激冷水泵机械密封螺旋套的优化

强世爱

(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)

0 引言

气化车间采用国内自主创新的HT-L 粉煤加压气化技术，利用内蒙古当地煤为原料，经过磨煤机研磨、热风炉干燥、粉煤加压及进料送往气化炉，粉煤与气化剂(氧气和水蒸汽)在气化炉内反应生成为以CO 和H2为主要成分的粗合成气，再经过热量回收、湿法洗涤、除尘等初步净化处理过程制备出压力为3.78MPaG、温度为200.42℃，送往下游工段，气化炉激冷室激冷环冷却由激冷水泵将激冷水打入冷却。

1 激冷水泵改造具体情况

气化激冷水泵是气化炉激冷环冷却的关键设备，激冷水泵配有高压机械密封，在介质内含有固体颗粒时，机械密封很容易因操作不当而损害坏，运行前请确保冷却水和密封冲洗水流畅，密封冲洗水压力高于泵压力(4.2～4.8)MPa，适用于带颗粒液体介质所带来的问题是对过流部件和机械密封冲刷腐蚀严重，针对这种情况，该泵配有原始自密封形式的机械密封，因介质内含有固体颗粒，机泵在运行时机封水冷却后，进入机械密封，颗粒长时间积累至密封腔内，导致机械密封频繁损坏，影响机泵稳定运行，严重时因激冷水泵流量过低造成激冷环烧坏，为进一步稳定机泵运行，延长机械密封的使用寿命，保证激冷水泵长周期稳定运行，必须对项目进行改进升级。

1.1 改造思路

为保证激冷水泵长周期运行，我们就要使机封内腔干净无渣质，在机泵原有的基础上，取消机泵自密封装置，将机械密封改为外部冲洗水压力密封形式，在机泵原有机封密封接口引入高压密封水，高压密封水压力大于机泵内腔密封水，密封水将泵腔内介质颗粒冲入泵腔，由机泵密封水一起打入激冷水环，由于自密封机封螺旋套结构形式有内部流向外部，外部引入高压密封水无法打入泵腔内部，经和机封厂家沟通协商，在价格不变的基础上，将机械密封螺旋套改为由外部流入内部密封形式，外部压力高于内部压力，高压工艺水冲洗机械密封，使机械密封保持干净，达到长期运行状态。

1.2 改造前激冷水泵机械密封工艺流程

介质从密封腔经泵送环泵送出来以后，流经冷却器，被冷却器冷却以后，流回到激冷水泵密封腔中，然后，在机械密封端面处，对密封进行冲洗和冷却，这种流程属于自冲洗类。冲洗线上不设切断阀门。这有三个作用：一是采用了循环冷却，这样需要冷却的面积会相对较少；二是这样做可以改善密封端面液膜的性能；三是可以大幅降低密封腔的工作温度，这样就可以大大降低辅助密封材料要求，如图1 所示。

图1 改造前激冷水泵机械密封工艺流程图

1.3 激冷水泵流程

激冷水泵流程示意图如图2 所示。

1.4 改造前机械密封组成

改造前机械密封如表1 所示。

图2 激冷水泵流程示意图

1.5 本次改造方案

将机械密封自密封改为由外部冲洗高压密封水，高压密封水压力高于激冷水泵介质，将原有机械密封自密封改为外部冲洗，是将螺旋套自密封流道改为由外部水冲洗流道，用高压密封水冲洗，外部压力高于内部压力，高压工艺水冲洗机械密封，使机械密封保持干净，达到长期运行状态。

本次改造机械密封螺旋套投资0 万元。

本次改造预期达到的目标：机械密封每半年更换一次，保证激冷水泵长周期的稳定运行。

1.6 技改前后机械密封运行对比

集装式机械密封螺旋套在改造之前，由于激冷水介质内含有微量颗粒，机械密封水有泵腔向外流动，外部高压密封水无法进入泵腔，对机械密封无法形成有效的冲洗，导致机封内部含有颗粒物，机封平均运行周期一个月。造成了激冷水泵频繁倒泵。

集装式机械密封螺旋套改造后，螺旋套留到有外部改流向内部，外部高压密封水压力高于泵腔内压力，密封水形成流动状态，对机械密封动静环有效的冲洗，使机封始终保持干净状态，机封的使用寿命增加到半年，较之前机械密封运行状态明显好转。

技改前后工艺流程实物如图3、4 所示。

图3 技改前图片

图4 技改后图片

1.7 技改后机械密封运行情况

螺旋套耐改造安装后，效果明显，激冷水泵运行稳定，机械密封使用周期可达到半年的运行周期，保证了激冷水泵的稳定运行，保证了激冷水流量的稳定，有效的改变了气化炉因激冷水流量的不稳定而造成停车事故。

螺旋套安装后达到了技改目标。

2 技术创新点

外冲洗是一种控制温度、延长机械密封寿命的有效措施。冲洗目的在于带热量、控制密封腔温度，防止液膜汽化，改善润滑条件，防止干运转、杂质集积、介质聚合结焦和气囊形成。当机械密封需要内冲洗时，而泵送介质含有颗粒，或介质温度过高、容易气化，当来自外部冲洗对密封有损老坏时，当来自外部冲洗是利用外来的冲洗液注入密封腔内进行冲洗，保证机封内腔干净。

3 结语

机械密封广泛应用于电厂、冶金、石油、化工企业工业泵，随着工业企业流程化、自动化水平的不断提高，设备稳定性、可靠性显得尤为重要。据统计60%机械设备非计划停车事故与密封故障造成泄漏有直接联系，密封性能已定机械产品质量的一个重要指标。随着密封技术水平的不断提高，机械密封技术以其性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低，无需经常检修，应用于冶金、石油、化工业工业泵中。