干气密封在变压吸附装置一氧化碳压缩机的应用

张宇（兖矿国泰化工有限公司，山东 滕州 277500）

目前，各种离心式压缩机被广泛应用到石油化工、煤化工行业，由于像石油气、氢气这些他易燃易爆以及有毒气体的泄漏会造成环境的污染因此压缩机的轴封非常关键[1]。干气密封非常环保其采用的气膜密封工艺介质泄漏量很少，甚至可以做到零逸出而且运行可靠稳定，运行费用非常低。因此干气密封被越来越广泛的应用到压缩机的轴端密封上。

1 干气密封原理

干气密封主要包括O型圈、动环、静环和固定在轴上的旋转环等零部件，在旋转环上刻有螺旋槽，在旋转环和静止环径向面之间形成气膜起到密封作用[2]。当压缩机的轴转动时，被挤到旋转槽底部的气体会形成密封气坝，气坝通过阻止气体流动迫使密封气的压力上升，形成的力可以将石墨环脱开3微米去和旋转环相接触，在密封间的开启力等于闭合气体动力和弹簧力之和时，就会有气膜形成于密封面之间[3]。当出现干扰的时候，密封面间隙就会减少，就会造成螺旋槽产生的压力上升很快，当情况相反时，密封间隙就会增大，螺旋槽产生的压力就会相应的减少，密封会很快回到其平衡位置[4]。

2 变压吸附装置一氧化碳压缩机上的应用

2.1 约翰克兰28型干气密封的结构与原理

本公司变压吸附装置一氧化碳压缩机配套使用的干气密封是约翰克兰28型干气密封。

该密封是由两套机械密封按照相同的方向首尾相连而构成的，具有较强的安全性。当主密封失效时，第二级密封可以起到辅助安全密封的作用，从而保证工艺介质不大量向大气泄漏。当压缩机机组达到一定转速时一级密封才开始工作即密封气就会沿动环槽进入动静环之间形成的刚度较强的气膜从而避免一氧化碳的泄漏。当机组没有达到最低工作转速时，一级密封气的气源是0.34MPa的氮气。而在机组达到最低工作转速以后，其气源是从压缩机出口端引出的经过滤、调压后工艺气一氧化碳，其少量泄漏气会被送进火炬燃烧，大多数一级密封气会作为工艺气进入压缩机缸体里循环，。二级密封的气源是经过滤调压后的氮气，压力控制在0.5MPa这样就可以保证工艺介质一氧化碳不会被泄漏到大气中。由于二级密封采用的是惰性气体氮气，因此泄漏气可以直接排放到大气中去。

2.2 干气密封控制系统

干气密封的控制系统包括干气密封本体和相应的监控系统，这些监控系统的主要功能是过滤缓冲气、调节缓冲气、监控密封和放空系统

干气密封的密封气来源于工艺气一氧化碳和中压氮气，在密封气进入密封腔利用过滤器将2微米以上的杂质滤掉因为如果有脏气体进入到密封腔就会堵塞密封端面的螺旋槽和动静环之间的间隙。过滤器管线上按有差动压力表和压力开关来对过滤器进行控制。在压缩机的每个出口都安装有调节阀，可是实现清洁密封气压力的控制，每个密封腔的气体的流量和压力是利用节流孔板和差动压力表来测量的。在密封正常运转的时候，密封面之间会一直有气体流过。安装节流孔板可以通过增大气体的流动阻力，来控制放空口的缓冲气的流量，当放空量增加时节流孔板的阻力会增加，以触发压力开关报警。一级和二级密封放空管线都按有节流孔板和差动压力表来测量气体的泄漏量

2.3 干气密封的维护

所有参数在在干气密封适用于范围内时，一般情况下是不需要维护的。但是应每天都要监控干气密封的泄漏量，如果发现泄漏量持续增加则说明干气密封有可能失效了。

（1）维持干气密封的正常的运行，应该保证密封气的压力和流量稳定。

（2）应监控过滤器的压差如果达到报警值应及时切换备用过滤器并避免缓冲气被污染。

（3）密封气的泄漏量的多少能直接反应干气密封的运行状况，因此应时刻观察密封的泄漏量

（4）在开车时，密封气和隔离气要在油循环系统投用前接通，避免其进入干气密封污染密封面对其造成损坏。在停车时应将油循环全部停止10分钟后，才可以停止干气密封

（5）应定期检查外侧迷宫隔离密封与干气密封间通向大气排油管中的油液，并排放其中的油

（6）应定期清洁密封表面上的轴承油液和碳氢冷凝物避免其对密封造成污染.

（7）在压缩机运行期间要严禁中断密封气的供应否则会造成密封面干磨以至于将密封烧坏。

3 出现的问题与解决方法

本公司使用的约翰克兰28型干气密封自装置开车以来一直稳定运行并没有出现任何泄漏，除了有两次因界区内氮气管网不稳定造成中压氮气压力过低触发干气密封二级密封联锁造成停车。为解决这个问题在停车检修期间专门从总管网添加一中压氮气管线用于干气密封，来维持密封气源的稳定。

4 结语

该套干气密封在变压吸附装置一氧化碳压缩机上的应用是成功的，其可靠性高，密封消耗低，避免了密封油系统所特有的缺点，此密封系统操作简单易于控制、运行和维护费用较低而且使用寿命长。

[1]邓德春.对化工压缩机发展及其应用的浅析[J],中国化工贸易,2014,2:254.

[2]胡云,李志超，许健.干气密封在甲醇合成气压缩机中的应用[J].小氮肥，2008，36：10-11.

[3]周杰士,邓成泳.进口干气密封在高压离心机组上的应用[J]，通用机械，2010，1：4.

[4]杨富来.干气密封技术及实际应用[J].石油化工设备技术，2004，25（3）：63-66.