新型节能高效喷射真空泵的研究与开发

新型节能高效喷射真空泵的研究与开发辽阳宋氏真空设备有限公司辽阳市喷射真空技术研究所宋义宋贺生宋昊洋一、前言：在石油、化工、制药、冶金、冷冻干燥、热能动力、轻工、纺织、食品、制糖、制盐、油脂等行业和领域的真空蒸发、蒸馏、浓缩、结晶、干燥、脱水、脱色、脱臭、等工艺必须用真空泵来完成，真空泵可分为二种类型：一种是机械式真空泵，它主要是靠运动部件改变容积来达到吸气、压缩、排气而产生真空的目的；一种是喷射真空泵，它主要是靠流体（水、蒸汽、压缩空气等）高速喷射做功达到吸气、压缩、排气而产生真空的目的；机械式真空泵有水环式、Ｗ往复式、旋片式、滑阀式、罗茨式真空泵、分子泵、扩散泵和由它们组成的真空机组；喷射真空泵主要有：水喷射真空泵、气体喷射真空泵、蒸汽喷射真空泵和由它们组成的汽水组合喷射真空泵、多级蒸汽喷射真空泵（组成机组提高它们的使用真空度）。机械式真空泵主要是以抽吸不凝性气体为主，当在一些工艺中抽吸可凝性汽体时，必须在机械真空泵前加装冷井或冷凝器将可凝性汽体先冷凝下来后用机械真空泵抽空。因受冷却水温度的限制，使用中存在着很多难以解决的问题，真空度很难达到，可凝性汽体或水蒸汽很难被冷凝下来，进入机械真空泵，增加了故障率和检修量而影响生产。在实际生产中开一台泵还要备用一台泵，喷射真空泵因有其独特的优点，特别是能直接抽吸一些含有粉尘高温气体和大量的水蒸汽（可凝性汽体），喷射真空泵因无运转部件，抽吸气（汽）体连续性运行稳定可靠，检修量小，使用寿命长，抽速大，速度快等特点，特别是应用上述工艺中更能显示出它的优越性。二、新型节能高效喷射真空泵的研究与开发：１、水喷射真空泵的研究与开发：早在６０年前水喷射真空泵就应用于化工、制药等行业，俗称“水抽子”“气抽子”应用在一些简单的特殊的工艺中，真空度、抽气量很小，都是高架式的。效率非常低。７０年代中期我们开始研究水喷射真空泵，突破了三点：①、由高位变成低位整机，由化工单元体变成了整机型式的真空设备。②提高了水喷射泵的效率３倍多。③、大抽气量水喷射真空泵研制成功又是一大进步，我公司研制的大抽速水喷射泵的最大抽速可达4000m3/h，共有16个规格型号供各行业选用。与水环式真空泵、Ｗ式机械真空泵同属于低真空范畴，极限真空可达2600Pa(工作水温为25OC时，随着水温降低极限真空度还可以提高)，水喷射泵具有节水、节油、节电作用，通过实际工业应用在许多工艺条件下，比水环式真空泵节电30%～60%，比Ｗ机械式真空泵节油100%，比上述两种泵节水70%以上。有其不可比拟的优点，具有寿命长、维修费用低、性能稳定可靠、真空度高、抽气量大。在化工、制药、食品、油脂等行业的真空蒸发、浓缩、蒸馏、结晶、干燥、脱色、脱臭中可以直接抽吸大量的水蒸汽和低沸点物，能直接抽吸一些腐蚀性气体、易燃易爆气体、各种液体、散颗粒状介质，也可做真空吸收、混合、传质、传热、强化反应等。我们研制的高效节能低位整机大抽气量的SP型和SSP水喷射真空泵已投放市场30多年，应用于30几个行业，20多个领域。已由单吸式发展成双吸式，由一个喷射器发展成多个喷射器，在用户中享有很高的信誉。２、汽水组合喷射真空泵的研制与开发：多年来我公司在水喷射真空泵和蒸汽喷射真空泵的基础上又研制开发出各种汽水组合喷射真空泵。提高了工作真空度和抽气量，加大了真空领域的使用范围。Ａ、汽水串联喷射真空泵：在各种型号水喷射真空泵前串联一级或二级蒸汽喷射泵，极限真空度可提高到400Pa（一级汽水串联）40Pa(二级汽水串联)，它主要是抽吸比较小的抽气量（水蒸汽或蒸汽、空气混合汽体）可先用水喷射泵做前级泵抽到2600Pa后再开蒸汽喷射泵提高真空度，达到高真空蒸馏的目的。Ｂ、带有冷凝器的汽水组合喷射真空泵；为了实现低位整机安装型式，我公司多年来精心研制出一种新型高效冷凝器，由它们组合研制了SPL型组合式水喷射真空泵（它主要是抽吸大量水蒸汽或可凝性汽体为主），工作压强有：2600Pa；4000Pa；5300Pa；8000Pa；抽气量：空气5～40kg/h,湿蒸汽200～4000kg/h。带冷凝器的ZSPL型二级汽水组合喷射真空泵，工作压强有：400Pa、600Pa，抽气量：空气5～40kg/h,湿蒸汽20～2400kg/h。ⅡZSPL型三级汽水组合喷射真空泵，工作压强有：60Pa、100Pa、200Pa、300Pa，抽气量：空气5～40kg/h,湿蒸汽20～2400kg/h。ⅢZSPL型四级汽水组合喷射真空泵，工作压强：1～50Pa，抽气量：空气5～40kg/h,湿蒸汽20～2400kg/h。它们可以是低位整机型式，也可以分体安装在任意高度任意位置上。3、新型节能高效多级蒸汽喷射真空泵的研究与开发：蒸汽喷射真空泵在我国各行业的应用已有50多年的历史，因有其独特的优点是其它真空泵不可替代的而广泛应用于冶金、石油、化工、冷冻干燥、热能动力、轻工、纺织、制药、制糖、食品、油脂等行业。采用蒸汽喷射真空泵的三大要素：必须有大量的工作蒸汽作动力，多级蒸汽喷射泵蒸汽耗量非常大，号称“汽老虎”。要有大量的冷却水来冷却工作蒸汽和被抽出的水蒸汽，为了节约用水，需要建造一套由凉水塔降温的冷却水系统，需要增加能耗和投资，另外多级蒸汽喷射泵必须安装在11米高度以上，需要建造平台或高于11米的房屋建筑也需要增加基建投资。针对蒸汽喷射泵的三大要素（蒸汽耗量大、冷却水用量多、高位安装）十几年来我们一直在攻关研制一种能耗低（蒸汽耗量小）、冷却水用量小、地面安装或任意高度任意位置安装的多级蒸汽喷射真空泵。蒸汽喷射泵是靠具有一定压力的饱和蒸汽或过热蒸气作为工作介质，通过拉瓦尔喷嘴产生负压（真空）和文丘里管增压排出，根据用户要求的真空度高低来设计配备蒸汽喷射器和冷凝器数量。工作压强在200Pa～600Pa传统的蒸汽喷射真空泵需要四级才能达到这个真空度，它是由四个蒸汽喷射器和二个或三个冷凝器组成的，工作压强在2600Pa～4000Pa也需要三级蒸汽喷射泵，它是由三个蒸汽喷射器和二个冷凝器组成的，工作压强在1Pa～100Pa需要五级蒸汽喷射泵，它是由五个蒸汽喷射器和三个冷凝器组成的。十几年来我们不断的研制、改进、创新、开发出一种新型节能高效多级蒸汽喷射真空泵。这一创举可以使多级蒸汽喷射真空泵实现了低位地面或任意高度上安装，不需要其它的引射设备，直接排放到水池中。我们发明创造了一种高效冷凝器在高效冷凝器前串联一级蒸汽喷射器就可以达到四级蒸汽喷射泵的性能参数，真空度可达到200~600Pa，高效冷凝器前串联二级蒸汽喷射器真空度就可达到30～200Pa(可以代替传统四级或五级蒸汽喷射泵)，高效冷凝器前加三级蒸汽喷射器真空度可达到1～10Pa。最新创举的新型节能高效喷射真空泵比传统的多级蒸汽喷射真空泵节约工作蒸汽60%以上，节约冷却水30%，实现了纯低位（地面）安装，即降低了运行费用，又节省了基建投资和安装费用，省时！省力！省汽！省钱！给用户带来了很大的经济效益，这一伟大创举将多级蒸汽喷射真空泵向前发展了一大步。三、喷射真空泵在各行业的应用1、在制药行业的应用：东北制药总厂在95年万吨VC工程中三效蒸发工段采用了我公司设计制造的DSP-2400型和DSP-1400型的大型水喷射真空泵四台，在2003年扩建工程中又采用了我公司研制的特大抽速DSP4000型水喷射真空泵一台，其它分厂和车间使用其它型号也有几十台。已连续运转了十几年时间。见图1、图2、图3DSP4000型特大抽速水喷射真空泵DSP2400型特大抽速水喷射真空泵DSP1400型特大抽速水喷射真空泵2、在化工行业上的应用：在化工、制药行业的真空蒸发、浓缩、蒸馏、结晶、萃取、升华、真空混合、真空反应、吸收等工艺所采用的机械式真空泵有水环式、Ｗ机械式、滑阀式，由于三大原料中有易燃易爆低沸点有机溶剂，挥发性强，易产生易燃易爆腐蚀性有刺激性气体，有些还有大量的水蒸汽，机械式真空泵在使用过程中存在着一些问题，腐蚀快、断轴、机械爆鸣、结疤、结垢、耗油、耗水量大，增加运行费用检修率和维修量。水喷射泵代替水环式Ｗ机械泵，用汽水串联喷射泵替代旋片泵、滑阀泵收到了显著的效益。请见图4、图5、图6。图5是如皋双马化工有限公司在甘油和脂肪酸生产中采用二台ⅡZSPL(20/80)-2和ⅡZSPL(10/100)-2三级汽水组合喷射真空泵代替原四级蒸汽喷射真空泵，每年节约工作蒸汽6400吨，节约运行费用38万元人民币，今年在年产5万吨装置中又采用了ZSPL(20/120)-2和ZSPL(10/300)-2二台三级汽水组合喷射真空泵和六台SP型水喷射真空泵。图4（上图）SSP型水喷射真空泵（江阴技源科技）图5（左图）是如皋双马化工有限公司应用现场图6（右图）用水喷射泵代替W式机械真空泵3、在石油化工行业的应用中石化辽阳化工实验二厂2002年在石油气减顶增压装置中采用了我公司新型高效三级间冷式蒸汽喷射真空泵。请见图7。4、在油脂行业的应用：油脂工业加工过程中油脂的脱水、蒸发、干燥、过滤、氢化、脱溶、脱色、脱臭、负压浸出等工序均须要采用真空设备来完成，生产高烹油和色拉油必须采用高真空度的多级蒸汽喷射真空泵，多级蒸汽喷射泵消耗的蒸汽和能耗占精炼车间80%以上，国产的蒸汽喷射泵能耗很高，近几年来在建造比较大规模和资金较充足的油厂引进了国外的多级蒸汽喷射泵（大部分是德国的）。国外的多级蒸汽喷射真空泵的能耗虽然比国内低，但要求的工作条件苛刻，工作蒸汽压力必须大于1.0Mpa，冷却水温度要求很低，而且价格昂贵。我公司研制开发的新型节能高效多级中石化辽化化工实验二厂蒸汽喷射真空泵比国产和进口泵节约蒸汽30~60%以上，一年可节约几万～几十万人民币。请见表一、表二、图8、图9、图10。（表一）二级汽水组合喷射真空泵替代三级蒸汽喷射真空泵技术参数和节能效果对比表图8是华农集团在大连汇宝油厂、霸州华农、湛江华农、南京华农四个油厂采用我公司SPL型组合式水喷射真空泵代替三级蒸汽喷射真空泵在脱溶、干燥、脱色、磷脂浓缩工段使用SPL(20/300)-30和SPL(30/600)-30共计12台。每台一年比三级蒸汽喷射泵节约运行费用近30万元人民币。真空绝压抽气量工作蒸汽冷却水蒸汽用电运行比辽阳宋氏生产厂产品型号工作极限空气蒸汽汽压耗量水温耗量费用费用总费用多耗费用ＫPaＫPakg/hkg/hMpakg/hOCT/h万元/年万元/年万元/年万元/年德国三级蒸汽喷射泵3３０6001.07452512932无32+28国产其它3ＺＰ（30+600）—405.3306000.5773〈306933.6无33.6+29.7辽阳宋氏ＺSＰＬ（30/600）—304306000.52830751.32.6(7.5kw)3.9（表二）高效节能新型蒸汽喷射真空泵替代四级蒸汽喷射真空泵技术参数和节能效果对比图8华农集团：大连汇宝油厂、霸州华农、湛江华农、南京华农图9北京汇福粮油制作公司图9是北京汇福粮油制作公司在2002年2月采用我公司的ⅡZSPL（40/400）－2和ZSPL（40/400）－20一台三级汽水组合喷射真空泵替代原来的四级蒸汽喷射真空泵用于450T/d色拉油真空脱臭和一台二级汽水组和喷射真空泵替代原来的三级蒸汽喷射泵用于色拉油干燥、脱色一年可节约蒸汽1.08万吨，可节约运行费用45.5万元人民币。2003年在新建1200T/d精炼车间高级色拉油干燥、脱色又采用了我公司组合式水喷射真空泵SPL(15／460)—40代替过去用的三级蒸汽喷射真空泵，不用蒸汽，一年可节约蒸汽费用近30万元人民币。图10是邹平油厂用我公司新型节能高效二级蒸汽喷射真空泵ⅡZSPL（40/400）－2替代原来的高位四级蒸汽喷射真空泵4ZP(40+400)—2用于350T/d色拉油脱臭和脱色一年可以节约蒸汽费用25万元人民币。5、在冶金行业的应用：图11是我公司专为冶金行业真空炼镁开发研究的纯低位新型高效三级蒸汽喷射真空泵，工作压强可达到5~10Pa，代替原来的高位安装图10邹平油厂和半高位的五级蒸汽喷射真空泵在炼镁行业得到青睐。真空绝压抽气量工作蒸汽冷却水泵