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1、青海某盐湖多类型卤水泵站运行分析和探讨 黄柯 孙爱军 化工部长沙设计研究院 镇江正汉金利特泵业有限公司 摘 要： 泵站作为盐湖钾肥生产工艺中卤水供给的重要一环, 关系到生产装置能否平稳、经济的运行。目前尚无相关的高原盐湖卤水泵站设计规范和标准。文章结合青海盐湖钾肥工程实例, 从采区和盐田泵站的设置、泵站的建筑结构和设备配置等方面, 简要分析和探讨了各类型泵站和设备在高原盐湖生产中适用性。关键词： 盐湖; 泵站; 水泵; 作者简介：黄柯 (1982) , 男, 湖南长沙人, 硕士, 工程师, 主要从事盐湖采输卤、长距离管道输送和管道安全技术的设计研究工作。联系方式:15211083743, 收稿
2、日期：0117-06-15Analysis and Discussion on Operation of Multi-type Brine Pump Station in Qinghai Salt LakeHUANG Ke SUN Ai-jun Changsha Design and Research Institute of Ministry of Chemical Industry; Zhenjiang Zhenghan Jinli Pump Industry Co., Ltd.; Abstract： The pump station is an important part of the
3、 potash production process of brine supply in salt lake, which is of great significance to the smooth and economical operation of the production. At present, there are no relevant code and standard for design of salt lake brine pump station in plateau. An example of potash project in qinghai salt la
4、ke is given, briefly analysis and discussion on the applicability of various pump station and equipment in salt lake of plateau, by the setting of pump station in mining area and pond, the construction structure, the equipment configuration and so on.Keyword： salt lake; pump station; pump; Received：
5、 0117-06-15钾肥是农业生产中最主要的化肥, 能促进农作物的生产, 提高产量, 对保障国家粮食安全具有重要意义。近些年为满足市场需求, 青海盐湖钾肥等企业对原有的钾肥装置进行扩能改造, 对保障原矿卤水供给的采输卤系统提出了更高的要求。泵站作为卤水供给中的重要一环, 在高负荷、长时间连续运行工况下, 泵站在工程设计、设备配置等方面的问题也逐渐暴露。目前尚无相关的高原盐湖卤水泵站设计规范和标准, 文章结合青海盐湖钾肥工程实例, 对各类型泵站和设备在高原盐湖生产中适用性进行了分析和探讨。1 采输卤泵站现状青海盐湖钾肥现阶段主要开采表层液体矿和固液转化形成的浅部卤水, 开采方式以渠采为主, 辅
6、以少量的采卤井。扩能改造后的生产规模将达 5.010t/a, 矿区采输卤规模将达 3.610m/a, 西、中、东三个采区的设计最大采卤规模分别为 2.110m/a、9.010m/a、6.010m/a。矿区釆卤泵站和输导卤泵站共计 40 座, 包括配套的淡水泵站和固液转化溶剂泵站, 各采区和盐田配置的泵站见表 1。采卤泵站设计流量2.010m/a6.010m/a, 泵站实际扬程 12m;输导卤泵站和溶剂泵站设计流量0.610m/a2.510m/a, 泵站实际扬程 8 m;淡水泵站设计流量2.010m/a5.010m/a, 泵站实际扬程 35 m95 m。表 1 各采区泵站配置表 Tab.1 Th
7、e Pmmping station configuration table of each mining are 下载原表 2 泵房形式影响泵房结构的主要因素有:水泵类型、起吊设备型式、前池水位变化、环境的腐蚀性、地区的气象条件。矿区泵站可分为固定式泵站和浮箱式泵站, 其中固定式泵站按结构形式又可分为钢筋混凝土结构、钢结构和岸基泵站。按泵房型式可分为露天型、顶棚型和全封闭型, 全封闭型主要用于淡水泵站冬季的保温。2.1 钢筋混凝土泵站钢筋混凝土泵站按水泵布置形式分为压入式和吸上式布置, 都为顶棚结构, 选用的泵型有立式蜗壳泵、卧式混流泵、单级双吸离心泵。青海盐湖新 100 万 t项目的输导卤泵
8、站和西采区溶剂泵站采用图 1 布置;老卤提升泵站和宽渠导卤泵站采用图 2 布置, 图 2 也可设计成压入式泵站;蓝科锂业的老卤泵站采用图 3 布置。图 1 立式蜗壳泵混凝土泵站 Fig.1 Verical volute pump comcrete pumping station 下载原图由于卤水的粘度和密度比淡水大, 且项目所处海拔 2 600 m, 泵的有效吸程明显降低, 泵易产生汽蚀和振动。基于上述原因, 新 100 万 t 项目普遍采用压入式布置。钢筋混凝土结构的泵站经过数十年的使用, 其缺点也逐渐暴露出来。主要存在以下几个问题:(1) 钢筋混凝土结构长期处于强腐蚀环境中, 卤水在混凝土
9、空隙中结晶产生盐胀作用, 导致底板和迎水挡墙腐蚀和渗漏严重, 泵站内严重积水, 部分泵站虽已进行数次针对性的改造措施, 仍未得到有效的解决 (2) 底板基础腐蚀后, 导致泵基础不平整, 部分受力点承载能力弱, 动平衡被破坏, 泵振动加剧, 进一步破坏基础。现场的泵基本降频运行, 运行频率控制在 40 Hz 左右, 泵的使用效率不高。分离式布置电机和泵基础, 因沉降不一致, 轴的同心度难以调整, 联轴器需要经常检修, 影响生产的连续性。实践表明, 钢筋混凝土压入式泵站不宜在盐湖地区使用。青海盐湖从 2016 年开始逐步淘汰钢筋混凝土泵站, 全部采用钢结构型式。图 2 卧式混流泵混凝土泵站 Fig
10、.2 Horicontal mixed flow pump concrete pumping station 下载原图图 3 单级双吸离心泵混凝土泵站 Fig.3 Single-stage doble-suction centrifugal pump concrete poumping station 下载原图2.2 钢结构泵站钢结构泵站采用吸上式布置, 对前池的水位控制要求高, 一般用于盐田和输送渠输导卤。泵房型式根据起吊设备的要求分为露天型、顶棚型。选用的泵型有长轴立式蜗壳泵、立式长轴式混流泵和自吸泵。新 100 万 t 项目中采区溶剂泵站采用图 4 布置;新建输导卤泵站采用图 5 布置;
11、三元公司排卤泵站采用图 6 布置。图 4 长轴立式蜗壳泵钢结构泵站 Fig.4 Long axis vertical volute pump steel structive pumping station 下载原图图 5 立式长轴式混流泵钢结构泵站 Fig.5 Vertical long-shaft mixed-flow pump steel structive pumping station 下载原图图 6 自吸泵钢结构泵站 Fig.6 Self-priming pump steel structure pumping station 下载原图钢结构在表面防腐蚀涂层不完善或者遭到破坏后与卤水
12、直接接触时, 耐久性较混凝土结构的耐久性更差。但根据现场经验反映, 在钢结构表面采取完善抗腐蚀措施后, 使用年限较长。钢筋混凝土结构在后期维护性较差, 一旦遭到腐蚀, 往往需要花费较长时间进行混凝土修补工作。钢结构若非主要结构构件 (如框架柱等) 发生腐蚀, 轻则可以通过如现场除锈、补刷防腐漆等措施来进行维护, 重则可以通过直接替换钢构件来保证现场生产的安全进行。近几年新建的大型输导卤泵站大都采用图 5 的结构型式, 泵站露天布置, 泵站两侧钢结构基础只需做到高于泵平台 1 m, 利用两侧基础配置门式起重机, 减少了钢构件的使用量, 缩短了施工周期。2.3 岸基泵站岸基泵站一般布置于边坡侧,
13、盐渍土夯实后直接敷设泵站平台钢板, 水泵与电机的共用机座在钢平台上焊接固定。因不需做结构基础, 泵站的投资费用低, 施工周期较短。岸基泵站一般采用小型卧式混流泵, 水泵重量宜小于 400 kg, 电机功率宜选在 55 k W 以下, 5 台为 1 组, 可多组合建, 泵站配置见图 7。单座泵站导卤量不宜过大, 导卤量控制在 1.010m/a。岸基泵站设置较为灵活, 可根据生产需要, 在不同盐田间进行移置。但水泵自动化程度低, 如泵台数设置过多, 生产操作管理较为不便。图 7 卧式混流岸基泵站 Fig.7 Horivoutal mixed flow shore base pumping stat
14、ion 下载原图2.4 浮箱式泵站浮箱式泵站主要是为了考虑水泵吸程不足而设置, 适合于采卤渠这种水位变化很大的工况。浮箱式配套的泵型有卧式混流泵和单级双吸离心泵。为保持泵站的稳定性, 满足动、静荷载要求, 单泵的重量和尺寸不易过大。每座浮箱空载重量约为 25 t, 箱体平面尺寸为 10 m (长) 5 m (宽) , 吃水深度不大于0.5m, 箱内充填泡沫材料, 浮箱用钢丝绳或四角套管锚固, 防止漂移。青海盐湖根据生产需求, 已发开有 3 泵船, 4 泵船和 5 泵船。泵站配置见图 8、图 9。图 8 卧式混流泵浮箱泵站 Fig.8 Horivoutal mixed flow pump pon
15、toon pumping station 下载原图图 9 单级双吸离心泵浮箱泵站 Fig.9 Single-stage double-suction contrifougal pumping station 下载原图3 水泵设备的选用3.1 卧式混流泵300HWG 和 500HWG 型卧式混流泵为矿区最常使用的 2 种泵型。小型固定式岸基泵站和浮箱式采卤泵站一般采用 300HWG 型, 单泵流量 700 m/h, 扬程 12 m, 配套电机功率 55 k W。其主要特点是:(1) 功率曲线比较平坦, 高效率范围较广, 运行效率较高, 工作范围广, 能适应水位的变化; (2) 泵站基础投资费用小
16、, 施工周期短; (3) 泵设备价格便宜, 泵的重量轻, 零部件少, 生产调度灵活, 结盐清理和设备检修便捷; (4) 水泵的启动较为繁琐, 底阀存在结盐问题, 需经常冲洗, 生产的连续性短。据统计, 矿区 300HWG 型泵的数量占泵总台数的 70%左右, 是采卤的主力泵型。500HWG 因重量过大, 需做固定式泵站, 只有 3 座泵站采用, 现逐步被立式混流泵取代。3.2 立式蜗壳泵立式蜗壳泵可分为普通型, 长轴型, 厢式普通型。前 2 种泵型已在青海盐湖使用近 10 a, 如 600LCSY 型蜗壳泵, 单泵流量 2 700 m/h4 700m/h, 扬程 10 m13.5 m, 配套电机功率 220 k W280 k W。其中普通型立式蜗壳泵暴露的问题较多, 其主要问题是:(1) 必须压入式布置, 前文已论述钢筋混凝土压入式泵站不宜在盐湖地区使用; (2) 堵水装置腐蚀严重, 丧失堵水功能, 检修工作非常不便
