串联迷宫式干气密封在BCL523离心压缩机中的应用及改造

房 宸，任献涛，包世龙

(河南能源永城永金化工有限公司,河南 永城 476600)

串联迷宫式干气密封在BCL523离心压缩机中的应用及改造

房 宸，任献涛，包世龙

(河南能源永城永金化工有限公司,河南 永城 476600)

通过对干气密封在20万t/a煤制乙二醇加氢循环压缩机上的应用和技术改造，阐述了干气密封在装置中的运行情况以及改造后的运行效果。

干气密封；离心压缩机；技术改造

随着我国工业化进程的不断发展，对新型工业化的要求也越来越高，新型工业化就是坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，就是科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的工业化，对密封性能也提出了更高的要求。轴封是保障转动设备长期稳定运行的主要因素之一，轴封的形式有填料密封、迷宫密封、浮环密封、机械密封和非接触式机械密封等[1]。

干气密封为1960年代发展起来的一种非接触机械密封，因其具有泄漏量少、磨损小、寿命长、能耗低、操作简单可靠及介质不受油污染等特点，已经被广泛的应用在工业中。实践证明，干气密封具有非常明显的优势，是最为先进的透平压缩机轴端密封形式，已发展成为目前大机组新机项目和改造项目的首选轴端密封形式。

1 干气密封简介

1.1 干气密封的工作原理

干气密封是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。其工作原理为端面外侧开设有流体动压槽的动环旋转时，流体动压槽把外径侧(称之为上游侧)的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜，从而使密封工作在非接触状态下。所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，从而实现密封介质的零泄漏[2]。

1.2 干气密封的发展趋势

干气密封技术虽然己经被广泛应用且应用范围逐渐扩大，但对干气密封理论的研究、认识和应用还有待于进一步的加深。我厂加氢循环压缩机所采用的是串联迷宫式干气密封，该压缩机的型号是BCL523，由正压通风型异步电动机驱动，压缩机额定转速为10080 r/min。

2 干气密封控制系统

我厂BCL523干气密封控制系统中，二级密封气和隔离气均用的是低压氮气，一级密封气的气源有新鲜氢气和低压氮气两种，如图1所示。

图1 干气密封控制图

2.1 各级密封气的作用

2.1.1 一级密封气

采用一级密封气来防止压缩机内不洁净气体大量泄漏，通过一级密封端面高速旋转的螺旋槽进入密封放空火炬，并在密封端面间形成刚性气膜，对端面起到润滑、冷却等作用，该气体大部分通过压缩机的轴端密封进入机内，只有极少部分通过一级密封端面进入一级密封放空火炬腔体。

2.1.2 二级密封气

采用二级密封气体阻止从一级密封端面泄漏的少量介质进入二级密封端面，并保证一级密封安全可靠运行，其绝大部分气体与一级密封端面泄漏的少量介质气通过一级密封排放腔体进入火炬放空管线，只有少部分气体通过二级密封端面进入二级密封放空腔体后高点放空。

2.1.3 隔离气

通过隔离气保护二级密封端面不受压缩机轴承润滑油气的污染。该气体一部分与从二级密封端面泄漏的少部分氮气高点放空，另一部分通过密封梳齿经轴承润滑油放空帽放空。

2.2 控制系统各参数

公用工程来的0.5 MPa氮气经过滤单元后，再经过减压阀减压至0.3 MPa，一路作为二级密封气；另一路经孔板节流后作为隔离气，压力控制在0.03 MPa。当机组正常运行时，干气密封端面处于非接触状态，隔离气经迷宫密封后向室外排放，二级密封气一部分经过迷宫密封排放至大气，另一部分经干气密封端面少量泄漏至一级泄漏气管线，一级泄漏气管线通往火炬气管线。正常运行时，一级密封气为2.75 MPa的新鲜氢气，流量控制在140 Nm3/h，一级泄漏气的流量为10.5 Nm3/h，压力为0.06 MPa，二级密封气的流量控制在8 Nm3/h。

3 干气密封技术改造

干气密封控制系统中的一级密封气和二级密封气对压缩机内的工艺介质进行密封，以防止BCL523加氢循环压缩机的工艺介质轴向泄漏。正常运行时加氢循环压缩机的进口压力为2.7 MPa，出口压力为3.0 MPa，一级密封气新鲜氢气的压力为2.75 MPa。当新鲜氢气气源中断时，被密封的工艺介质压力较高，泄漏量较大，对干气密封组件会造成一定的损坏，现技改为从加氢循环压缩机出口增加一根管线作为一级密封气的气源，以保证新鲜氢气气源中断时或者压力不足以满足密封要求时对工艺介质的密封，从而满足生产需要。

4 注意事项

(1)压缩机出口新增加的管线因为要作为干气密封系统一级密封气的气源，所以必须要保证清洁，以免管线内不洁净的机械杂质进入到干气密封端面，影响干气密封的使用寿命。

(2)由于压缩机的出口压力高于新鲜氢气的压力和低压氮气的压力，因此投用新增加的管线时要确认引入新鲜氢气和低压氮气的阀门处于关闭状态，以免压缩机出口的工艺介质串入到新鲜氢气和低压氮气管线内，给安全生产带来一定的隐患。

(3)加氢循环压缩机内充入工艺介质以前要投用干气密封系统一级密封气和二级密封气，同时要保证一级密封气的压力高于被密封介质的压力，以免工艺介质轴向泄漏。加氢循环压缩机润滑油系统建立前30min，必须投用干气密封系统隔离气；润滑油系统停止后，管线没有回油后才能停干气密封系统隔离气，以免润滑油污染干气密封端面。

(4)一级泄漏气的流量和压力设有报警和联锁值，流量报警为21 Nm3/h ，联锁值为42 Nm3/h；压力报警为0.1 MPa，联锁值为0.2 MPa。正常运行时一级泄漏气的流量为10.5 Nm3/h ，压力为0.06 MPa，当加氢循环压缩机组运行过程中流量值和压力值异常，应立即检查一级密封气和二级密封气管线，若短时间内无法处理，则应对机组进行停车处理。

(5)投用过滤器时应先缓慢打开过滤器下游球阀，再缓慢打开上游球阀，以防过滤器上、下游球阀打开过快，对过滤器滤芯造成瞬间压力冲击而损坏，正常工作状态下过滤器滤芯工作周期最长为两年。

(6)干气密封系统的一级密封气与加氢循环压缩机进出口平衡管的压差应保证在0.1 MPa以上，从而保证干气密封系统的密封效果。当新鲜氢气的压力不足以密封加氢循环压缩机内工艺介质时，应及时将干气密封系统一级密封气的气源切换为加氢循环压缩机的出口工艺介质。

5 试车效果

目前投用加氢循环压缩机出口工艺介质作为干气密封系统的一级密封气已超过1000 h，一级密封气和加氢循环压缩机的平衡管的压差维持在0.18 MPa，运行稳定，表明该新增技改管线达到了预期目的，从运行中干气密封系统的各参数来看，目前运行状况良好。

6 结束语

该串联迷宫式干气密封的成功应用和技术改造，表明了干气密封系统运行的可靠性，同时技术改造也达到了预期目的，解决了一级密封气气源可能受工艺条件的影响、满足不了密封要求的问题，为机组的长周期稳定运行提供必要条件。未来随着我国工业化程度的不断提高，干气密封也将被广泛的应用在不同的场合中。

[1] 王玉明,杨惠霞,姜 南,等.透平机械密封装置[J].通用机械, 2003(7):68.

[2] 陈 志.干气密封的工作原理及设计计算[J].机械,2002,29(3):13-14.

(本文文献格式：房 宸，任献涛，包世龙.串联迷宫式干气密封在BCL523离心压缩机中的应用及改造[J].山东化工,2017,46(7):165-166.)

山东：2020年省内煤炭产量控制在1亿吨以内

山东日前发布《山东省煤炭工业中长期发展规划(2016-2030年)》。规划提出要实现煤炭产量逐年下降，到2020年省内煤炭产量控制在1亿吨以内，2030年煤炭产量控制在6000万吨左右。同时，将加大对外开发建设力度，到2020年省(国)外办矿煤炭产量达到2亿吨，2030年达到3亿吨，建成稳固的省(国)外能源供应基地。

The Application and Improvement of Series Labyrinth Dry Gas Seal in BCL523 Centrifugal Compressor

FangChen，RenXiantao，BaoShilong

(Yongcheng Yongjin Chemical Co.,Ltd.,Yongcheng 476600,China)

Based on the application of dry gas seal in the 200 thousand t/a over the hydrogenation cycle compressor of ethylene glycol made by coal fuel, the operation status of the dry gas seal in the plant and the operation effect after the reform are expounded.

dry gas seal; centrifugal compressor;technical transformation

2017-02-27

房 宸(1990—)，男，河南沈丘人，助理工程师，学士，主要从事煤制乙二醇生产。

TQ051.21

B

1008-021X(2017)07-0165-02