牛志峰 張志剛 李慶春 馮明艾 李彥強(qiáng)

(山東能源淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

對(duì)中壓循環(huán)水泵機(jī)封泄漏的探索和改進(jìn)

牛志峰 張志剛 李慶春 馮明艾 李彥強(qiáng)

(山東能源淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

中壓循環(huán)水泵是煤氣化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主要作用是向氣化爐水冷壁輸送循環(huán)水。但在實(shí)際生產(chǎn)中，中壓循環(huán)水泵機(jī)械密封經(jīng)常出現(xiàn)泄漏的事故，本文通過(guò)對(duì)泄露事故的原因分析，提出了多項(xiàng)改進(jìn)方法，在本公司內(nèi)進(jìn)行了實(shí)質(zhì)的改造，并取得了良好的效果。

中壓循環(huán)水泵；水冷壁；機(jī)械密封

0 引言

機(jī)械密封具有密封性能可靠、泄漏量少、使用壽命長(zhǎng)、功率損耗少、不需要經(jīng)常維修等優(yōu)點(diǎn)，且能滿足生產(chǎn)自動(dòng)化和高溫、低溫、高壓、高真空、高速、各種易燃易爆、腐蝕性以及腐蝕性介質(zhì)的密封要求，因此較其它密封獲得更為迅速的發(fā)展和推廣，越來(lái)越多地替代填料密封和其它密封。它通常由靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、彈簧加荷裝置(包括推環(huán)、彈簧、彈簧座、固定螺釘，傳動(dòng)銷)、輔助密封圈(動(dòng)環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈)等元件組成。它的工作原理概括的講是指兩塊密封元件(動(dòng)環(huán)和靜環(huán))在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上相互貼合，并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而構(gòu)成密封。[1]

1 氣化工序水汽系統(tǒng)介紹

1.1 水汽系統(tǒng)流程說(shuō)明

我公司在實(shí)際生產(chǎn)中，由界區(qū)輸送過(guò)來(lái)的鍋爐水送至中壓汽包，汽包內(nèi)的水經(jīng)過(guò)中壓循環(huán)水泵加壓后，分別供給氣化爐水冷壁和輸氣管冷卻器，經(jīng)換熱后循環(huán)至汽包。在汽包內(nèi)換熱至260℃，并進(jìn)行氣液分離，飽和蒸汽送至公用工程系統(tǒng)，水進(jìn)行循環(huán)利用。在實(shí)際生產(chǎn)中，中壓循環(huán)水泵兩開(kāi)一備。

圖1 氣化爐水氣系統(tǒng) Fig.1 Gasifier water system

1.2 水汽系統(tǒng)操作注意事項(xiàng)

為保證汽包鍋爐循環(huán)水質(zhì)量，鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)加藥系統(tǒng)。由鍋爐給水加藥注射泵向中壓循環(huán)水的入口處加入磷酸鹽，使鍋爐水呈堿性pH值約9．5～10，從而有效防止循環(huán)鍋爐水系統(tǒng)管內(nèi)壁磁力保護(hù)層的腐蝕破壞，同時(shí)鍋爐水控制適宜的PO43-含量也能避免鹽類富集帶來(lái)的鈣鹽結(jié)垢問(wèn)題。

2 中壓循環(huán)水泵機(jī)械密封泄露原因分析

2.1 事故說(shuō)明

我公司氣化車間在開(kāi)車過(guò)程中循環(huán)水泵非驅(qū)動(dòng)端機(jī)封泄漏，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)其進(jìn)行了檢修，但在運(yùn)行了兩天后機(jī)封再次發(fā)生泄漏，檢修完成后在試車過(guò)程中因機(jī)封冷卻水管結(jié)冰導(dǎo)致斷水，機(jī)封在無(wú)冷卻水的情況下干轉(zhuǎn)燒毀。循環(huán)泵廠家來(lái)公司對(duì)A、B泵進(jìn)行了檢查，并更換了全套機(jī)封動(dòng)靜環(huán)。運(yùn)行一個(gè)月后，三臺(tái)泵在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械密封仍頻繁發(fā)生泄漏現(xiàn)象，特別是當(dāng)系統(tǒng)壓力高于5．2MPa時(shí)，機(jī)械密封泄漏情況更加嚴(yán)重，已影響正常生產(chǎn)，廠家技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)事故進(jìn)行分析，找出了因?yàn)椴馁|(zhì)導(dǎo)致此次事故的原因，并對(duì)其進(jìn)行了修理。

2.2 事故解決

經(jīng)過(guò)幾天的調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)拆卸安裝，總結(jié)出中壓循環(huán)水泵自開(kāi)車以來(lái)機(jī)封頻繁泄漏原因：

(1)在試車前，沒(méi)有對(duì)所有的管線進(jìn)行檢查確認(rèn)，機(jī)封水管被凍住，機(jī)封水無(wú)法回流，導(dǎo)致11月機(jī)封干轉(zhuǎn)燒毀。

圖2 水泵換熱器 Fig.2 Water pump heat exchanger

(2)試車啟動(dòng)前，泵體沒(méi)有充分預(yù)熱。溫度從常溫瞬間升至200℃以上。高溫高壓導(dǎo)致機(jī)封破裂，泄露無(wú)法控制。

(3)因備件不足，密封新舊搭配使用致使的泄漏。當(dāng)時(shí)把其他系統(tǒng)的循環(huán)水泵的機(jī)封拆下，更換在中壓循環(huán)水泵A泵上，但A泵在運(yùn)轉(zhuǎn)幾天后又出現(xiàn)泄漏情況。

(4)中壓循環(huán)水泵采用的是DN350錐形過(guò)濾器，因介質(zhì)含有大量雜質(zhì)堵住篩網(wǎng)，泵進(jìn)口壓差儀表反應(yīng)不準(zhǔn)沒(méi)有及時(shí)清理過(guò)濾器。導(dǎo)致泵進(jìn)口水量不足，機(jī)封長(zhǎng)時(shí)間缺水干磨造成機(jī)密封面損壞泄露。

圖3 墊片 Fig.3 gasket

(5)鍋爐水里存在的大量雜質(zhì)和水垢進(jìn)入密封腔，造成密封彈簧堵塞，密封軸套安裝動(dòng)環(huán)密封圈的位置也結(jié)有大量水垢，嚴(yán)重影響了密封的浮動(dòng)性，使密封使用壽命不長(zhǎng)。

(6)部分機(jī)械密封壓縮量過(guò)大，導(dǎo)致密封端面無(wú)法形成液膜或液膜發(fā)生汽化，在高壓的條件下，形成干摩擦，使密封失效。特別是密封腔壓力越高時(shí)，干摩擦現(xiàn)象越嚴(yán)重，泄漏量越大。

(7)頻繁的倒泵導(dǎo)致機(jī)封磨損加劇，當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)的瞬間，對(duì)機(jī)封磨損是最大的。檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)泵體底部沉積了大量的雜質(zhì)，啟動(dòng)泵以后帶有雜質(zhì)的水損壞了動(dòng)靜環(huán)表面從而導(dǎo)致泄漏。

圖4 機(jī)封端蓋 Fig.4 Machine sealing end cover

(8)金屬石墨靜環(huán)不適用于氣化爐的水質(zhì)特點(diǎn)，微小顆粒對(duì)材質(zhì)比較軟的金屬石墨環(huán)表面破壞較大，彈簧的壓力及背壓加上微小顆粒加劇了石墨環(huán)的磨損速度。

2.3 事故解決措施

(1)應(yīng)備有中壓循環(huán)水泵集裝式機(jī)械密封兩套以上以便應(yīng)對(duì)緊急情況的發(fā)生。

(2)盡量至少更換整套非集裝式機(jī)械密封，拆卸和安裝機(jī)械密封時(shí)，應(yīng)確保是完整的集裝式機(jī)械密封，以保證密封的工作高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。[2]

(3)定期檢查過(guò)濾器壓差情況，及時(shí)反沖洗或拆卸沖洗，保證泵進(jìn)口的水質(zhì)及泵進(jìn)口水量符合要求，為機(jī)械密封創(chuàng)造好的工作環(huán)境。

(4)定期檢查換熱器及管路是否堵塞，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行清洗，保證機(jī)械密封的沖洗水量足夠，溫度達(dá)到要求，延長(zhǎng)密封壽命。

(5)備用泵每隔一定時(shí)間人工盤(pán)車一次，避免雜質(zhì)和水垢沉積。當(dāng)需要開(kāi)啟備用泵時(shí)，可先用干凈的高壓水對(duì)密封腔和泵腔進(jìn)行沖洗，并打開(kāi)泵體的放空閥觀察。啟動(dòng)前泵體溫度必須達(dá)到100℃以上。

(6)設(shè)備安裝完成啟動(dòng)前，必須檢查集裝式機(jī)械密封的定位尺寸是否發(fā)生改變，若有變化且變化量大于0．5mm，則必須重新調(diào)整密封的壓縮量以達(dá)到要求的工作高度。

(7)機(jī)械密封尾部的楔形抱軸器必須保證安裝到位。若啟泵后發(fā)現(xiàn)密封軸套向軸承箱移動(dòng)，說(shuō)明抱軸器未裝好，泵送介質(zhì)壓力將軸套推出，密封壓縮量將大大增加。這時(shí)，應(yīng)立即停泵，重新安裝抱軸器后才能使用。

(8)要求機(jī)械密封廠家將材質(zhì)由彈簧材質(zhì)更換為哈氏合金，增加彈簧的耐高溫強(qiáng)度，以提高密封的使用壽命。

(9)若以上措施依然無(wú)法徹底解決機(jī)封泄露問(wèn)題，結(jié)合煤化工行業(yè)循環(huán)泵普遍存在(即鍋爐水不干凈，機(jī)械密封冷卻效果不理想等)的機(jī)械密封泄露的情況和改造經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)改變?cè)摍C(jī)械密封的沖洗方案，將現(xiàn)有的方案改為從外部引入一股清潔、壓力、溫度符合要求的介質(zhì)沖洗機(jī)械密封(在總管上安裝減壓器保證鍋爐給水壓力不大于7．0MPa，在分支上安裝流量計(jì)，保證水量不小于1．2M3/h，機(jī)械密封內(nèi)部需稍作改動(dòng))。

3 結(jié)語(yǔ)

我公司在對(duì)中壓循環(huán)水泵機(jī)械密封改造后，機(jī)械密封壽命最長(zhǎng)可達(dá)一年以上，并且檢修度降低，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為保障整體系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障。

[1]于兆峰，白曉磊.高溫?zé)崴脵C(jī)封泄漏原因分析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011,10：150.

[2]劉旭，田文君.淺談泵用機(jī)械密封[J].化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)，2013,3：52-53.

Exploration and improvement of sealing leakage of medium pressure circulating water pump

(Shandong energy Inner Mongolia Zibo Mining Group in huangtaolegai coal limited liability coMPany,017313,China)

Medium pressure circulating water pump is the key equipment of coal gasification system.But in the actual production,the mechanical seal of circulating pump pressure often causes leakage accidents,this paper analyses the reasons of leaking accident,put forward the improved method number of actual transformation within the coMPany,and achieved good results.

Medium pressure circulating pump; Water wall; Mechanical seal

牛志峰(1982- )，男，陜西榆林。研究方向：煤化工。