液化残渣浓度为75重量%,将其返回减压塔KT进料加热炉炉管KFP的进料中或出料中或减压塔KT闪蒸段中经降压闪蒸完成冲洗液和液化残渣的分离;冲洗油进入减压塔KT的馏出物塔顶重柴油XP100、侧线蜡油XP200中被回收;重柴油XP100、侧线蜡油XP200进入供氢溶剂油加氢装置反应过程循环反应。
本实施例,主介质排料1P,用于输送绝大部分液化残渣1F,它基本不含冲洗油。
Claims (39)
1.设置集排液流道分流隔板有至少2个排液口的单级离心泵,其特征在于:
单级叶轮离心泵KPUMP,输送可能含固体颗粒的主介质液料1F,泵轴密封使用冲洗液,冲洗液流经泵主叶轮1的后盖板16后的后泵腔KV之后,与主叶轮1甩出的主液料混合后,流入主叶轮1对应的集排液流道V100后排出泵腔;
后泵腔KV,指的是主叶轮1的后盖板16与泵壳之间的腔体;
集排液流道V100的特征在于,在集排液流道V100中,设置至少1个分流隔板LD-GBX,分流隔板LD-GBX内侧指向主叶轮1主叶片14的排料出口区域,形成至少2个子流道且具有至少2个对应排液口;
集排液流道V100内包含最靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、最靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,以及可能存在的位于流道NP9和流道NP1之间的子流道,每个子流道对应1个排液口;
工作状态时,分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘不接触;
集排液子流道NP9之间,不存在通过分流隔板LD-GBX的物料互串。
2.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX,除物料进口外,与泵盖无缝连接或装配,分流隔板LD-GBX为实体无泄露隔板。
3.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX,除物料进口外,与泵盖无缝连接或装配,分流隔板LD-GBX为实体无泄露隔板;
分流隔板LD-GBX的内侧边缘为圆环形,该圆环所在平面与泵轴垂直。
4.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX,除物料进口外,与泵盖无缝连接或装配,分流隔板LD-GBX为实体无泄露隔板;
分流隔板LD-GBX的内侧边缘为圆环形,该圆环所在平面与泵轴垂直且同心。
5.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX,除物料进口外,与泵盖无缝连接或装配,分流隔板LD-GBX为实体无泄露隔板;
分流隔板LD-GBX的内侧边缘整体为圆环形,沿泵轴中心线剖分后分流隔板LD-GBX的内侧边缘为抛物线型。
6.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX,除物料进口外,与泵盖无缝连接或装配,內为实体无泄露隔板;
分流隔板LD-GBX的内侧边缘整体为圆环形,工作状态时,分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘不接触,且分流隔板LD-GBX的内侧边缘圆周与末级叶轮KYL最大外缘处的间隙为0.5~3毫米。
7.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置分流隔板LD-GBX;
分流隔板LD-GBX的一侧或2侧,通过导流叶片与泵盖或其它分流隔板连接,用作分流隔板LD-GBX的支撑或排液导流。
8.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置分流隔板LD-GBX;
分流隔板LD-GBX的一侧或2侧,通过导流叶片LD-GBX-YP与泵盖或其它分流隔板连接,用作隔板支撑导流或排液导流;
分流隔板LD-GBX的任一侧,布置的导流叶片LD-GBX-YP数量为2~6条,导流叶片LD-GBX-YP形状为流线型后弯叶片。
9.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置分流隔板LD-GBX;
分流隔板LD-GBX被泵前盖与泵后盖夹持,可能用柱销或螺钉固定。
10.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
在主叶轮1的主叶片14本体的外侧段,设置主叶轮分流隔板YL-GBX,将主叶轮1的流道分隔为2个或多个子流道。
11.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
在主叶轮1的主叶片14本体的外侧段,设置主叶轮分流隔板YL-GBX,将主叶轮1的流道分隔为2个或多个子流道;
主叶轮分流隔板YL-GBX,与集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX一一对应,且相互对应的主叶轮分流隔板YL-GBX、集排液流道V100分流隔板LD-GB在同一个平面内。
12.根据权利要求10所述单级离心泵,其特征在于:
主叶轮分流隔板YL-GBX为圆环形,所在平面与泵轴垂直且同心;
主叶轮分流隔板YL-GBX,外侧边缘半径与主叶轮1最大半径相同,内侧边缘半径为主叶轮1最大半径的0.50~0.90。
13.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
在主叶轮1的主叶片14本体的外侧段,设置主叶轮分流隔板YL-GBX,将主叶轮1的流道分隔为2个或多个子流道;
主叶轮分流隔板YL-GBX,与集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX一一对应,个数相同。
14.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX上,布置有串流间隙,允许相邻子流道相互少量串液。
15.根据权利要求14所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX上,布置有串流孔,允许相邻子流道相互串液,串流孔过流面积与相关的小流道子流道的横截面积的比值低于0.02。
16.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
主叶轮为开式叶轮,使用后盖板,无前盖板。
17.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置的分流隔板LD-GBX的内侧边缘整体为圆环形CYC1,该圆环所在平面与泵轴垂直且同心;
主叶轮1后盖板16的直径大于圆环形CYC1的直径,在径向伸入集排液隔板21形成的最靠近泵后盖的子排液区NP9中,直接将冲洗液全部排入子排液区NP9中;
主叶片1本体的外侧部分,与子排液区NP9空间关系,选自下列中的1种:
①全部不进入子排液区NP9空间;
②靠近主叶轮后盖板的部分进入子排液区NP9空间。
18.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
主叶轮1的后盖板16的背叶片19,安装在泵后盖312的凹槽WC10中,限制主叶轮背室体积,便于冲洗油充满该区域。
19.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,集排液流道V100内包含2个子流道:靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,子流道NP9流道横截面积S9与子流道NP1流道横截面积S1的比例为K100,K100=(S9)/(S1),K100取值选自下列中的1种:
①K100=0.50~1.00;
②K100=0.30~0.50;
③K100=0.20~0.30;
④K100=0.05~0.20;
⑤K100<0.05。
20.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
集排液流道V100中设置分流隔板LD-GBX,子集排液腔的出口管管段,采用内部截面形式逐步变化方式过渡为圆形管道,使用圆形接口与管道***对接。
21.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,集排液流道V100内包含2个子流道:靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9、靠近叶轮前盖板的集排液子流道NP1,子流道NP9排料流率W9与子流道NP1排料流率W1的比例为K300,K300=(W9)/(W1),K300取值选自下列中的1种:
①K300=0.50~1.00;
②K300=0.30~0.50;
③K300=0.20~0.30;
④K300=0.05~0.20;
⑤K300<0.05。
22.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,主叶轮1的后泵盖16的面向泵后盖的一侧的板面上,设置背叶片19。
23.根据权利要求23所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,背叶片19为径向直叶片。
24.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP的外供冲洗液CXY输入后泵腔KV之前的流径,选自下列中的一种:
①经过后泵腔KV冲洗液输入流道后,进入后泵腔KV;
②先流经副叶轮腔室增压,然后流经副叶轮朝向主叶轮一侧的副叶轮盖板的光背面后,进入后泵腔KV;
③先流经副叶轮腔室增压,然后流经副叶轮朝向主叶轮一侧的副叶轮盖板的光背面与固定导叶组成的防旋流道后,进入后泵腔KV;
④流经泵轴或泵轴套外侧的轴向间隙后,进入后泵腔KV;
⑤离心泵KPUMP属于无轴封电动机离心泵,外供冲洗液,先经电机室的冲洗液进口进入电机室,然后流经电机室后离开电机室,再流经电机室至后泵腔KV的防倒流通道后,进入后泵腔KV;
⑥离心泵KPUMP属于无轴封电动机离心泵,外供冲洗液,先经电机室的冲洗液进口进入电机室,然后流经电机室,经过布置在电机室的副叶轮升压后,离开电机室,再流经电机室至后泵腔KV的防倒流通道后,进入后泵腔KV。
25.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP的驱动端的原动机,选自下列中的1种:
①电机;②变频电机;③液压马达;④燃油机;⑤燃气机;⑥风动马达;⑦蒸汽透平。
26.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP使用外置式驱动器,设置泵轴机械密封***。
27.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,泵轴的至少一部分暴露在环境中,设置离心泵泵轴的防止主介质泄露至环境的泵轴密封***U80。
28.根据权利要求27所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,冲洗液CXY流经副叶轮后进入泵腔壳体Q10内;
泵轴密封***U80,位于副叶轮的外侧,形成副叶轮、泵轴密封***U80、外置式驱动器依次相近的空间关系,泵轴密封***U80的内侧与副叶轮室相邻,泵轴密封***U80的外侧与环境相邻。
29.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,为无轴封离心泵,选自屏蔽电动离心泵、潜液电动离心泵、磁力离心泵中的一种。
30.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP是无轴封电动离心泵,设置辅助液体FZL输入***;
所述辅助液体FZL,其用途是一种冲洗液,用于阻止泵腔壳体Q10内的主介质串入无轴封电动机的腔体内,辅助液体输入***的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,使至少一部分辅助液体FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
辅助液体FZL,就是后泵腔KV用冲洗液CXY;
使用的无轴封电动机,设置无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL的注入接口E-K1;所述润滑液和/或冷却液EL,指的是用作无轴封电动机的转子和腔体冷却、润滑的一种液体;
无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL,其排放用于阻止辅助液体FZL和/或泵腔体内主介质流入无轴封电动机腔体。
31.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP是无轴封电动离心泵,设置辅助液体FZL输入***;
所述辅助液体FZL,其用途是一种冲洗液,用于阻止泵腔壳体Q10内的主介质串入电动机的腔体内,辅助液体输入***的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,使至少一部分辅助液体FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
使用的无轴封电动机,设置无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL的注入接口E-K1;所述润滑液和/或冷却液EL,指的是用作无轴封电动机的转子和腔体冷却、润滑的一种液体;
无轴封电动机腔体的润滑液和/或冷却液EL,其排放用于阻止辅助液体FZL和泵腔体内主介质流入无轴封电动机腔体;
无轴封电动机正常工作时,无轴封电动机腔体内部液体存在区域的操作压力大于泵腔壳体Q10内的主介质的操作压力,也大于屏蔽电泵辅助液体FZL内的流体的操作压力,使至少一部分润滑液EL通过流道进入辅助液体***内与辅助液体FZL混合为混合液EL-FZL,至少一部分混合液EL-FZL通过流道进入泵腔壳体Q10内的后泵腔KV,流过后泵腔KV后排出泵腔壳体Q10;
混合液EL-FZL,就是后泵腔KV用冲洗液CXY。
32.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP的布置方式,选自下列方式中的1种:
①水平卧式布置,泵轴水平布置;
②立式布置,泵轴垂直布置,电机位于泵腔之上;
③立式布置,泵轴垂直布置,电机位于泵腔之下。
33.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,在泵腔壳体Q10内侧布置腔壁衬套,其用途选自下列中的1种或几种:
①耐冲蚀衬套;
②耐磨蚀衬套
③耐腐蚀衬套;
④耐热冲击衬套;
⑤耐低温衬套。
34.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,在泵腔壳体Q10中布置进液接管内壁衬套和/或排液接管内壁衬套的用途,选自下列中的1种或几种:
①耐冲蚀衬套;
②耐磨蚀衬套
③耐腐蚀衬套;
④耐热冲击衬套;
⑤耐低温衬套。
35.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,主叶轮入口配置诱导轮。
36.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP,泵轴的布置方式为单侧悬臂式布置。
38.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP的操作条件,选自下列中的1种或几种:
①离心泵KPUMP输送的主介质1F是煤加氢直接液化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为280~380℃、固体浓度为35~60重量%;
②离心泵KPUMP输送的主介质1F是渣油悬浮床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为300~380℃、固体浓度为0.05~10重量%;
③离心泵KPUMP输送的主介质1F是渣油沸腾床加氢裂化生成油的减压分馏塔KT塔底油渣,其操作条件为:温度为300~380℃、沥青质含量固为20~80重量%;
④离心泵KPUMP输送的主介质1F的操作条件为:温度为-150~650℃、压力为0.1~40.0MPa、主介质1F体积流率为0.1~10000m3/h、固体浓度为0.01~50重量%;
⑤离心泵KPUMP输送的主介质1F的操作条件为:温度为-150~650℃、压力为0.1~40.0MPa、主介质1F体积流率为0.1~10000m3/h、固体浓度为0.01~50重量%,其泵主叶轮对主介质1F施加能量使其压力增加0.10~5.0MPa。
39.根据权利要求1所述单级离心泵,其特征在于:
离心泵KPUMP输送的主介质1F,是重质碳氢料加氢直接液化反应过程R10的反应生成油的减压分馏塔KT塔底油渣;输送泵KPUMP的集排液流道V100内最靠近叶轮后盖板的集排液子流道NP9排出的物料的去向,选自下列中的1种:
①进入减压分馏塔KT进料加热炉炉管的进料中;
②进入减压分馏塔KT进料加热炉炉管的排出料中;
③进入减压分馏塔KT的闪蒸段中;
④去重质碳氢料加氢反应过程R10循环反应。
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- 2020-05-22 CN CN202010464567.XA patent/CN111720331B/zh active Active
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