對中壓循環水泵機封泄漏的探索和改進

牛志峰 張志剛 李慶春 馮明艾 李彥強

(山東能源淄礦集團內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司， 內蒙古 鄂爾多斯 017313)

對中壓循環水泵機封泄漏的探索和改進

牛志峰 張志剛 李慶春 馮明艾 李彥強

(山東能源淄礦集團內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司， 內蒙古 鄂爾多斯 017313)

中壓循環水泵是煤氣化系統的關鍵設備，主要作用是向氣化爐水冷壁輸送循環水。但在實際生產中，中壓循環水泵機械密封經常出現泄漏的事故，本文通過對泄露事故的原因分析，提出了多項改進方法，在本公司內進行了實質的改造，并取得了良好的效果。

中壓循環水泵；水冷壁；機械密封

0 引言

機械密封具有密封性能可靠、泄漏量少、使用壽命長、功率損耗少、不需要經常維修等優點，且能滿足生產自動化和高溫、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的密封要求，因此較其它密封獲得更為迅速的發展和推廣，越來越多地替代填料密封和其它密封。它通常由靜環、動環、彈簧加荷裝置(包括推環、彈簧、彈簧座、固定螺釘，傳動銷)、輔助密封圈(動環密封圈和靜環密封圈)等元件組成。它的工作原理概括的講是指兩塊密封元件(動環和靜環)在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上相互貼合，并作相對轉動而構成密封。[1]

1 氣化工序水汽系統介紹

1.1 水汽系統流程說明

我公司在實際生產中，由界區輸送過來的鍋爐水送至中壓汽包，汽包內的水經過中壓循環水泵加壓后，分別供給氣化爐水冷壁和輸氣管冷卻器，經換熱后循環至汽包。在汽包內換熱至260℃，并進行氣液分離，飽和蒸汽送至公用工程系統，水進行循環利用。在實際生產中，中壓循環水泵兩開一備。

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

1.2 水汽系統操作注意事項

為保證汽包鍋爐循環水質量，鍋爐循環水系統設置了一個加藥系統。由鍋爐給水加藥注射泵向中壓循環水的入口處加入磷酸鹽，使鍋爐水呈堿性pH值約9．5～10，從而有效防止循環鍋爐水系統管內壁磁力保護層的腐蝕破壞，同時鍋爐水控制適宜的PO43-含量也能避免鹽類富集帶來的鈣鹽結垢問題。

2 中壓循環水泵機械密封泄露原因分析

2.1 事故說明

我公司氣化車間在開車過程中循環水泵非驅動端機封泄漏，現場人員對其進行了檢修，但在運行了兩天后機封再次發生泄漏，檢修完成后在試車過程中因機封冷卻水管結冰導致斷水，機封在無冷卻水的情況下干轉燒毀。循環泵廠家來公司對A、B泵進行了檢查，并更換了全套機封動靜環。運行一個月后，三臺泵在生產運行過程中機械密封仍頻繁發生泄漏現象，特別是當系統壓力高于5．2MPa時，機械密封泄漏情況更加嚴重，已影響正常生產，廠家技術人員到達現場對事故進行分析，找出了因為材質導致此次事故的原因，并對其進行了修理。

2.2 事故解決

經過幾天的調查、現場拆卸安裝，總結出中壓循環水泵自開車以來機封頻繁泄漏原因：

(1)在試車前，沒有對所有的管線進行檢查確認，機封水管被凍住，機封水無法回流，導致11月機封干轉燒毀。

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

(2)試車啟動前，泵體沒有充分預熱。溫度從常溫瞬間升至200℃以上。高溫高壓導致機封破裂，泄露無法控制。

(3)因備件不足，密封新舊搭配使用致使的泄漏。當時把其他系統的循環水泵的機封拆下，更換在中壓循環水泵A泵上，但A泵在運轉幾天后又出現泄漏情況。

(4)中壓循環水泵采用的是DN350錐形過濾器，因介質含有大量雜質堵住篩網，泵進口壓差儀表反應不準沒有及時清理過濾器。導致泵進口水量不足，機封長時間缺水干磨造成機密封面損壞泄露。

圖3 墊片 Fig.3 gasket

(5)鍋爐水里存在的大量雜質和水垢進入密封腔，造成密封彈簧堵塞，密封軸套安裝動環密封圈的位置也結有大量水垢，嚴重影響了密封的浮動性，使密封使用壽命不長。

(6)部分機械密封壓縮量過大，導致密封端面無法形成液膜或液膜發生汽化，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，干摩擦現象越嚴重，泄漏量越大。

(7)頻繁的倒泵導致機封磨損加劇，當設備啟動的瞬間，對機封磨損是最大的。檢查過程中發現泵體底部沉積了大量的雜質，啟動泵以后帶有雜質的水損壞了動靜環表面從而導致泄漏。

圖4 機封端蓋 Fig.4 Machine sealing end cover

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

2.3 事故解決措施

(1)應備有中壓循環水泵集裝式機械密封兩套以上以便應對緊急情況的發生。

(2)盡量至少更換整套非集裝式機械密封，拆卸和安裝機械密封時，應確保是完整的集裝式機械密封，以保證密封的工作高度達到設計要求。[2]

(3)定期檢查過濾器壓差情況，及時反沖洗或拆卸沖洗，保證泵進口的水質及泵進口水量符合要求，為機械密封創造好的工作環境。

(4)定期檢查換熱器及管路是否堵塞，必要時應進行清洗，保證機械密封的沖洗水量足夠，溫度達到要求，延長密封壽命。

(5)備用泵每隔一定時間人工盤車一次，避免雜質和水垢沉積。當需要開啟備用泵時，可先用干凈的高壓水對密封腔和泵腔進行沖洗，并打開泵體的放空閥觀察。啟動前泵體溫度必須達到100℃以上。

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

(7)機械密封尾部的楔形抱軸器必須保證安裝到位。若啟泵后發現密封軸套向軸承箱移動，說明抱軸器未裝好，泵送介質壓力將軸套推出，密封壓縮量將大大增加。這時，應立即停泵，重新安裝抱軸器后才能使用。

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

(9)若以上措施依然無法徹底解決機封泄露問題，結合煤化工行業循環泵普遍存在(即鍋爐水不干凈，機械密封冷卻效果不理想等)的機械密封泄露的情況和改造經驗，應當改變該機械密封的沖洗方案，將現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沖洗機械密封(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，保證水量不小于1．2M3/h，機械密封內部需稍作改動)。

3 結語

我公司在對中壓循環水泵機械密封改造后，機械密封壽命最長可達一年以上，并且檢修度降低，取得了較好的經濟效益，為保障整體系統的長期穩定運行提供了有力的保障。

[1]于兆峰，白曉磊.高溫熱水泵機封泄漏原因分析[J].中國石油和化工標準與質量，2011,10：150.

[2]劉旭，田文君.淺談泵用機械密封[J].化工技術與開發，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。