干氣密封在含硫氮氣循環風機中的應用

趙月剛　韓愛峰　李　帥

(1.陜西未來能源化工有限公司陜西榆林719000; 2.陽煤平原化工有限公司山東平原253100)

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干氣密封在含硫氮氣循環風機中的應用

趙月剛1韓愛峰2李帥1

(1.陜西未來能源化工有限公司陜西榆林719000; 2.陽煤平原化工有限公司山東平原253100)

各類有毒有害介質風機中，密封大多采用迷宮密封+氮氣保護+石墨密封的結構，其密封泄漏會嚴重影響現場工作環境。隨著密封技術的發展，干氣密封技術的發明和應用徹底解決了困擾高速離心壓縮機的軸封問題，密封的使用壽命及性能都得到了很大提高，為機組穩定、長周期運行提供了保障。目前，干氣密封大部分應用在高速旋轉設備，而在風機類產品中應用較少。為了改進含硫氮氣循環風機密封中存在的缺陷，陜西未來能源化工有限公司將凈化變換工段干氣密封技術應用到了含硫氮氣循環風機中，取代了原來的迷宮密封+氮氣保護+石墨密封的結構，現場零泄漏，運行穩定。

1鼓風機設計技術參數

C(N2)105-4.196/3.396型多級雙支撐離心鼓風機設計技術參數見表1。

表1　多級雙支撐離心鼓風機設計技術參數

2改造前密封

2.1結構原理

進氣室軸封與出氣端軸封采用石墨密封+氮氣保護+迷宮密封結構，該密封組由石墨密封體及4組石墨拼環迷宮密封體、充氮腔及錐管接頭、迷宮密封軸套及密封環組成。石墨密封由蓋板、密封架、側蓋及4組石墨拼環迷宮密封體組成，采用分瓣式密封環。工作時，利用自身回彈性及柔軟的特性，在機械力作用下產生一定壓縮變形，達到密封效果，密封體及密封環材質為ZL104。

2.2存在的問題

(1) 采用彈力補償的分瓣式石墨密封結構形式大多應用在往復密封上，結構形式多是阻流環+切向環+徑向環，可以在圓周定位；但用在旋轉運動的風機上，只設有4組切向環，每組獨立，每組3個開口會旋向一個方向，造成開口間隙大，并且多組設計在定位時不方便錯開，因此，氣體泄漏量大。

(2) 石墨密封環選材時，硬度過高會造成風機工作時噪音大、有刺耳聲音、冒煙；硬度過低會加快磨損，縮短密封環使用壽命。軸套選材時，硬度過低會造成自身磨損加快；硬度過高會造成密封環磨損較快，因此，該密封使用壽命較短，不利于設備穩定安全運行。

(3) 石墨密封+氮氣保護+迷宮密封結構存在氣體泄漏，泄漏的硫化氫為無色、有刺激性和窒息性氣體，人在接觸高濃度硫化氫后會引起呼吸困難甚至心跳停止突發昏迷。從安全性角度來看，該密封達不到零泄漏，曾多次提出安全隱患要求改造。

3改造后干氣密封

3.1更換干氣密封需改造部位

(1) 根據干氣密封結構重新加工軸套，表面粗糙度Ra提高至0.8 μm，留出間隙0.1 mm，軸套尺寸外徑為109.92 mm。

(2) 干氣密封腔殼體上部增加一處螺孔，用螺栓固定干氣密封，防止轉動。

(3) 風機干氣密封腔殼體的加工表面粗糙度Ra為3.2 μm，保證干氣密封外圓O形圈與殼體的圓周密封。

3.2結構說明

干氣密封為C900-110集裝式單端面加碳環密封結構，工藝介質為循環氮氣(含硫)，其溫度40 ℃、入口壓力0.25 MPa、流量1 500～3 000 m3/h(標態)；風機轉速3 000 r/min；密封氣為純凈、干燥的氮氣，其氮氣壓力約為0.6 MPa。該密封只能單向運轉，分驅動側和非驅動側干氣密封。此單端面干氣密封在風機中作為主密封使用，其有以下特點：①用氮氣作為阻封介質，可以保證工藝介質“零泄漏”，保證對環境及工藝介質無污染；②干氣密封在氣源和工況穩定的情況下可長時間連續運轉，幾乎不用維護，性能穩定。

3.3密封安裝前的準備工作

檢查安裝密封相關部位：①軸肩倒角(30°×2 mm)；②軸向竄量以及跳動情況，圓跳動要求≤0.04 mm；③密封腔表面情況；④保持安裝干氣密封處軸套光潔；⑤密封腔尺寸與密封裝配圖是否一致，軸與腔體的垂直度和同心度；⑥軸的旋向必須和密封總圖所示方向一致；⑦軸套及壓蓋密封圈上涂抹少量專用潤滑脂。

3.4干氣密封的安裝

(1) 安裝時無需解體，直接用配套的安裝工具將密封整體安裝到密封腔即可。

(2) 轉子安裝時，以非驅動側軸承定位，注意先將底部干氣密封限位螺栓拆卸，防止轉子安裝后無法拆卸，并檢查外側殼體與風機殼體相配合的止口位置是否正確以及干氣密封外側殼體防轉孔位置是否在正上方。

(3) 將密封防轉頂絲鎖緊，并將傳動環上的緊定螺釘鎖緊在軸上。

(4) 密封安裝完畢后，取下安裝板并妥善保存，以備下次拆卸時使用，盤車無異常即可。

3.5干氣密封的拆卸

(1) 裝上安裝板，松開驅動環，上緊螺釘。

(2) 取下連接螺栓，使用配套的拆裝工具將整套密封取下。

3.6干氣密封控制系統安裝說明

(1) 干氣密封控制系統是密封的重要組成部分，由密封氣過濾單元和泄漏監測單元組成，其為干氣密封長期穩定運行提供保障。

(2) 過濾單元：外部管網氮氣由預留的法蘭進入控制系統，首先經過卡套式球閥(控制管網氮氣進入系統)，再通過過濾器、減壓閥、壓力開關、單向閥，最后進入干氣密封和主密封形成的密封腔。

3.7干氣密封的運行及監測

3.7.1干氣密封的運行

(1) 風機運轉前，應將連接到干氣密封腔的進氣管線脫開，打開氮氣入口閥，對系統管線進行吹掃。

(2) 風機運轉前，應先打開氮氣入口閥和截止閥，對干氣密封充壓，然后正常啟動風機。

(3) 調節密封氣系統的減壓閥開度，使干氣密封腔氮氣壓力維持在0.6 MPa左右；打開系統所有的截止閥，保證系統通路暢通。

(4) 做好以上工作后，密封可隨時開啟。

(5) 風機停運后，須先將風機泄壓，然后關閉氮氣入口閥，將干氣密封腔泄壓。

3.7.2密封的監測

密封在運轉過程中，通過密封氣系統可對干氣密封的運行狀況進行監測。

(1)若密封氣入口壓力表顯示過低，表明干氣密封泄漏過大。

(2)若干氣密封流量計示數持續增大，表明干氣密封系統管線接頭處可能有泄漏；若確定系統無泄漏，則表明干氣密封有損壞。

3.8干氣密封的日常保養和維護

正常操作條件下，干氣密封不需要任何維護，只需對密封氣入口壓力和氮氣流量進行監測，每天記錄數據。干氣密封使用中應注意以下幾個方面：

(1) 保證密封氣的供應充足，氮氣壓力的突然波動或切斷都會影響干氣密封的使用壽命，嚴重時甚至造成損壞。

(2) 密封泄漏主要通過流量計和壓力表來顯示。若壓力表示數持續下降，或者流量計示數持續增大時，則有可能是干氣密封損壞造成的。

(3) 在運行過程中，應保證密封氣壓力高于密封腔的壓力，反壓可導致主密封的損壞(禁止未對干氣密封沖壓就進行風機充壓)。

(4) 少量的潤滑油或其他液體進入干氣密封端面，雖不會對密封造成危害，但應盡量避免此類情況的發生。

4結語

通過干氣密封改造替代迷宮密封，氮氣循環風機實現了硫化氫氣體零泄漏，維修率大大降低，為化工生產提供了安全保障，改善了職工的操作環境。今后，技術人員還要不斷加強設備的維護和管理工作，采用新技術、新工藝，使設備更好地服務于生產。

(收稿日期2015-09-07)