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1、1真空制盐冷却水系统射流真空抽气系统设计摘要：目前真空技术越来越广泛的应用在石油、化工、制药、等行业的减压蒸发、结晶、蒸馏、升华、干燥、负压浓缩、脱水、脱色、脱臭、化学反应吸收及真空输送物料等工艺，各种加工过程应用真空技术后可以节能降耗、加快反应速度、提高产品质量、增加经济效益也逐步形成共识，但真空技术是一门边缘科学，我国的真空行业是在解放后消化吸收前苏联、美国、日本、德国产品的基础上发展起来的，虽然近几年我国的真空设备制造厂的数量如雨后春笋般壮大起来，但不少厂家对于其生产的真空泵在不同工艺如何应用选型却并不清楚。关键词：射流真空泵，射流真空抽气，宋氏真空,喷射真空泵、三效蒸发、精馏、替代进口
2、、节能降耗、提高生产效率、简化工艺流程、减少设备投资正文 一、 关于真空泵的几个概念在制盐生产的加工过程中如何应用好真空泵，需要先明确以下几个概念：1、“真空”的概念：“ 真空”是指在给定空间内低于一个大气压力的气体状态，也就是该空间内气体分子密度低于该地区大气压的气体分子密度。完全没有气体的空间状态称为绝对真空。2、真空泵：是用以产生、改善和维持真空的装置。3、抽气量：真空泵在工作压强下单位时间内抽吸气体的流量。单位：kg/h 或m3/h；4、极限压强（真空度）：在抽汽量为零的情况下真空泵所能达到的绝对压强。单位：Pa、KPa、MPa 或 mmhg（极限绝压减当地大气压为极限真空度）；5、工
3、作压强（真空度）：喷射泵在额定抽气量时的绝对压强。单位：Pa、KPa、MPa 或 mmhg（工作绝压减当地大气压为工作真空度）；26、工作蒸汽压力：蒸汽喷射真空泵的工作蒸汽压力。单位：MPa 或 kgf/cm2；7、工作蒸汽耗量：蒸汽喷射真空泵单位时间蒸汽耗量。单位：kg/h；8、冷却水温：水喷射泵循环水温度或蒸汽喷射真空泵的冷凝器循环水温度。单位：OC；9、冷却水循环量：单位时间通过水喷射器或蒸汽喷射泵冷凝器的循环水流量。单位：kg/h；二、 制盐行业常见的的几种真空泵及其优缺点1、制盐行业经常使用的几种真空泵制盐行业上常见的真空泵可以简单的分为变容积式真空泵和喷射真空泵，变容积式真空泵是利
4、用泵腔容积的周期变化来完成吸气和排气的装置，往复真空泵、旋片真空泵、滑阀真空泵、水环真空泵、罗茨真空泵就是属于变容积式真空泵。喷射真空泵是利用文丘里效应的压力降产生的高速射流把气体输送到出口的一种动量传输泵，水喷射真空泵、蒸汽喷射真空泵、汽水串联喷射真空泵、汽水组合喷射真空泵同属于喷射真空泵。二 变容积式真空泵的工作原理和优缺点（1）、往复真空泵、旋片真空泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵是靠活塞往复运动或旋转将气体吸入、压缩并排出。它们的优点是新投入使用的泵真空度相对比较高，但是活塞是运转部件，因此活塞的磨损是避免不了的，随着检修次数的增加工作真空度将不断下降，直至满足不了生产的要求。此类泵工作噪音
5、大，耗油量大，故障率高也是其致命的缺点，一般都需要开一台备用一台，这无形中增加了设备投资与运行费用。另外如果用此类泵抽吸水蒸汽等可凝性气体，将使润滑油乳化，因此只能应用在抽吸不凝性（空气类）气体，也不能抽吸带有颗粒状的介质，这也就限制了其适用范围。（2）、水环真空泵是靠装在泵壳内的带有多叶片的偏心转子旋转，把水抛向泵壳形成与泵壳同心的水环，水环与转子叶片形成了容积周期变化从而将气体吸入、压缩并排出。它的优点是低真空时抽气量大、可以直接抽吸水蒸汽等可凝性气体。它的缺点是真空度低，不能抽吸带有颗粒状的介质。3、喷射真空泵的工作原理和优缺点喷射真空泵是利用文丘里效应的压力降产生的高速射流把气体输送到
6、出口的一种动量传输泵。它分为水喷射真空泵、蒸汽喷射真空泵、汽水串联喷射真空泵、汽水组合喷射真空泵。喷射真空泵以其真空度范围广，可以直接抽吸水蒸汽等可凝性气体和带有颗粒状的介质，结构简单，操作方便，无运转部件维修量小，节能降耗等优点越来越广泛的应用在化工操作的各工艺中，下面分别介绍各种喷射真空泵的工作原理。3（1）、水喷射真空泵的工作原理及结构简图水喷射真空泵的设备组成见其结构简图，其工作原理是：循环水箱中的水经循环水泵做功后产生一定的压力、流速，具有一定压力、流速的水进入水喷射器的集水室，经孔板上的多个拉瓦尔喷嘴喷射，形成的高速射流使喷射器的混合室产生真空，被抽介质在真空作用下进入喷射器混合室
7、，在混合室中与高速水流充分混合和经文丘里管降速、增压后排出到循环水箱中，不凝性气体析出，可凝性汽体从水箱溢流口溢出，如此反复做功。它的优点是低位整机型式，比水环真空泵的真空度高，代替 W 式往复真空泵可以取消前置冷凝器，节省一次性设备投资和运行费用。（2）、汽水串联喷射真空泵的工作原理及结构简图在水喷射真空泵的喷射器前面串联一级或多级蒸汽喷射真空泵即汽水串联喷射真空泵，其结构见汽水串联喷射真空泵。其工作原理是：一定压力的饱和或过热蒸气通过拉瓦尔喷嘴减压增速后进入蒸汽喷射器的混合室，使混合室产生真空，被抽介质被抽吸进混合室与工作蒸汽混合，混合后的流体通过扩散管，速度下降，压力升高，直至达到下一级
8、吸入口压力后排入下一级蒸汽喷射泵或水喷射泵。它是低位整机型式，真空度相对较高，可以取代水环罗茨机组、旋片罗茨机组直接抽吸可凝性汽体，但它在高真空的抽不凝性气体量有限。（3）、新型高效蒸汽喷射真空泵的工作原理及工艺流程图新型高效蒸汽喷射真空泵是由一级或多级蒸汽喷射泵与高效冷凝器组成的，一定压力的饱和或过热蒸气通过拉瓦尔喷嘴减压增速后进入蒸汽喷射器的混合室，使混合室产生真空，被抽介质被抽吸进混合室与工作蒸汽混合，混合后的流体通过扩散管，速度下降，压力升高，直至达到下一级吸入口压力后排入下一级蒸汽喷射器。冷凝器前面的蒸汽喷射器排出的混合流体进入高效冷凝器后，可凝性汽体被冷却成液体随冷却水排出冷凝器外
9、（见新型高效蒸汽喷射真空泵工艺流程图）。它可以实现任意高度安装，适合于抽吸的介质中大部分为可凝性汽体的工艺，代替传统的多级蒸汽喷射真空泵可以节约工作蒸汽 60%以上。（4）、汽水组合喷射真空泵的工作原理及工艺流程图它是在传统的蒸汽喷射泵的第一级冷凝器后面串联一级汽水串联喷射真空泵而组成的，其工作原理见汽水组合喷射真空泵的工艺流程图。它克服了蒸汽喷射真空泵和水喷射真空泵各自的缺点，发挥了它们的优点，既可以达到较高的工作真空度，又可以有较大的抽气量，比传统的多级蒸汽喷射真空泵节约工作蒸汽 50%以上，节约冷却水30%以上，无需配备启动泵，抽空塔时间短。4（5）、多级蒸汽喷射真空泵的优点是结构简单、
10、使用方便、工作稳定可靠，缺点是蒸汽耗量大（运行费用高），必须安装在 11 米高度以上，检修不便。三、 结合工艺选用合理的真空泵真空泵一般有两种类型：W 型往复式真空泵。 W 型往复式真空泵是获得真空的主要设备之一。 用于从密闭容器中或反应锅中抽除空气与其他气体，不适用于抽除腐蚀性的气体或者带有硬颗粒灰粉的气体，W 型真空泵具有体积小、维修简单、阀片寿命长等优点， 适用于在较高压强范围内使用，极限真空 2000pa 左右。（2）旋片式真空泵。 2X 型旋片式真空泵为双极结构容积式真空泵，由偏心安装的带有旋片的转子高速旋转，使泵腔的容积不断变化而完成抽气作用。 该泵装有气镇阀，当被抽气体中含有少量
11、水蒸汽时，开启气镇阀向泵的排气腔注入空气，水蒸气可以和空气一起排出，不致在泵中凝结成水，被油乳化。 2X 型真空泵可以单独作为主泵使用，也可作为增压泵、扩散泵和分子泵的前级泵使用。 2XZ 型旋片式真空泵，为双级直联结构，其抽气原理与 2X 型相同。 该泵具有体积小、重量轻、噪声低、启动和移动方便等优点，适用于实验室使用。 2XZ 型真空泵可以单独使用，也可作为增压泵、扩散泵和分子泵的前级泵、维持泵等。 该泵不适用于腐蚀性气体及含颗粒灰粉的气体。 2BE1 型水环真空泵。 2BE1 系列水环式真空泵是引进西门子公司技术开发的节能产品。 通常用于抽吸不含固体颗粒、不溶于水、无腐蚀性的气体。 通过
12、改变结构材料，亦可用于抽吸腐蚀性气体或以腐蚀性液体作工作液。四： 改造流程图根据真空系统的现场安装及使用情况，为了确保改造的可靠性及降低风险， 先在 20 万吨装置中实施，采用保留原有蒸喷、水喷系统，增加液环式真空泵。 为了保证水环式真空泵机组在安装、调试期间装置的正常生产可将现有的设备保留，和真空泵以并联的流程布置，在泵检修、故障停车时启用蒸喷。 或以后蒸汽供给情况好转及蒸汽成本下降的时恢复使用。 两套系统用阀门控制，当设备故障时可快速切换，不会影响蒸发装置的真空度。 改造流程见图 1。520 万吨/年装置原来使用蒸喷 水喷时中压汽流量一般为 4.5t/h 包括盐硝干燥及蒸喷 使用真空泵后中
13、压汽流量约为 3.5t/h 说明节约中压汽量为 1t/h 今年我矿每吨蒸汽成本为 100.06 元 电价 0.42 元/度 按每小时节约 1 吨汽及增加 23kW 电耗增开真空泵 45kW 减开水喷泵 22 kW 计算 每小时节约 90.4 元 按 8000 小时年设计运行能力计算一年节约 72.32 万元 若技改投资按 32.5 万元计含真空泵 管道 电器安装等费用 则投资回收期为 149.80 天表 真空泵投运后装置产量对照表蒸汽消耗及混合冷凝器压力均为下降 说明在保证系统真空度前提下节能效果是显著的五 结语:我矿 50 万吨制盐装置真空系统改造 液环式真空泵取代蒸喷 水喷项目 在公司及矿
14、领导的支持 分厂协调及技术人员的共同努力下 20 万吨装置改造已顺利验收 移交生产 通过近半年的运行真空度满足蒸发系统的要求 运行情况稳定 节能效果明显 同时 缓解了锅炉的供汽压力 符合现在节能降耗 清洁生产的要求 为我们在推广实施新技术 新设备方面积累了经验 同时也为下一步在 30 万吨装置中实施改造奠定了基础六 参考文献 1 杨乃恒等.真空获得设备.第一版.北京：冶金工业出版社，19982 机械工程手册.第一版.北京；机械工业出版社，19823 达道安等.真空设计手册.第一版.兰州，国际工业出版社，19914 基础化学工程.第一版.上海：上海的学技术出版社，19785 宋义等.低位整机汽水组合喷射真空泵开发研究与应用.真空科学技术，1999 第 19卷：121366 宋义.适用于油脂行业的新型高效射流真空泵.中国油脂，第 23 卷：62637 宋贺生等.低温、低位整体式真空除氧装置的研究与应用.真空，1996.68 朱佩峰 水环式真空泵的应用 江西电力职业技术学院学报9 黄毅 对水环真空泵发展趋势及设计开发的几点看法 真空10 周士海 谢元华 徐成海 罗茨 大气喷射器液环真空机组在制药装备中的应用 装备应用于研究转贴于 中国论文下载中心 http:/
