中原大化集團(tuán)公司合成氨裝置中,有大量的鍋爐排污水和高中壓蒸汽冷凝液,經(jīng)減壓閃蒸后約15ｔ/ｈ,130℃的冷凝液,由冷凝液泵(03Ｐ001Ａ/Ｂ)送往后續(xù)設(shè)備。該泵屬水平剖分雙級(jí)離心泵,兩端密封為機(jī)械密封,機(jī)封冷卻水由泵出口引入自沖洗,380Ｖ、11ｋＷ電動(dòng)驅(qū)動(dòng),由日本大晃機(jī)械株式會(huì)社設(shè)計(jì)制造。
1 運(yùn)行情況
03Ｐ001泵在合成氨裝置投運(yùn)后,運(yùn)行情況比較穩(wěn)定,機(jī)封使用壽命在1年左右(略偏短)。但是,在兩端機(jī)封實(shí)施國(guó)產(chǎn)化后,運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)封泄漏現(xiàn)象,不得不停車對(duì)其更換,機(jī)封的使用壽命不足半年。僅1999年一年就更換了4套機(jī)封,對(duì)機(jī)封解體檢查發(fā)現(xiàn),靜環(huán)密封面磨損嚴(yán)重,在道道環(huán)狀深槽。在運(yùn)行中無法滿足密封要求時(shí),由小到大發(fā)生泄漏,最后不得不停機(jī)更換。機(jī)封沖洗冷卻水換熱器的換熱管表面結(jié)垢嚴(yán)重,半年左右要對(duì)該冷卻器清理一次,以提高換熱能力。因盤管加工質(zhì)量不高,加上檢修清洗次數(shù)過多,造成盤管表面多處不斷出現(xiàn)裂紋,經(jīng)多次補(bǔ)焊后,已無法徹底修復(fù),不能滿足正常的冷卻需要,對(duì)盤管進(jìn)行了整體更換。
2 機(jī)械密封泄漏原因分析
國(guó)產(chǎn)機(jī)封投運(yùn)后的使用情況并不理想,運(yùn)行幾個(gè)月后便出現(xiàn)泄漏,并逐漸增大,最后不得不停機(jī)更換,雖經(jīng)反復(fù)試驗(yàn),使用效果仍然不理想。經(jīng)分析研究認(rèn)為,造成機(jī)封泄漏的原因主要有以下幾個(gè)方面:①機(jī)封由國(guó)內(nèi)制造后,均因材料的制造工藝水平、機(jī)封的制造工藝水平等因素,距國(guó)外知名廠家有一定的差距。②從操作上講,由于多處鍋爐需要實(shí)行間斷排污,該泵的負(fù)荷需要隨時(shí)調(diào)節(jié),汽化現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,且時(shí)有輕微異常振動(dòng)出現(xiàn),這些因素都能加劇機(jī)械密封靜環(huán)密封面的異常磨損,并使密封面錯(cuò)位貼合不嚴(yán),產(chǎn)生間歇泄漏。③機(jī)械密封的冷卻沖洗水從該泵出口引入,其間由一臺(tái)雙盤管式換熱器進(jìn)行冷卻,采用供水廠循環(huán)冷卻水。對(duì)該泵的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)研究后發(fā)現(xiàn),循環(huán)冷卻水由19.05ｍｍ管子引入,變徑為12ｍｍ管子后,先后進(jìn)入泵兩端的支承軸承冷卻箱,冷卻軸承后才進(jìn)入機(jī)封沖洗水冷卻器,產(chǎn)生節(jié)流,冷卻水量明顯偏少,加上冷卻器清理頻率較高,始對(duì)冷卻器換熱能力產(chǎn)生懷疑。對(duì)其換熱能力進(jìn)行校核計(jì)算后發(fā)現(xiàn),經(jīng)冷卻后的機(jī)封沖洗水溫度在80℃左右,與實(shí)測(cè)值吻合,高于機(jī)封沖洗水溫度要求的高限60℃,運(yùn)行中考慮到換熱管表面容易結(jié)垢,機(jī)封沖洗水的實(shí)際溫度還要高。沖洗水溫度的提高,必然導(dǎo)致機(jī)封靜環(huán)的強(qiáng)度下降,耐磨性隨之降低,使用壽命縮短。
3 技術(shù)改造措施
從工藝操作和機(jī)械密封的制造水平這兩方面來講,提高的空間不大,因?yàn)椴僮鞴r不可能有大的改善,而國(guó)內(nèi)廠家的制造水平短時(shí)間內(nèi)不可能有很大的提高。所以,應(yīng)從提高機(jī)封沖洗水冷卻器的換熱能力著手,降低冷卻沖洗水的溫度,改善機(jī)械密封運(yùn)行條件。2000年3～4月,對(duì)冷凝液泵的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行校核、設(shè)計(jì)和改造。對(duì)換熱器的換熱面積校核后發(fā)現(xiàn),130℃的冷凝液如果要達(dá)到冷卻沖洗水溫度最高不超過60℃的標(biāo)準(zhǔn),需要換熱面積為1 32ｍ2,而換熱器的換熱面積只有0.86ｍ2,無法滿足要求。
改造設(shè)計(jì)思路是:①按照冷卻沖洗水溫度達(dá)到40℃考慮,增加一臺(tái)換熱面積為0.76ｍ2的盤管式換熱器,對(duì)機(jī)封沖洗水進(jìn)行預(yù)冷卻,通過調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水量,來控制機(jī)封沖洗水溫度。考慮到在冷卻水進(jìn)入機(jī)封時(shí),有一個(gè)5ｍｍ的節(jié)流孔,增加一臺(tái)換熱器后,對(duì)沖洗水流量影響不大。②改換熱器、軸承箱用冷卻水的串聯(lián)流程為并聯(lián)流程,即循環(huán)冷卻水引入后,分別進(jìn)入換熱器和軸承冷卻箱,出來后再匯合進(jìn)入19.05ｍｍ回水管,消除節(jié)流。兩臺(tái)換熱器之間的循環(huán)冷卻水仍串聯(lián)布置,逆流換熱。③在冷凝液泵殼體頂部加裝一臺(tái)排氣閥,以便開車時(shí)排氣和產(chǎn)生汽化后排氣,改善運(yùn)行操作條件。冷凝液泵改造前后流程簡(jiǎn)圖見圖1、圖2。
4 技改效果
冷凝液泵進(jìn)行改造后,于2000年5月投運(yùn),至今已連續(xù)運(yùn)行一年多了,運(yùn)行狀況正常,兩端機(jī)封使用情況良好,沒有發(fā)生泄漏現(xiàn)象。機(jī)械密封冷卻沖洗水溫度在45℃左右,滿足機(jī)封的運(yùn)行需要,預(yù)計(jì)機(jī)封的使用壽命在2～3年之間。一年多來沒有對(duì)冷卻水換熱器進(jìn)行清理,延長(zhǎng)了換熱器的使用壽命,維護(hù)工作量幾乎為零,滿足了工藝生產(chǎn)的需要。經(jīng)此改造,冷凝液泵機(jī)封的國(guó)產(chǎn)化工作取得了初步的成功,備品備件的消耗大為降低,維護(hù)和檢修的工作量大大減少,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
