摘要：本文介绍了襄樊五二五泵业有限公司成功开发烟气脱硫金属浆液循环泵的有关情况。包括：泵的水力模型、结构、机械密封、材料的研究成果，经工业性考核和鉴定该泵已达国际先进水平，完全可实现我国50MW至600MW火电机组湿法脱硫装置的各种金属浆液循环泵的国产化。


    关键词：金属浆液循环泵、国产化

    前言：石灰石（石灰）／石膏湿法烟气脱硫工艺运行可靠性好，对煤种变化的适应性强，是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺，也是我国火电厂烟气脱硫所采用的主流工艺。据不完全统计，我国已建和在建的电厂烟气脱硫项目共计159套，总装机容量6500万KW，其中采作石灰石（石灰）／石膏湿法脱硫的有130多套，总装机容量超过5900万KW。在石灰石（石灰）／石膏湿法脱硫装置中，吸收塔循环泵是关键设备，被誉为“装置运行的心脏”。该泵是一种大型设备，价格昂贵输送介质既有石膏固相物的磨蚀，又有高含量Cl-的腐蚀，对泵的使用寿命、运行效率、安全可靠性及检修维护的方便性等方面要求很高。目前在我国的烟气脱硫装置中，各种中小型的浆液泵基本上已全部实现了国产化，而这种大型的循环泵还是以进口为主。

    襄樊五二五泵业有限公司有近20年耐蚀耐磨泵的生产经验，独家引进了法国Jumont Schneider（J·S）公司的耐蚀耐磨泵的生产制造技术和Haute Sambre（H·S）公司的特种耐蚀耐磨合金材料的冶炼铸造技术。凭借雄厚的技术力量，丰富的耐腐蚀耐磨蚀泵设计制造经验以及敏锐的市场意识，五二五泵业公司于2000年开始立项开发这种大型烟气脱硫循环泵，在耐腐蚀耐磨蚀材料的开发、高效水力设计、泵结构设计以及密封技术开发等方面取得了丰硕成果。公司开发的烟气脱硫循环泵于2004年被国家科技部、商务部、国家质量监督检验检疫总局，国家环境保护总局四部委确定为国家重点新产品，并获得国家科技型中小企业创新基金支持。

    中国华电集团杭州半山发电有限责任公司是我国第一批引进建设石灰石（石灰）／石膏湿法脱硫装置的电厂之一，该装置的循环泵是进口德国KSB公司的产品。多年来杭州半山电厂一直在寻求该泵的国产化，经过调研考察，最终选定襄樊五二五泵业有限公司作为循环泵国产化的依托厂。目前已有一台由五二五泵业公司生产的LC600／825型循环泵取代进口泵，在工位上顺利运行，成功地实现了该泵的国产化。

    一、烟气脱硫浆液循环泵的技术要求
    吸收塔循环液是固液双相流介质，浆液中的固体成份为石灰石和石膏，重量浓度一般在20%左右；燃煤烟气在循环吸收过程会形成硫酸、盐酸等酸性混合物，并随着循环时间的延长逐步富集，所以浆液的氯离子含量一般在20000~60000PPｍ之间，PH一般在3.5~7之间。含固腐蚀性高速流动的复杂介质对循环泵的用材提出了苛刻的要求。因此浆液循环泵过流部件材料的耐腐蚀耐磨蚀性能是决定该泵使用寿命的重要指标。
    
根据机组装机容量及燃煤含硫量不同，脱硫吸收塔浆液循环流量通常在4000~12000ｍ3／h之间，扬程在16~30m之间。据统计，在烟气脱硫装量中，浆液循环泵的电耗，占整个脱硫岛电耗的三分之一以上，因此，大流量、高效率是对该泵的重要技术要求。

    浆液循环泵是一种大型设备，是石灰石（石灰）／石膏湿法脱硫的核心设备之一，价格昂贵，泵的安全可靠性以及检修维护便利性要求也很高。
基于上述的要求，襄樊五二五泵业公司分别从泵材料开发、水力设计、结构设计及密封设计等方面着手，开发了LC系列烟气脱硫循环泵。整个研制过程经过了小型样机试制，权威部门产品检测，大型样机试制，电厂工业性考核等过程。
     二、浆液循环泵的研究开发

    就浆液循环泵的过流部件所采用的耐蚀耐磨技术而言，世界上主要有两种方案，其一是采用铸铁外壳，内衬橡胶技术，即衬胶泵；另一种是采用耐蚀耐磨合金技术制造泵过流部件，即合金泵。两种技术方案互有优劣，采用合金泵，初次投入成本较高，但泵装置运行可靠性好，寿命长，检修维护方便，用户更倾向于选择这一方案，事实上从日本、欧州、美国实施烟气脱硫的经验来看，合金泵的应用相对较多。而且襄樊五二五泵业公司曾引进了法国特种耐蚀耐磨合金的冶炼铸造技术，成功实现了我国湿法磷酸装置中耐蚀耐磨浆液泵的国产化，而湿法磷酸工艺中的浆液和石灰石（石灰）／石膏湿法脱硫工艺的浆液有相似的组成和腐蚀磨蚀特性。所以襄樊五二五泵业公司开发的烟气脱硫循环泵选择了合金泵方案。

    1、 耐蚀耐磨合金材料的开发

    相对于湿法磷酸工艺而方言，烟气脱硫浆液的酸性、固体含量、温度均较小，但其氯离子含量较高。两种浆液情况对比如下：

    项目 酸性 固体含量（CaSO4） F-(ppm) Cl-(ppm) 温度(℃)

    烟气脱硫浆液 PH＝3.5~7 15~20% 104~106 20000~60000 45~55

    湿法磷酸浆液 P2O5 H2SO4 30~35% ≤20000 ≤20000 85
28~30% 3~5.3%    

    湿法磷酸制造用泵的材质是引进法国的高铬耐蚀耐磨合金和双相不锈钢。它们分别是F30%CrMo（企业代号Cr30）和Z3CNUD2605M（企业代号2605），这两种材料目前仍然是国内最苛刻的腐蚀磨蚀性工况湿法磷酸的经典用材。

    针对烟气脱硫浆液氯离子含量的特点，我们对引进的两种材质进行改进。在Cr30的基础上加入了Ni和Cu元素，提高了其抗氯离子腐蚀的性能，改进后材料的企业代号为Cr30A。该材质由于其硬度较高，耐腐蚀耐磨蚀性能较好，用于制造浆液泵中旋转件叶轮及与其配合的前后护板等零件。在2605基础上，降低碳含量至超低碳范围（0.03%）以下；提高的Mo含量，Mo元素富集于靠近基体的钝化膜中，提高膜的稳定性，显著提高双相不锈钢耐孔蚀性能，特别是钝化膜中MoO2，对钢在低PH值的高浓度氯化物中有良好的保护性；同时加入N元素，提高奥氏体的孔蚀抗力，从而提高整个材料的孔蚀抗力。而且，N元素能显著改善材料的力学性能，促进相平衡，消除因Mo含量提高造成材料脆性倾向增大的不利影响。改进后材料的企业代号2605N，其孔蚀抗力当量值PRE值大于40。该材料由于既有较好的耐腐蚀耐磨蚀性，又有较好的强度与韧性，故用以制造承受液体压力及管线外力的泵体零件，在保证泵体长寿命的基础上，同时保证该泵的安全性。

    上述两种材料，在西安交通大学铸造和耐磨材料研究所，用取自珞潢电厂的脱硫循环浆液介质中，模拟实际运行工况进行了相对腐蚀磨损检测试验，Cr30A和2605N的年腐蚀磨损率分别为0.46mm和0.78mm，远远超过我国脱硫建设初期应用的高合金奥氏体不锈钢1.4539、1.4529等材质。