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脫氫氰酸塔釜液泵P-1l8，原選用PLAN11+PLAN52輔助密封沖洗方案，但是由于機封結(jié)構(gòu)和沖洗回路的缺陷，密封效果不盡人意，經(jīng)常出現(xiàn)劇毒介質(zhì)外漏的情況，不僅不符合HSE相關(guān)規(guī)范，還給環(huán)境和維護人員帶來一定的安全隱患。根據(jù)實際需要和相關(guān)標準，對比國內(nèi)相關(guān)裝置該位號機泵的密封沖洗方案，提出優(yōu)化運行措施，解決了原來的機封機構(gòu)缺陷和沖洗弊端，保證了裝置的長、穩(wěn)、滿、優(yōu)、安運行。 一、前言 某大型石化公司先后建設(shè)了多套丙烯腈裝置，成為國內(nèi)主要丙烯腈生產(chǎn)基地。最新建設(shè)的丙烯腈裝置脫氫氰酸塔釜液泵P-l18，出口壓力0.3～0.4MPa，工作溫度75℃，輸送介質(zhì)為含少量極度危害介質(zhì)的劇毒丙烯腈（沸點77.3℃），介質(zhì)的特殊性質(zhì)決定了其零泄漏的基本工作工藝要求。 二、故障現(xiàn)象 P-118泵為國際知名流體機械公司的進口離心泵，原裝軸封選用約翰克蘭5620P型集裝機械密封，采用Plan11+PLAN52輔助密封沖洗方案（見圖1、圖2）。  Plan11+Plan52方案，是串聯(lián)式機械密封，前一道密封靠泵送介質(zhì)本身去沖洗，后一道采用密封液沖洗，當(dāng)?shù)谝坏烂芊庑孤r，會泄漏到后面一道密封中，隨之Plan52虹吸罐中液位升高，壓力也隨之升高，壓力開關(guān)隨之報警，總之Plan52就是前面Plan11一道保護性的密封，使泵運行更可靠。通過逆向工程國產(chǎn)化，曾用過彈簧串聯(lián)機械密封和波紋管面對面雙端面機械密封，但是使用效果都不好。 先后曾經(jīng)出現(xiàn)以下問題： ?。?）密封采用循環(huán)水，潔凈度不夠 不管彈簧還是波紋管密封，外側(cè)密封都是軟對硬的端面配對，一旦雜質(zhì)進入密封端面，會使摩擦副受損，導(dǎo)致密封失效。另外如果從第一道密封泄漏介質(zhì)具有聚合的特性，雜質(zhì)可能會加劇介質(zhì)聚合，聚合物會影響機封的使用性能。 ?。?）摩擦副散熱效果不好 以前波紋管失效密封曾發(fā)現(xiàn)金屬變色問題，這應(yīng)該是溫度過高所致。波紋管機封安裝的徑向尺寸太?。ㄐ∏幻芊猓?，無法設(shè)計將緩沖液引向機封端面的導(dǎo)流及泵送循環(huán)結(jié)構(gòu)，緩沖液起不到帶走摩擦熱、攪拌熱的降溫作用。 ?。?）循環(huán)管路不暢，循環(huán)效果不好 彈簧串聯(lián)密封的外側(cè)密封靠泵送環(huán)帶動緩沖液循環(huán)帶走熱量，泵送環(huán)產(chǎn)生的壓頭有限，循環(huán)管路的管徑細小產(chǎn)生的程阻大，會導(dǎo)致緩沖液循環(huán)不暢，甚至不循環(huán)，起不到給密封循環(huán)降溫的作用。 三、優(yōu)化方案 1.采用PLAN54密封方案 參考早期建設(shè)的同類裝置，P-l18位號泵的軸封密封采用PLAN54輔助沖洗方案，此方案為加壓雙端面密封系統(tǒng)，機封采用STB35A背靠背接觸式濕式波紋管密封，如圖3所示。  該方案從外部引入四效廢水處理后的廢液作為封水。封水從機封沖洗人口進入，然后從出口回流到封水系統(tǒng)中，給機封提供冷卻、清潔、沖洗。封水的壓力高于內(nèi)部密封所承受的壓力0.15MPa，這就會導(dǎo)致小部分的封水泄到被輸送的介質(zhì)中去，但是此部分量很小，可以忽略不計，但是在實際的使用過程中，常常出現(xiàn)介質(zhì)外露和封水大量內(nèi)漏的情況。 原因有兩部分造成： 1）密封與泵腔相連的泵腔側(cè)，空間狹小，介質(zhì)流速低，給介質(zhì)聚合提供一定的物理環(huán)境。而聚合后的固體顆粒導(dǎo)致O形圈和補償機構(gòu)出現(xiàn)故障。給機泵P-118的機封密封面帶來致命的損傷。 2）機封沖洗水在機泵外部是個巨大封水循環(huán)系統(tǒng)，為所有的Plan54沖洗方案機泵提供封水，系統(tǒng)內(nèi)有一臺離心泵P-545集中提供循環(huán)動力，這就造成供給壓力恒定，而封水系統(tǒng)中的其他機泵密封腔壓力卻不同，不能滿足所有的阻封液的壓力都高于內(nèi)部密封所承受的壓力0.15MPa。這樣高壓密封腔內(nèi)的介質(zhì)常常會由于工藝波動，而串入封水系統(tǒng)，進而造成整個封水系統(tǒng)的污染和管道阻塞；低壓密封的封水內(nèi)漏后，由廢水處理裝置產(chǎn)生的封水（非潔凈水）就會污染工藝系統(tǒng)。 基于以上兩個原因的合力作用使得封水大量進入介質(zhì)當(dāng)中，影響介質(zhì)的工藝指標和浪費大量的封水。由于封水系統(tǒng)的龐大，這種泄漏的發(fā)現(xiàn)常常之后很長時間，一旦封水管路被污染堵塞到一定程度，介質(zhì)就會經(jīng)過兩道密封面泄漏到大氣當(dāng)中，造成環(huán)境的污染和人員中毒的安全事故。在實際的使用過程中，也經(jīng)常出現(xiàn)介質(zhì)外泄漏的情況，給維護人員帶來了很大的安全隱患。雖然在一定程度上可以比原來減少泄漏頻次，但基于以上安全環(huán)保和工藝指標要求，新建丙烯腈裝置該位號機泵不宜再采用PLAN54密封方案。 2.采用雙端面干氣密封方案 1）雙端面干氣密封采用工業(yè)氮氣或工藝儀表風(fēng)作為阻封介質(zhì)，用氣體阻塞替代傳統(tǒng)的液體阻塞，氣體外漏后對環(huán)境無任何污染；氣體壓力高于密封腔介質(zhì)壓力0.1～0.2MPa，可保證工藝液體介質(zhì)實現(xiàn)零泄漏。 2）干氣密封輔助系統(tǒng)中過濾精度為1μm的精密過濾器，可確保通入密封腔中的氣體潔凈、無任何雜質(zhì)。 3）干氣密封為非接觸式密封，機封工作時產(chǎn)熱少，不需要刻意要求管線及設(shè)置循環(huán)冷卻措施給其降溫就可正常工作。 從以上分析對比內(nèi)容看，此位號機封雖然在技術(shù)上采用干氣密封比接觸式機械密封更具優(yōu)勢，但是干氣密封對工藝操作要求較高，且價格比較昂貴，該密封方案不可?。ㄒ妶D4）。  3.采用PLAN21+PLAN53a密封沖洗方案 為了避免安全事故的發(fā)生或?qū)⑵浣档阶钚?。由于介質(zhì)的沸點為77.3℃，而工作溫度為75℃，自沖洗液進入密封摩擦副后溫度必定高于其沸點，無法形成穩(wěn)定的液膜。決定改變原始設(shè)計，將PLAN11沖洗方案其改變?yōu)镻LAN21沖洗方案。 PLAN21沖洗是介質(zhì)從泵的出口通過限流孔板道、冷卻最后回到泵腔的循環(huán)過程。介質(zhì)沖洗液進入泵腔靠近機械密封端面處沖洗端面，然后穿過密封腔回流到泵腔內(nèi)（見圖5）。  沖洗方案21是所有單端面密封的標準沖洗方案。在方案中，工作介質(zhì)從泵的出口經(jīng)過限流孔板并冷卻后被輸送到密封腔，以便對密封進行冷卻排空密封腔中的空氣和蒸汽。然后流體從密封腔流回道輸送的介質(zhì)中。這種沖洗方案可以清潔機封與泵腔相鄰處的密封腔，加速此腔內(nèi)本來流動量很小的介質(zhì)的流動量，減小了介質(zhì)聚合的可能性。 將PALN52改為PLAN53a沖洗方式， 整個密封輔助系統(tǒng)由緩沖罐、組封液、機封、氮氣壓力源和冷卻系統(tǒng)在組成。組封液從緩沖罐殼程進入機封兩個密封面間的空間，對機封進行冷卻和沖洗，保證了密封腔的潔凈度，裝在機封動環(huán)上面的螺紋環(huán)隨軸一起高速旋轉(zhuǎn)，帶阻封液在回路內(nèi)建立循環(huán)，帶走機封上的熱量。緩沖罐內(nèi)的換熱盤管在冷卻水的作用下又將阻封液控制最佳工作溫度。 持續(xù)不斷供給的氮氣源在減壓閥作用后，保證緩沖罐殼程的壓力長期穩(wěn)定高于被密封介質(zhì)壓力0.14MPa，無論是內(nèi)道密封面出現(xiàn)泄漏后，密封液會在壓力的作用下進入密封腔內(nèi)，還是外端密封液進入大氣中，都會導(dǎo)致緩沖罐液位下降。當(dāng)液位下降到設(shè)定值時，低液位就會報警，穩(wěn)定的壓力源在這段時間內(nèi)保證了密封腔的壓力，使得一段時間內(nèi)介質(zhì)不會泄漏，為處理機封提供了一定的反應(yīng)時間；如果泄漏速率大或者氮氣泄漏，也會導(dǎo)致壓力報警器報警，工作人員可以立即停泵處理，這樣在介質(zhì)剛接觸到第二道密封面的時候，就已經(jīng)掌握其泄漏情況，而且泄漏的介質(zhì)只會進入獨立的緩沖罐，不會進入空氣也不會影響其他的軸封系統(tǒng)。將安全隱患和環(huán)境污染的可能性降到最低。 四、結(jié)語 通過以上三種方案對比可知，采用PLAN21+PLAN53a密封沖洗方案， PLAN21冷卻器只需要做一個溫度套管即可，不但技術(shù)上實現(xiàn)容易，而且費用低廉。該位號機泵在采用第三種優(yōu)化方案后，運行一年未出現(xiàn)泄漏，機封平均壽命達到1年以上，不但保證了裝置的長、穩(wěn)、滿、優(yōu)、安運行，還減少了操作和維護人員的安全隱患，降低了環(huán)境污染的可能性。 |
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