房 宸，任獻濤，包世龍

(河南能源永城永金化工有限公司,河南 永城 476600)

串聯(lián)迷宮式干氣密封在BCL523離心壓縮機中的應(yīng)用及改造

房 宸，任獻濤，包世龍

(河南能源永城永金化工有限公司,河南 永城 476600)

通過對干氣密封在20萬t/a煤制乙二醇加氫循環(huán)壓縮機上的應(yīng)用和技術(shù)改造，闡述了干氣密封在裝置中的運行情況以及改造后的運行效果。

干氣密封；離心壓縮機；技術(shù)改造

隨著我國工業(yè)化進程的不斷發(fā)展，對新型工業(yè)化的要求也越來越高，新型工業(yè)化就是堅持以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，就是科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的工業(yè)化，對密封性能也提出了更高的要求。軸封是保障轉(zhuǎn)動設(shè)備長期穩(wěn)定運行的主要因素之一，軸封的形式有填料密封、迷宮密封、浮環(huán)密封、機械密封和非接觸式機械密封等[1]。

干氣密封為1960年代發(fā)展起來的一種非接觸機械密封，因其具有泄漏量少、磨損小、壽命長、能耗低、操作簡單可靠及介質(zhì)不受油污染等特點，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)中。實踐證明，干氣密封具有非常明顯的優(yōu)勢，是最為先進的透平壓縮機軸端密封形式，已發(fā)展成為目前大機組新機項目和改造項目的首選軸端密封形式。

1 干氣密封簡介

1.1 干氣密封的工作原理

干氣密封是將開槽密封技術(shù)用于氣體密封的一種新型軸端密封，屬于非接觸密封。其工作原理為端面外側(cè)開設(shè)有流體動壓槽的動環(huán)旋轉(zhuǎn)時，流體動壓槽把外徑側(cè)(稱之為上游側(cè))的高壓隔離氣體泵入密封端面之間，由外徑至槽徑處氣膜壓力逐漸增加，而自槽徑至內(nèi)徑處氣膜壓力逐漸下降，因端面膜壓增加使所形成的開啟力大于作用在密封環(huán)上的閉合力，在摩擦副之間形成很薄的一層氣膜，從而使密封工作在非接觸狀態(tài)下。所形成的氣膜完全阻塞了相對低壓的密封介質(zhì)泄漏通道，從而實現(xiàn)密封介質(zhì)的零泄漏[2]。

1.2 干氣密封的發(fā)展趨勢

干氣密封技術(shù)雖然己經(jīng)被廣泛應(yīng)用且應(yīng)用范圍逐漸擴大，但對干氣密封理論的研究、認識和應(yīng)用還有待于進一步的加深。我廠加氫循環(huán)壓縮機所采用的是串聯(lián)迷宮式干氣密封，該壓縮機的型號是BCL523，由正壓通風(fēng)型異步電動機驅(qū)動，壓縮機額定轉(zhuǎn)速為10080 r/min。

2 干氣密封控制系統(tǒng)

我廠BCL523干氣密封控制系統(tǒng)中，二級密封氣和隔離氣均用的是低壓氮氣，一級密封氣的氣源有新鮮氫氣和低壓氮氣兩種，如圖1所示。

圖1 干氣密封控制圖

2.1 各級密封氣的作用

2.1.1 一級密封氣

采用一級密封氣來防止壓縮機內(nèi)不潔凈氣體大量泄漏，通過一級密封端面高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槽進入密封放空火炬，并在密封端面間形成剛性氣膜，對端面起到潤滑、冷卻等作用，該氣體大部分通過壓縮機的軸端密封進入機內(nèi)，只有極少部分通過一級密封端面進入一級密封放空火炬腔體。

2.1.2 二級密封氣

采用二級密封氣體阻止從一級密封端面泄漏的少量介質(zhì)進入二級密封端面，并保證一級密封安全可靠運行，其絕大部分氣體與一級密封端面泄漏的少量介質(zhì)氣通過一級密封排放腔體進入火炬放空管線，只有少部分氣體通過二級密封端面進入二級密封放空腔體后高點放空。

2.1.3 隔離氣

通過隔離氣保護二級密封端面不受壓縮機軸承潤滑油氣的污染。該氣體一部分與從二級密封端面泄漏的少部分氮氣高點放空，另一部分通過密封梳齒經(jīng)軸承潤滑油放空帽放空。

2.2 控制系統(tǒng)各參數(shù)

公用工程來的0.5 MPa氮氣經(jīng)過濾單元后，再經(jīng)過減壓閥減壓至0.3 MPa，一路作為二級密封氣；另一路經(jīng)孔板節(jié)流后作為隔離氣，壓力控制在0.03 MPa。當機組正常運行時，干氣密封端面處于非接觸狀態(tài)，隔離氣經(jīng)迷宮密封后向室外排放，二級密封氣一部分經(jīng)過迷宮密封排放至大氣，另一部分經(jīng)干氣密封端面少量泄漏至一級泄漏氣管線，一級泄漏氣管線通往火炬氣管線。正常運行時，一級密封氣為2.75 MPa的新鮮氫氣，流量控制在140 Nm3/h，一級泄漏氣的流量為10.5 Nm3/h，壓力為0.06 MPa，二級密封氣的流量控制在8 Nm3/h。

3 干氣密封技術(shù)改造

干氣密封控制系統(tǒng)中的一級密封氣和二級密封氣對壓縮機內(nèi)的工藝介質(zhì)進行密封，以防止BCL523加氫循環(huán)壓縮機的工藝介質(zhì)軸向泄漏。正常運行時加氫循環(huán)壓縮機的進口壓力為2.7 MPa，出口壓力為3.0 MPa，一級密封氣新鮮氫氣的壓力為2.75 MPa。當新鮮氫氣氣源中斷時，被密封的工藝介質(zhì)壓力較高，泄漏量較大，對干氣密封組件會造成一定的損壞，現(xiàn)技改為從加氫循環(huán)壓縮機出口增加一根管線作為一級密封氣的氣源，以保證新鮮氫氣氣源中斷時或者壓力不足以滿足密封要求時對工藝介質(zhì)的密封，從而滿足生產(chǎn)需要。

4 注意事項

(1)壓縮機出口新增加的管線因為要作為干氣密封系統(tǒng)一級密封氣的氣源，所以必須要保證清潔，以免管線內(nèi)不潔凈的機械雜質(zhì)進入到干氣密封端面，影響干氣密封的使用壽命。

(2)由于壓縮機的出口壓力高于新鮮氫氣的壓力和低壓氮氣的壓力，因此投用新增加的管線時要確認引入新鮮氫氣和低壓氮氣的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，以免壓縮機出口的工藝介質(zhì)串入到新鮮氫氣和低壓氮氣管線內(nèi)，給安全生產(chǎn)帶來一定的隱患。

(3)加氫循環(huán)壓縮機內(nèi)充入工藝介質(zhì)以前要投用干氣密封系統(tǒng)一級密封氣和二級密封氣，同時要保證一級密封氣的壓力高于被密封介質(zhì)的壓力，以免工藝介質(zhì)軸向泄漏。加氫循環(huán)壓縮機潤滑油系統(tǒng)建立前30min，必須投用干氣密封系統(tǒng)隔離氣；潤滑油系統(tǒng)停止后，管線沒有回油后才能停干氣密封系統(tǒng)隔離氣，以免潤滑油污染干氣密封端面。

(4)一級泄漏氣的流量和壓力設(shè)有報警和聯(lián)鎖值，流量報警為21 Nm3/h ，聯(lián)鎖值為42 Nm3/h；壓力報警為0.1 MPa，聯(lián)鎖值為0.2 MPa。正常運行時一級泄漏氣的流量為10.5 Nm3/h ，壓力為0.06 MPa，當加氫循環(huán)壓縮機組運行過程中流量值和壓力值異常，應(yīng)立即檢查一級密封氣和二級密封氣管線，若短時間內(nèi)無法處理，則應(yīng)對機組進行停車處理。

(5)投用過濾器時應(yīng)先緩慢打開過濾器下游球閥，再緩慢打開上游球閥，以防過濾器上、下游球閥打開過快，對過濾器濾芯造成瞬間壓力沖擊而損壞，正常工作狀態(tài)下過濾器濾芯工作周期最長為兩年。

(6)干氣密封系統(tǒng)的一級密封氣與加氫循環(huán)壓縮機進出口平衡管的壓差應(yīng)保證在0.1 MPa以上，從而保證干氣密封系統(tǒng)的密封效果。當新鮮氫氣的壓力不足以密封加氫循環(huán)壓縮機內(nèi)工藝介質(zhì)時，應(yīng)及時將干氣密封系統(tǒng)一級密封氣的氣源切換為加氫循環(huán)壓縮機的出口工藝介質(zhì)。

5 試車效果

目前投用加氫循環(huán)壓縮機出口工藝介質(zhì)作為干氣密封系統(tǒng)的一級密封氣已超過1000 h，一級密封氣和加氫循環(huán)壓縮機的平衡管的壓差維持在0.18 MPa，運行穩(wěn)定，表明該新增技改管線達到了預(yù)期目的，從運行中干氣密封系統(tǒng)的各參數(shù)來看，目前運行狀況良好。

6 結(jié)束語

該串聯(lián)迷宮式干氣密封的成功應(yīng)用和技術(shù)改造，表明了干氣密封系統(tǒng)運行的可靠性，同時技術(shù)改造也達到了預(yù)期目的，解決了一級密封氣氣源可能受工藝條件的影響、滿足不了密封要求的問題，為機組的長周期穩(wěn)定運行提供必要條件。未來隨著我國工業(yè)化程度的不斷提高，干氣密封也將被廣泛的應(yīng)用在不同的場合中。

[1] 王玉明,楊惠霞,姜 南,等.透平機械密封裝置[J].通用機械, 2003(7):68.

[2] 陳 志.干氣密封的工作原理及設(shè)計計算[J].機械,2002,29(3):13-14.

(本文文獻格式：房 宸，任獻濤，包世龍.串聯(lián)迷宮式干氣密封在BCL523離心壓縮機中的應(yīng)用及改造[J].山東化工,2017,46(7):165-166.)

山東：2020年省內(nèi)煤炭產(chǎn)量控制在1億噸以內(nèi)

山東日前發(fā)布《山東省煤炭工業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2016-2030年)》。規(guī)劃提出要實現(xiàn)煤炭產(chǎn)量逐年下降，到2020年省內(nèi)煤炭產(chǎn)量控制在1億噸以內(nèi)，2030年煤炭產(chǎn)量控制在6000萬噸左右。同時，將加大對外開發(fā)建設(shè)力度，到2020年省(國)外辦礦煤炭產(chǎn)量達到2億噸，2030年達到3億噸，建成穩(wěn)固的省(國)外能源供應(yīng)基地。

The Application and Improvement of Series Labyrinth Dry Gas Seal in BCL523 Centrifugal Compressor

FangChen，RenXiantao，BaoShilong

(Yongcheng Yongjin Chemical Co.,Ltd.,Yongcheng 476600,China)

Based on the application of dry gas seal in the 200 thousand t/a over the hydrogenation cycle compressor of ethylene glycol made by coal fuel, the operation status of the dry gas seal in the plant and the operation effect after the reform are expounded.

dry gas seal; centrifugal compressor;technical transformation

2017-02-27

房 宸(1990—)，男，河南沈丘人，助理工程師，學(xué)士，主要從事煤制乙二醇生產(chǎn)。

TQ051.21

B

1008-021X(2017)07-0165-02