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(huán)風(fēng)機中的應(yīng)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(zhì)風(fēng)機中，密封大多采用迷宮密封+氮氣保護(hù)+石墨密封的結(jié)構(gòu)，其密封泄漏會嚴(yán)重影響現(xiàn)場工作環(huán)境。隨著密封技術(shù)的發(fā)展，干氣密封技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)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(wěn)定、長周期運行提供了保障。目前，干氣密封大部分應(yīng)用在高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，而在風(fēng)機類產(chǎn)品中應(yīng)用較少。為了改進(jìn)含硫氮氣循環(huán)風(fēng)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(shù)應(yīng)用到了含硫氮氣循環(huán)風(fēng)機中，取代了原來的迷宮密封+氮氣保護(hù)+石墨密封的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場零泄漏，運行穩(wěn)定。

1鼓風(fēng)機設(shè)計技術(shù)參數(shù)

C(N2)105-4.196/3.396型多級雙支撐離心鼓風(fēng)機設(shè)計技術(shù)參數(shù)見表1。

表1　多級雙支撐離心鼓風(fēng)機設(shè)計技術(shù)參數(shù)

2改造前密封

2.1結(jié)構(gòu)原理

進(jìn)氣室軸封與出氣端軸封采用石墨密封+氮氣保護(hù)+迷宮密封結(jié)構(gòu)，該密封組由石墨密封體及4組石墨拼環(huán)迷宮密封體、充氮腔及錐管接頭、迷宮密封軸套及密封環(huán)組成。石墨密封由蓋板、密封架、側(cè)蓋及4組石墨拼環(huán)迷宮密封體組成，采用分瓣式密封環(huán)。工作時，利用自身回彈性及柔軟的特性，在機械力作用下產(chǎn)生一定壓縮變形，達(dá)到密封效果，密封體及密封環(huán)材質(zhì)為ZL104。

2.2存在的問題

(1) 采用彈力補償?shù)姆职晔绞芊饨Y(jié)構(gòu)形式大多應(yīng)用在往復(fù)密封上，結(jié)構(gòu)形式多是阻流環(huán)+切向環(huán)+徑向環(huán)，可以在圓周定位；但用在旋轉(zhuǎn)運動的風(fēng)機上，只設(shè)有4組切向環(huán)，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(shè)計在定位時不方便錯開，因此，氣體泄漏量大。

(2) 石墨密封環(huán)選材時，硬度過高會造成風(fēng)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(huán)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(huán)磨損較快，因此，該密封使用壽命較短，不利于設(shè)備穩(wěn)定安全運行。

(3) 石墨密封+氮氣保護(hù)+迷宮密封結(jié)構(gòu)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(fā)昏迷。從安全性角度來看，該密封達(dá)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(jù)干氣密封結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動。

(3) 風(fēng)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(jié)構(gòu)說明

干氣密封為C900-110集裝式單端面加碳環(huán)密封結(jié)構(gòu)，工藝介質(zhì)為循環(huán)氮氣(含硫)，其溫度40 ℃、入口壓力0.25 MPa、流量1 500～3 000 m3/h(標(biāo)態(tài))；風(fēng)機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，分驅(qū)動側(cè)和非驅(qū)動側(cè)干氣密封。此單端面干氣密封在風(fēng)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(zhì)，可以保證工藝介質(zhì)“零泄漏”，保證對環(huán)境及工藝介質(zhì)無污染；②干氣密封在氣源和工況穩(wěn)定的情況下可長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)，幾乎不用維護(hù)，性能穩(wěn)定。

3.3密封安裝前的準(zhǔn)備工作

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

(3) 將密封防轉(zhuǎn)頂絲鎖緊，并將傳動環(huán)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(qū)動環(huán)，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(tǒng)安裝說明

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

(2) 過濾單元：外部管網(wǎng)氮氣由預(yù)留的法蘭進(jìn)入控制系統(tǒng)，首先經(jīng)過卡套式球閥(控制管網(wǎng)氮氣進(jìn)入系統(tǒng))，再通過過濾器、減壓閥、壓力開關(guān)、單向閥，最后進(jìn)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(jiān)測

3.7.1干氣密封的運行

(1) 風(fēng)機運轉(zhuǎn)前，應(yīng)將連接到干氣密封腔的進(jìn)氣管線脫開，打開氮氣入口閥，對系統(tǒng)管線進(jìn)行吹掃。

(2) 風(fēng)機運轉(zhuǎn)前，應(yīng)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(fēng)機。

(3) 調(diào)節(jié)密封氣系統(tǒng)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(tǒng)所有的截止閥，保證系統(tǒng)通路暢通。

(4) 做好以上工作后，密封可隨時開啟。

(5) 風(fēng)機停運后，須先將風(fēng)機泄壓，然后關(guān)閉氮氣入口閥，將干氣密封腔泄壓。

3.7.2密封的監(jiān)測

密封在運轉(zhuǎn)過程中，通過密封氣系統(tǒng)可對干氣密封的運行狀況進(jìn)行監(jiān)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(shù)持續(xù)增大，表明干氣密封系統(tǒng)管線接頭處可能有泄漏；若確定系統(tǒng)無泄漏，則表明干氣密封有損壞。

3.8干氣密封的日常保養(yǎng)和維護(hù)

正常操作條件下，干氣密封不需要任何維護(hù)，只需對密封氣入口壓力和氮氣流量進(jìn)行監(jiān)測，每天記錄數(shù)據(jù)。干氣密封使用中應(yīng)注意以下幾個方面：

(1) 保證密封氣的供應(yīng)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(yán)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(shù)持續(xù)下降，或者流量計示數(shù)持續(xù)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(yīng)保證密封氣壓力高于密封腔的壓力，反壓可導(dǎo)致主密封的損壞(禁止未對干氣密封沖壓就進(jìn)行風(fēng)機充壓)。

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

4結(jié)語

通過干氣密封改造替代迷宮密封，氮氣循環(huán)風(fēng)機實現(xiàn)了硫化氫氣體零泄漏，維修率大大降低，為化工生產(chǎn)提供了安全保障，改善了職工的操作環(huán)境。今后，技術(shù)人員還要不斷加強設(shè)備的維護(hù)和管理工作，采用新技術(shù)、新工藝，使設(shè)備更好地服務(wù)于生產(chǎn)。

(收稿日期2015-09-07)