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隔膜泵在煤直接液化BSU裝置上的運用

    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、煤漿預熱和煤液化反應結(jié)果。煤炭直接液化連續(xù)試驗裝置(BSU ) 使用的煤漿固體含量一般在40% 以上。為防止固體沉降, 在煤漿制備時煤漿罐除有攪拌外, 還通過低壓煤漿泵實現(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重。

1　常見的幾種煤漿泵及存在的問題

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

2　W arrenrupp 氣動雙隔膜泵在BSU 裝置上使用

在2003 年2 月對BSU 裝置進行改造時, 把低壓系統(tǒng)的3 臺煤漿泵全部換成美國W arrenrupp 公司生產(chǎn)的Sandp iper 系列氣動雙隔膜泵。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)量擔保期為5a。

3　使用中存在的問題

隔膜材質(zhì)是影響氣動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, 一般都能達到廠家設(shè)計的使用壽命。而在BSU 裝置上使用的氣動隔膜泵, 除了要考慮隔膜的材質(zhì)外, 其進、出口閥的材質(zhì)同樣重要。

初始運行期間, 由于對氣動泵材質(zhì)的抗磨性與耐腐蝕性了解不足, 曾完全依賴廠家經(jīng)驗。按廠家所述,氣動泵的壽命至少在5a 以上, 可實際上只運行了20 d 就發(fā)現(xiàn)氣動泵工作異常, 氣動泵壓縮頻率變快, 無流量和壓力輸出。打開閥腔發(fā)現(xiàn), 其中一路入口閥只有閥座而沒有閥球; 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)入口閥無法關(guān)嚴, 而且還堵塞了另一側(cè)入口管, 使另一側(cè)也無法吸入煤漿。由于泵腔中的煤漿不流動, 導致煤粉在隔膜腔沉淀, 泵無法正常工作。另外還發(fā)現(xiàn), 其它幾個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弧線上形成兩個月牙形切面。見附圖。

4　對W arrenrupp氣動雙隔膜泵改進

針對已發(fā)現(xiàn)的問題, 重點對氣動隔膜泵的閥座和閥球進行了改造。閥座由原來的聚四氟乙烯材質(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, 具有工農(nóng)醫(yī)等方面應用潛力和探索性試驗。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、樹脂或黏合劑成分; 商業(yè)上作離子交換樹脂或吸收劑用; 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)學上可作為免疫輔藥等。目前溶煤產(chǎn)物的探索性應用試驗如韓威[8] 的研究表明, 生物溶煤產(chǎn)物具有明顯的刺激蒜苗生長和降低水煤漿表觀粘度的作用。

溶煤產(chǎn)物的另一重要應用是, 由于我國石油、然氣儲量較少, 石油緊缺, 利用微生物溶煤技術(shù)把較低經(jīng)濟價值的褐煤轉(zhuǎn)化成較高經(jīng)濟價值的液體燃料, 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)濟價值和環(huán)境價值。

5　應用前景

(1) 目前微生物脫硫存在細菌生長量低、繁殖時間長、環(huán)境適應性差等問題, 如何選擇出既能脫除無機硫又能脫除大部分有機物的菌種, 且適應能力強, 繁殖速度快是一大主要問題。這方面可能要應用遺傳學的最新技術(shù)和成果, 對脫硫微生物進行改良研究, 通過對當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獲得希望的菌種。美國這方面研究處于領(lǐng)先地位。如美國能源生物系統(tǒng)公司通過應用基因技術(shù)改良的微生物, 進行了與脫煤炭中有機硫相似的脫石油中硫的試驗研究。為實現(xiàn)煤炭生物脫硫工業(yè)化研究, 美國和德國已建成數(shù)座實驗室規(guī)模的連續(xù)生化脫硫?qū)嶒炑b置, 歐盟的幾個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)嶒炑b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)上進一步提高微生物對煤的溶解速率和轉(zhuǎn)化率, 盡量獲得單一的化學品, 在加強對生物溶解煤產(chǎn)物分析鑒定基礎(chǔ)上, 開展生物溶解煤產(chǎn)物的應用研究。

(3) 篩選馴化既能溶解煤分子又能脫硫的生物菌珠對低價值褐煤進行加工處理, 提高褐煤附加值, 對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)研究應用在我國得到飛速發(fā)展,前景十分廣闊。