劉 洋,張秀志

(新疆中能萬源化工有限公司， 新疆瑪納斯 832200)

新疆中能萬源化工有限公司尿素生產(chǎn)裝置于2015年6月試車，當(dāng)年9月正式運(yùn)行。尿素生產(chǎn)工藝采用氨汽提法[1]，由意大利斯納姆公司提供。該裝置中，高壓回收工序采用的甲銨泵，為日本荏原機(jī)電生產(chǎn)的高壓離心泵，其機(jī)械密封所需的沖洗水均來自系統(tǒng)中壓沖洗水泵(P110)換熱后的常溫水。根據(jù)運(yùn)行狀況來看，由于中壓沖洗水泵(P110)故障、儀表調(diào)節(jié)閥故障等問題，導(dǎo)致沖洗水流量過低引起甲銨泵聯(lián)鎖跳車事故頻發(fā)。甲銨泵跳車不但會影響工藝，而且會損壞高轉(zhuǎn)速、大功率的設(shè)備，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)停車。為此，公司組織設(shè)備技術(shù)攻關(guān)小組，對甲銨泵的機(jī)械密封沖洗管線進(jìn)行改造。

1 改造前

改造前，高壓甲銨泵的機(jī)械密封沖洗水為系統(tǒng)冷凝液，由中壓沖洗水泵(P110)加壓，將管道內(nèi)溫度為30～40 ℃的冷凝液作為機(jī)械密封沖洗水送到高壓甲銨泵(P102)。中壓沖洗水泵(P110)加壓后的系統(tǒng)冷凝液同時作為尿素泵房內(nèi)其它離心泵機(jī)械密封的沖洗水。從2015年6月至2016年1月，因機(jī)械密封沖洗水波動導(dǎo)致高壓甲銨泵(P102)機(jī)械密封損壞共計6套，平均每月?lián)p壞1套。

2 改造思路

作為高壓系統(tǒng)回收核心設(shè)備之一的高壓甲銨泵(P102)，其機(jī)械密封的運(yùn)行周期決定了該設(shè)備是否能穩(wěn)定運(yùn)行[2-4]。機(jī)械密封的頻繁損壞，主要由其本身的質(zhì)量及機(jī)械密封沖洗水導(dǎo)致。但該機(jī)械密封的提供商是高壓甲銨泵配套的廠家，在國內(nèi)外同類裝置中使用效果均良好，故先排除此因素。筆者從密封沖洗水作用及密封失效現(xiàn)象分析原因。

2.1 密封和潤滑作用及密封失效現(xiàn)象

密封腔內(nèi)通入與介質(zhì)相溶的液體，保持密封面之間有一層液膜，在起到潤滑作用的同時，防止高溫、有毒及貴重介質(zhì)從泵體內(nèi)泄漏；防止含有固體顆粒的介質(zhì)漏入密封腔內(nèi)，造成密封面磨損；防止易結(jié)晶的介質(zhì)泄漏進(jìn)密封腔內(nèi)，冷卻后形成固體顆粒磨損密封面。機(jī)械密封損壞的主要形式為動環(huán)和靜環(huán)表面呈圓周溝槽且同心分布。

2.2 隔絕作用及密封失效現(xiàn)象

機(jī)械密封沖洗水經(jīng)過機(jī)械密封連續(xù)不斷地進(jìn)入泵體內(nèi)，隔絕高溫介質(zhì)的熱傳導(dǎo)，防止高溫介質(zhì)進(jìn)入密封腔內(nèi)，導(dǎo)致動環(huán)、靜環(huán)及密封環(huán)因溫度過高而縮短使用壽命。機(jī)械密封損壞的主要形式為密封圈老化、動環(huán)和靜環(huán)破裂或腐蝕。

2.3 冷卻作用及密封失效現(xiàn)象

機(jī)械密封沖洗水不斷沖洗動環(huán)和靜環(huán)，降低其工作時產(chǎn)生的摩擦熱，防止因變形導(dǎo)致的機(jī)械密封泄漏。機(jī)械密封損壞的主要形式為機(jī)械密封動環(huán)和靜環(huán)變形，表面有過熱變色的現(xiàn)象。

損壞的機(jī)械密封動環(huán)和靜環(huán)破裂，其表面呈圓周溝槽且同心分布，見圖1。

圖1 機(jī)械密封動、靜環(huán)破裂

從圖2可以看出，動環(huán)和靜環(huán)表面有甲銨顆粒的存在。同時因中壓沖洗水泵(P110)加壓后的系統(tǒng)冷凝液也作為尿素泵房內(nèi)其它離心泵機(jī)械密封的沖洗水，造成高壓甲銨泵(P102)機(jī)械密封沖洗水量不夠，較易引起機(jī)械密封沖洗水壓力波動或斷流。

圖2 機(jī)械密封損壞

3 技術(shù)方案

正常情況下由中壓沖洗水泵(P110)泵出來的中壓冷凝液通過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入沖洗水儲槽內(nèi)?，F(xiàn)在2臺甲銨泵旁增加1臺沖洗水儲槽、2臺柱塞式往復(fù)泵，設(shè)計示意圖見圖3。當(dāng)中壓系統(tǒng)長時間無法補(bǔ)充液位時，首先，另一路管線電動閥會自動打開，根據(jù)遠(yuǎn)傳液位計傳遞的信號補(bǔ)充脫鹽水到?jīng)_洗水儲槽，保證沖洗儲槽液位；接著，沖洗水儲槽里的水通過柱塞式往復(fù)泵提壓后，送到高壓甲銨泵(P102)機(jī)械密封處。沖洗水儲槽起到緩沖罐的作用，不會出現(xiàn)機(jī)械密封沖洗水波動或斷流現(xiàn)象。2臺柱塞式往復(fù)泵出口管線并為一條管線，可以互為備用。

圖3 設(shè)計示意圖

4 實(shí)施效果

此種帶獨(dú)立沖洗水泵的裝置在新疆中能萬源化工有限公司尿素甲銨泵沖洗系統(tǒng)已使用3年以上，其間高壓甲銨泵(P102)只更換過2次機(jī)械密封，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，管道無脈沖異常情況發(fā)生，工況穩(wěn)定。

5 結(jié)語

(1) 獨(dú)立的機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)，使甲銨泵沖洗水不會因外界沖洗水在操作、倒泵及其它因素作用下產(chǎn)生水量不夠的情況，避免了由此導(dǎo)致的聯(lián)鎖跳車事故。按每年減少1次系統(tǒng)停車計算，可節(jié)省系統(tǒng)停車和開車費(fèi)共計20萬元左右。

(2) 柱塞式往復(fù)泵技術(shù)成熟、穩(wěn)定，可以適應(yīng)高壓甲銨泵進(jìn)口壓力大幅度波動，有效保證機(jī)械密封沖洗水的穩(wěn)定。

(3) 從使用情況看，該機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)有極高的實(shí)用價值和廣闊的市場前景，為尿素裝置離心式甲銨泵、液氨泵機(jī)械密封的長周期穩(wěn)定運(yùn)行提供了新思路、新方法。