对中压循环水泵机封泄漏的探索和改进

牛志峰 张志刚 李庆春 冯明艾 李彦强

(山东能源淄矿集团内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司， 内蒙古 鄂尔多斯 017313)

对中压循环水泵机封泄漏的探索和改进

牛志峰 张志刚 李庆春 冯明艾 李彦强

(山东能源淄矿集团内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司， 内蒙古 鄂尔多斯 017313)

中压循环水泵是煤气化系统的关键设备，主要作用是向气化炉水冷壁输送循环水。但在实际生产中，中压循环水泵机械密封经常出现泄漏的事故，本文通过对泄露事故的原因分析，提出了多项改进方法，在本公司内进行了实质的改造，并取得了良好的效果。

中压循环水泵；水冷壁；机械密封

0 引言

机械密封具有密封性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功率损耗少、不需要经常维修等优点，且能满足生产自动化和高温、低温、高压、高真空、高速、各种易燃易爆、腐蚀性以及腐蚀性介质的密封要求，因此较其它密封获得更为迅速的发展和推广，越来越多地替代填料密封和其它密封。它通常由静环、动环、弹簧加荷装置(包括推环、弹簧、弹簧座、固定螺钉，传动销)、辅助密封圈(动环密封圈和静环密封圈)等元件组成。它的工作原理概括的讲是指两块密封元件(动环和静环)在其垂直于轴线的光洁而平直的表面上相互贴合，并作相对转动而构成密封。[1]

1 气化工序水汽系统介绍

1.1 水汽系统流程说明

我公司在实际生产中，由界区输送过来的锅炉水送至中压汽包，汽包内的水经过中压循环水泵加压后，分别供给气化炉水冷壁和输气管冷却器，经换热后循环至汽包。在汽包内换热至260℃，并进行气液分离，饱和蒸汽送至公用工程系统，水进行循环利用。在实际生产中，中压循环水泵两开一备。

图1 气化炉水气系统 Fig.1 Gasifier water system

1.2 水汽系统操作注意事项

为保证汽包锅炉循环水质量，锅炉循环水系统设置了一个加药系统。由锅炉给水加药注射泵向中压循环水的入口处加入磷酸盐，使锅炉水呈碱性pH值约9．5～10，从而有效防止循环锅炉水系统管内壁磁力保护层的腐蚀破坏，同时锅炉水控制适宜的PO43-含量也能避免盐类富集带来的钙盐结垢问题。

2 中压循环水泵机械密封泄露原因分析

2.1 事故说明

我公司气化车间在开车过程中循环水泵非驱动端机封泄漏，现场人员对其进行了检修，但在运行了两天后机封再次发生泄漏，检修完成后在试车过程中因机封冷却水管结冰导致断水，机封在无冷却水的情况下干转烧毁。循环泵厂家来公司对A、B泵进行了检查，并更换了全套机封动静环。运行一个月后，三台泵在生产运行过程中机械密封仍频繁发生泄漏现象，特别是当系统压力高于5．2MPa时，机械密封泄漏情况更加严重，已影响正常生产，厂家技术人员到达现场对事故进行分析，找出了因为材质导致此次事故的原因，并对其进行了修理。

2.2 事故解决

经过几天的调查、现场拆卸安装，总结出中压循环水泵自开车以来机封频繁泄漏原因：

(1)在试车前，没有对所有的管线进行检查确认，机封水管被冻住，机封水无法回流，导致11月机封干转烧毁。

图2 水泵换热器 Fig.2 Water pump heat exchanger

(2)试车启动前，泵体没有充分预热。温度从常温瞬间升至200℃以上。高温高压导致机封破裂，泄露无法控制。

(3)因备件不足，密封新旧搭配使用致使的泄漏。当时把其他系统的循环水泵的机封拆下，更换在中压循环水泵A泵上，但A泵在运转几天后又出现泄漏情况。

(4)中压循环水泵采用的是DN350锥形过滤器，因介质含有大量杂质堵住筛网，泵进口压差仪表反应不准没有及时清理过滤器。导致泵进口水量不足，机封长时间缺水干磨造成机密封面损坏泄露。

图3 垫片 Fig.3 gasket

(5)锅炉水里存在的大量杂质和水垢进入密封腔，造成密封弹簧堵塞，密封轴套安装动环密封圈的位置也结有大量水垢，严重影响了密封的浮动性，使密封使用寿命不长。

(6)部分机械密封压缩量过大，导致密封端面无法形成液膜或液膜发生汽化，在高压的条件下，形成干摩擦，使密封失效。特别是密封腔压力越高时，干摩擦现象越严重，泄漏量越大。

(7)频繁的倒泵导致机封磨损加剧，当设备启动的瞬间，对机封磨损是最大的。检查过程中发现泵体底部沉积了大量的杂质，启动泵以后带有杂质的水损坏了动静环表面从而导致泄漏。

图4 机封端盖 Fig.4 Machine sealing end cover

(8)金属石墨静环不适用于气化炉的水质特点，微小颗粒对材质比较软的金属石墨环表面破坏较大，弹簧的压力及背压加上微小颗粒加剧了石墨环的磨损速度。

2.3 事故解决措施

(1)应备有中压循环水泵集装式机械密封两套以上以便应对紧急情况的发生。

(2)尽量至少更换整套非集装式机械密封，拆卸和安装机械密封时，应确保是完整的集装式机械密封，以保证密封的工作高度达到设计要求。[2]

(3)定期检查过滤器压差情况，及时反冲洗或拆卸冲洗，保证泵进口的水质及泵进口水量符合要求，为机械密封创造好的工作环境。

(4)定期检查换热器及管路是否堵塞，必要时应进行清洗，保证机械密封的冲洗水量足够，温度达到要求，延长密封寿命。

(5)备用泵每隔一定时间人工盘车一次，避免杂质和水垢沉积。当需要开启备用泵时，可先用干净的高压水对密封腔和泵腔进行冲洗，并打开泵体的放空阀观察。启动前泵体温度必须达到100℃以上。

(6)设备安装完成启动前，必须检查集装式机械密封的定位尺寸是否发生改变，若有变化且变化量大于0．5mm，则必须重新调整密封的压缩量以达到要求的工作高度。

(7)机械密封尾部的楔形抱轴器必须保证安装到位。若启泵后发现密封轴套向轴承箱移动，说明抱轴器未装好，泵送介质压力将轴套推出，密封压缩量将大大增加。这时，应立即停泵，重新安装抱轴器后才能使用。

(8)要求机械密封厂家将材质由弹簧材质更换为哈氏合金，增加弹簧的耐高温强度，以提高密封的使用寿命。

(9)若以上措施依然无法彻底解决机封泄露问题，结合煤化工行业循环泵普遍存在(即锅炉水不干净，机械密封冷却效果不理想等)的机械密封泄露的情况和改造经验，应当改变该机械密封的冲洗方案，将现有的方案改为从外部引入一股清洁、压力、温度符合要求的介质冲洗机械密封(在总管上安装减压器保证锅炉给水压力不大于7．0MPa，在分支上安装流量计，保证水量不小于1．2M3/h，机械密封内部需稍作改动)。

3 结语

我公司在对中压循环水泵机械密封改造后，机械密封寿命最长可达一年以上，并且检修度降低，取得了较好的经济效益，为保障整体系统的长期稳定运行提供了有力的保障。

[1]于兆峰，白晓磊.高温热水泵机封泄漏原因分析[J].中国石油和化工标准与质量，2011,10：150.

[2]刘旭，田文君.浅谈泵用机械密封[J].化工技术与开发，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，陕西榆林。研究方向：煤化工。