刘辉
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封475002）
［摘 要］河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司有3套1 350 t/d CO2汽提法尿素装置，每套尿素装置设置3台高压液氨泵（往复式柱塞泵，两开一备），单泵最大流量31 t/h，设计出口压力17.65 MPa。针对生产中液氨泵填料和柱塞磨损较快而检修频繁、运行不稳定、出口管线振动较大等问题，为寻找最优的解决方案，在与液氨泵厂家及业内同仁交流并总结后，决定在设备外型及安装尺寸都保持不变的情况下对高压液氨泵进行扩能降速减振改造（含密封函及配件改造、泵体改造、进/排液阀改进、出口管线优化改进），改造自2021年5月开始，2023年7月完成，每套尿素装置扩能改造2台高压液氨泵。本项改造完成后，迄今高压液氨泵运行状况良好，单套尿素装置产能由原设计1 350 t/d增至1 450 t/d，助力了企业的安全环保、节能降耗、增产增效工作。
［关键词］CO2汽提法尿素装置；高压液氨泵；优化改造；密封函与配件；泵体；进/排液阀；出口管线；改造效果
［中图分类号］TH322 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）02-0030-03
0 引 言
河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司（简称晋开二分公司）尿素车间有3套1 350 t/d CO2汽提法尿素装置，其中，2套为中颗粒尿素装置（造粒塔造粒）、1套为大颗粒尿素装置（流化床造粒），分别于2012年11月和2013年7月投产，总体运行情况较好。在尿素合成系统中，原料液氨通过高压液氨泵（往复式柱塞泵）将其压力由约2.2 MPa提升至约15 MPa，然后进入高压甲铵喷射器，引射高温高压强腐蚀性的甲铵液，两者混合后一起进入尿素合成塔，保证尿素合成反应的顺利进行[1]。晋开二分公司每套尿素装置设置3台3YA高压液氨泵（两开一备），设计（单泵）最大流量31 t/h、出口压力17.65 MPa、转速59～118 r/min、柱塞行程180 mm、柱塞直径105 mm、柱塞推力18.70 t[18.70 t是整个柱塞面积上的设计推力，相当于19.4 MPa；工程上习惯将吨力（tf）简称为t，下同］，配套电机功率200 kW；满负荷生产时液氨泵（变频调节）运行负荷93%，运行负荷较高，出口管线振动较大，填料和柱塞磨损较快而更换频繁，检修费用居高不下，液氨泵运行很不稳定[2]。
为降低生产成本及保证液氨泵安、稳、长、满、优运行，响应挖潜单套尿素装置最大产能的决定，晋开二分公司要求尿素车间在安全可控的条件下积极行动起来，找差距、想办法、重实效，解决液氨泵运行不稳定问题。针对生产中液氨泵填料和柱塞磨损较快而检修频繁、运行不稳定、出口管线振动较大等问题，为寻找最优的解决方案，晋开二分公司尿素车间技术人员与液氨泵厂家多次沟通，与业内技术人员多次交流，最终决定在安全可控的前提下对液氨泵实施改造，达到了预期目标。以下对有关情况作一介绍。
1 改造思路
往复式柱塞泵结构复杂，易损件多，尤其是在高速运转状态下，易造成进/排液阀磨损、填料密封泄漏、出口管线振动大，导致其无故障运行周期短、维修工作量大、运维成本高，这与液氨泵需大流量、长周期、安全环保运行要求有较大的差距[3]，简言之，高压液氨泵属于技改难度较大的泵种[4]。液氨泵扩能改造以泵稳定运行与扩大产能及节约技改成本为前提，要求设备外型及安装尺寸保持不变，所有零部件尺寸的改变都不能影响泵整体安装尺寸，也不能影响其他备件安装（保持互换性）；同时，对液氨泵进/排液单向阀进行改进，并优化管线支撑设计，合理布置管线支撑，以减小出口管线振动，最终达到增大液氨流量（扩能）、降低泵转速、延长填料和柱塞使用寿命、减少设备检修频次、节约检修费用的目的，保证液氨泵扩能、降速、减振、长周期、稳定运行[5]。
2 高压液氨泵优化改造
2.1 高压液氨泵密封函及配件改造
液氨是一种易燃易爆的物料，高压下操作时，密封函密封性能至关重要[6]。在配套主/副密封函体外径及安装尺寸不变的前提下，加工原主/副密封函体，其内径由原来的125 mm增至131 mm，经强度计算，加工后的主/副密封函体能够满足生产所需；柱塞直径由原105 mm增至111 mm，配套的密封圈、隔圈、压环、导向套、垫环之内径由105 mm增至111 mm、同步外径由125 mm增至131 mm；液氨泵密封水由解吸液改为脱盐水[7]。
2.2 高压液氨泵泵体改造
尿素生产中，液氨需在高温高压条件下与CO2在尿素合成塔（或池式反应器）内进行化学反应，液氨泵泵体须能承受高压，并且有效地将液氨输送至尿素合成塔中。当液氨泵配套柱塞和主/副密封函体尺寸增大后，与泵体连接的定位连接口、泵体的柱塞与塞头腔也需相应加大，其内径由110 mm增至115 mm。由于泵体柱塞及柱塞孔增大，相应的泵体内中间套也要增大，泵体内径由110 mm增至115 mm，泵体塞头外径由110 mm增至115 mm。经强度计算，加工后的液氨泵泵体能满足生产所需，泵体设计可确保在高压下不会发生泄漏[8]。
2.2.1 改造前后流量及最大许用推力
更多内容详见《中氮肥》2026年第2期