中海石油化學(xué)股份有限公司新建的2 500 t/d甲醇項目于2010年10月投產(chǎn)，其主裝置制甲醇工藝選用國際先進(jìn)的英國DAVY專利工藝包，由國內(nèi)某知名設(shè)計院進(jìn)行工藝包具體轉(zhuǎn)化、工程基礎(chǔ)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計工作，并由該公司負(fù)責(zé)相關(guān)的采辦、安裝和試車工作。主裝置中鍋爐化學(xué)品計量投加系統(tǒng)，由設(shè)計院根據(jù)DAVY工藝要求進(jìn)行方案設(shè)計、中海油公司負(fù)責(zé)招標(biāo)文件的編制和采辦工作。由于各方對本鍋爐化學(xué)品投加系統(tǒng)設(shè)計意圖的理解差異較大，致使該化學(xué)品計量投加系統(tǒng)在招投標(biāo)過程中進(jìn)行了多次調(diào)整和細(xì)化。以下針對鍋爐化學(xué)品計量投加系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化選擇過程進(jìn)行回顧和總結(jié)，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1、DAVY工藝包中加藥系統(tǒng)的相關(guān)要求
    為保證鍋爐穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行，DAVY工藝要求在鍋爐補(bǔ)給水和爐包中投加化學(xué)藥劑，以保證鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)，防止鍋爐管路系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢。在補(bǔ)給水中，定量投加氨液以調(diào)節(jié)其pH值，定量投加聯(lián)胺進(jìn)行除氧，以保證其溶解氧含量在規(guī)定的范圍內(nèi)。在鍋爐爐包中投加磷酸鹽以維持爐水磷酸根濃度，防止水垢生成。DAVY工藝包鍋爐加藥系統(tǒng)工藝投加點(diǎn)要求見圖1。
    根據(jù)DAVY工藝要求，結(jié)合圖1對化學(xué)品投加點(diǎn)有如下要求。
    (1)除氧劑（聯(lián)胺）投加點(diǎn)：除氧器（位號D441）的投加點(diǎn)數(shù)量為1個。
    (2)磷酸鹽投加點(diǎn)：爐包(DlllA、DlllB、D123、D124、F≯41)投加點(diǎn)數(shù)量為高、低鈉磷酸鹽投加點(diǎn)分別4個。
    (3)氨投加點(diǎn)：高壓鍋爐給水泵進(jìn)口(J441A/B/C)、中壓鍋爐給水泵進(jìn)口(J442A/B)、凝結(jié)水回輸泵進(jìn)口( J421A/B)的投加點(diǎn)數(shù)量為3個。
2、設(shè)計院方案設(shè)計特點(diǎn)
    根據(jù)DAVY工藝，設(shè)計院為達(dá)到隨流量和水質(zhì)變化而引起藥品投加量變化的要求，加藥泵選擇為往復(fù)式容積計量泵。計量泵使用要求為1個投加點(diǎn)對應(yīng)1臺計量泵，同時還考慮備用泵配置。本鍋爐加藥各系統(tǒng)配置設(shè)計組成如下。
    (1)聯(lián)氨加藥系統(tǒng)由稀釋槽D741 -1、攪拌器A741 -1、加藥泵J741 - 1A/B組成。
    (2)氨水加藥系統(tǒng)由J741 -2和J741 -3組成，其包括公用的稀釋槽D741 -2及攪拌器A741 -2、1#氨水加藥泵J741 - 2A/B/C、2#氨水加藥泵J741 -3 A/B。由J741 - 2A、J741 - 2B將氨水投送到不同加藥點(diǎn)，J741 - 2C作為備用放置庫房。
    (3)磷酸鹽加藥系統(tǒng)由轉(zhuǎn)化汽包磷酸鹽加藥系統(tǒng)J741 -4、第1合成汽包磷酸鹽加藥系統(tǒng)J741 -5、第2合成汽包磷酸鹽加藥系統(tǒng)J741 -6、開工鍋爐磷酸鹽加藥系統(tǒng)J741 -7組成，包括公用的低鈉磷酸鹽溶解槽D741 -4A及攪拌設(shè)備A741 - 4A，公用的高鈉磷酸鹽溶解槽D741 - 4B及攪拌設(shè)備A741 - 4B，分別向轉(zhuǎn)化汽包／第1合成汽包／第2合成汽包／開工加熱爐投送磷酸鹽的加藥泵J741 -4 A/B/C、J741 - SA/B/C，J741 - 6A/B/C、J741 -7 A/B/C組成。其中加藥泵A系列、B系列分別輸送低鈉磷酸鹽和高鈉磷酸鹽，C系列泵作為備用放置庫房。
    此設(shè)計方案中關(guān)鍵設(shè)備計量泵采用單泵頭設(shè)計，備用泵放置庫房。以磷酸鹽加藥系統(tǒng)為例，共有8個藥劑投加點(diǎn)，采用備用泵庫存?zhèn)溆眯问�，計量泵�?shù)量8臺，電機(jī)數(shù)量8個。8臺計量泵形成橇裝式加藥系統(tǒng)，其就地電控箱體積巨大，電機(jī)故障點(diǎn)為8個。若采用計量泵在線備用形式，電機(jī)數(shù)量便增加到12個。經(jīng)綜合分析此方案具有如下缺點(diǎn)。
    (1)計量泵數(shù)量過多，結(jié)構(gòu)松散，系統(tǒng)管路布置復(fù)雜，占地面積大，運(yùn)行可靠性低。
    (2)加藥泵采用庫存?zhèn)溆眯问剑�在工作泵發(fā)生故障必須停機(jī)更換時，無法保證設(shè)備工作的連續(xù)性。
3  最終優(yōu)化設(shè)計方案的選擇確定及配置特點(diǎn)
3.1  優(yōu)化方案的確定
    針對設(shè)計院設(shè)計方案存在的不足，我方在招采辦過程中與多家加藥系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計廠家進(jìn)行了交流比選，仔細(xì)研究了設(shè)備參數(shù)特點(diǎn)并結(jié)合國際先進(jìn)設(shè)計理念，最終本系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備采用多泵頭單電機(jī)驅(qū)動形式設(shè)計。同時，為盡量減少系統(tǒng)設(shè)備占地面積，最大限度降低安裝工作強(qiáng)度，保證計量投加系統(tǒng)的安全、可靠且易于操作和維護(hù)，選擇了橇裝式化學(xué)品計量投加裝置結(jié)構(gòu)形式。
    為此，在招投標(biāo)過程中，對受邀單位明確提出了按照工藝要求選擇多泵頭計量泵，且以撬裝形式模塊化設(shè)計。以磷酸鹽加藥系統(tǒng)為例，最終優(yōu)化設(shè)計方案中四泵頭泵組具體組合配置見表1。
    優(yōu)化方案以相同藥劑投加計量泵組合為基礎(chǔ)，高鈉磷酸鹽和低鈉磷酸鹽加藥計量泵采用鈉磷酸鹽，每臺泵只需要1臺電機(jī)。由于2種藥劑的相互對應(yīng)的投加點(diǎn)流量、壓力參數(shù)相同，可共用1臺四泵頭計量泵為在線備用泵。從結(jié)構(gòu)上來說，由于四泵頭計量泵的使用，將12臺計量泵縮減少為3臺計量泵，電機(jī)數(shù)量從12臺驅(qū)動電機(jī)縮減少為3臺電機(jī)，從根本上解決了裝置占地面積過大，電機(jī)數(shù)量過多的問題。
    四泵頭計量泵結(jié)構(gòu)緊湊，降低了計量泵系統(tǒng)管路布置的復(fù)雜程度，管路布置可以更加緊湊、清晰，便于操作和維護(hù)。
3.2  系統(tǒng)配置特點(diǎn)
3.2.1  系統(tǒng)管路及附件的連接
    每臺計量泵的使用都需要配置必要的管路附件，并通過管道的連接形成1個完整的計量泵投加系統(tǒng)。加藥系統(tǒng)普遍存在的問題是管路及附件的連接方式，目前行業(yè)內(nèi)比較常用的連接方式是焊接和法蘭連接。這2種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是造價便宜，但在日常生產(chǎn)運(yùn)行過程中有潛在的不利因素，如管路焊接質(zhì)量難以控制，潛在運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，特別是在防爆區(qū)域的運(yùn)行設(shè)備，一旦因焊縫質(zhì)量或其他原因發(fā)生泄漏，其維修過程有可能導(dǎo)致整個生產(chǎn)系統(tǒng)的停運(yùn)。解決此問題的辦法是對計量泵系統(tǒng)管路及其附件連接采用卡套式連接形式，一旦管路系統(tǒng)發(fā)生故障，可以非常快速地完成維修工作。實(shí)際運(yùn)行效果表明，卡套式管路連接方式可以縮短維修時間，降低維修強(qiáng)度，避免因為在防爆區(qū)域進(jìn)行焊接操作可能引起系統(tǒng)停運(yùn)的可能。
    另外，在進(jìn)行卡套式管件的選擇時，根據(jù)多年生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗，壓力小于4.0 MPa的管路系統(tǒng)選用國產(chǎn)品牌可以降低管件成本，壓力在4.0MPa以上的管路系統(tǒng)的卡套連接附件應(yīng)采用更高品質(zhì)的進(jìn)口產(chǎn)品，以保證質(zhì)量。
3.2.2  脈動阻尼器的選擇
    根據(jù)工藝要求，在計量泵排出管路上必須配置1個脈動阻尼器，以平緩管路系統(tǒng)壓力和流量波動。在計量泵運(yùn)行過程中不可避免地會產(chǎn)生較大的壓力和流量波動，通過脈動阻尼器，其波動值可以被有效地控制在±5 010的范圍內(nèi)。
    目前計量泵有2種形式的脈動阻尼器，一種是被輸送液體未與氣體隔離空氣室，這種阻尼器無法保證達(dá)到長期的阻尼作用，因其腔室內(nèi)的氣體在流體輸送過程中會被逐漸帶走而失去阻尼作用；另外一種是預(yù)壓氣囊式脈動阻尼器。這種阻尼器輸送的流體均不與氣體接觸，在腔室內(nèi)由1個氣囊將氣體與流體隔離。在主裝置加藥系統(tǒng)中采用的是預(yù)壓氣囊式脈動阻尼器，其阻尼效果穩(wěn)定、可靠，殘余脈動< +5%。
4  結(jié)語
    通過對主裝置鍋爐加藥系統(tǒng)加藥工：藝和設(shè)備的深入理解，對工藝設(shè)備的全面了解，對加藥裝置技術(shù)方案作出了及時調(diào)整，充分保證了最終產(chǎn)品滿足了工藝運(yùn)行的需要，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)備占地面積少，安裝工作強(qiáng)度低，計量投加系統(tǒng)安全、可靠、易于操作和維護(hù)要求。同時，對于工藝設(shè)備工程師來說，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備方案優(yōu)化設(shè)計及設(shè)備選型時，對工藝過程和設(shè)備特性深入和全面的理解是非常重要且必不可少的。