透平增压泵在合成氨碳丙烯脱碳工艺中的应用研究

以10万t合成氨变换气碳丙脱碳净化装置为应用对象,设计了新型透平增压式能量回收系统,在国内率先将透平增压泵应用于合成氨脱碳能量回收工艺。与现有余压能量回收装置相比,透平增压泵结构独特,调节工艺简单,可很好地适应流体特性波动,因而系统运行平稳,故障率低,寿命长,综合效益明显。

液力透平增压泵轴向力数值计算与分析

针对用于合成氨脱碳工艺流程的余压能量回收液力透平增压泵的推力轴承设计缺乏数据支撑的问题,采用全流场数值模拟方法,得到了透平增压泵泵侧和透平侧的外特性及其总效率曲线,并给出了两侧中间面、叶片表面和轴向中间面压力分布情况,进而分析了两侧盖板力、叶片力和内表面力及透平增压泵总轴向力变化趋势。结果表明,泵侧轴向力随着流量的增大先减小后增大,透平侧轴向力则逐渐增大;在工况范围内,总轴向力的方向始终指向泵侧,与理论计算得到的趋势一致。研究结果验证了液力透平增压泵只需在透平侧安装推力轴承的可行性,可为液力透平增压泵的推力轴承结构设计提供轴向力数据参考。

透平增压泵能量回收装置的应用

介绍了透平增压泵的结构特点和工作原理,叙述了在反渗透海水淡化、天然气加工、合成氨脱碳、石油加氢精制等工艺流程中应用透平增压泵进行液体余压能量回收的工作方式。

透平增压泵轴承-转子系统动力学特性

针对海水淡化液力透平增压泵的高速运转稳定性问题,以核心部件水润滑轴承-转子系统为研究对象,通过轴承模化与Matlab编程计算得到水润滑轴承的8个特性系数,并建立起水润滑轴承-转子耦合系统的物理模型和有限元模型;利用转子动力学分析软件Samcef Rotor,计算得到了转子系统前4阶临界转速与模态振型;利用CFX14.5对透平增压泵内部流场进行非定常计算,统计得到不同流量工况下流体作用在透平叶轮和增压泵叶轮上的径向力,并以叶轮不平衡质量和径向力为外部激励,对水润滑轴承-转子系统进行瞬态响应分析.研究结果表明:转子系统的第一阶弯曲临界转速为36298 r/min,远大于设计转速16000 r/min,说明该海水淡化液力透平增压泵的转子为刚性转子;当只给透平叶轮与增压泵叶轮同时施加不平衡质量激励时,透平端与泵端相比较瞬态响应更明显,振动位移幅值更大;当两端同时施加不平衡质量与流体激励径向力时,转子系统的振动与仅施加不平衡质量激励时相比明显加强,且不同流量工况下转子系统的振动位移幅值不同,在设计流量工况1.0Qd下振幅最小,转子运行最稳定.

合成氨脱碳系统能量回收透平增压泵设计

以合成氨脱碳工艺系统参数为设计条件,设计了高效能量回收透平增压泵的透平侧和泵侧模型。基于两侧水力模型相关流量、转速、轴功率等参数给出变工况下两侧模型高效匹配规则。通过匹配规则设计的透平增压泵回收效率可达到60.6%,高效率区间为0.84QBEP^1.23QBEP。

透平增压泵在垃圾渗透液处理工艺中的应用

以现有2 kt/d垃圾渗透液处理系统为基础,采用透平增压泵取代现有工艺的循环泵,设计了新型带能量回收装置的垃圾渗透液处理工艺系统。实际运行结果表明,透平增压泵能量回收效率32.6%,降低整个系统能耗5%;同时减少系统故障率提高系统运行稳定性,降低了系统维护成本。可为垃圾渗透液处理工艺系统改造提供良好的依据。