冷凝液泵機封沖洗水系統技術(shù)改造簡(jiǎn)介
中原大化集團公司合成氨裝置中,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)送往后續設備。該泵屬水平剖分雙級離心泵,兩端密封為機械密封,機封冷卻水由泵出口引入自沖洗,380Ｖ、11ｋＷ電動(dòng)驅動(dòng),由日本大晃機械株式會(huì )社設計制造。
1 運行情況
03Ｐ001泵在合成氨裝置投運后,運行情況比較穩定,機封使用壽命在1年左右(略偏短)。但是,在兩端機封實(shí)施國產(chǎn)化后,運行過(guò)程中經(jīng)常出現機封泄漏現象,不得不停車(chē)對其更換,機封的使用壽命不足半年。僅1999年一年就更換了4套機封,對機封解體檢查發(fā)現,靜環(huán)密封面磨損嚴重,在道道環(huán)狀深槽。在運行中無(wú)法滿(mǎn)足密封要求時(shí),由小到大發(fā)生泄漏,最后不得不停機更換。機封沖洗冷卻水換熱器的換熱管表面結垢嚴重,半年左右要對該冷卻器清理一次,以提高換熱能力。因盤(pán)管加工質(zhì)量不高,加上檢修清洗次數過(guò)多,造成盤(pán)管表面多處不斷出現裂紋,經(jīng)多次補焊后,已無(wú)法徹底修復,不能滿(mǎn)足正常的冷卻需要,對盤(pán)管進(jìn)行了整體更換。
2 機械密封泄漏原因分析
國產(chǎn)機封投運后的使用情況并不理想,運行幾個(gè)月后便出現泄漏,并逐漸增大,最后不得不停機更換,雖經(jīng)反復試驗,使用效果仍然不理想。經(jīng)分析研究認為,造成機封泄漏的原因主要有以下幾個(gè)方面:①機封由國內制造后,均因材料的制造工藝水平、機封的制造工藝水平等因素,距國外知名廠(chǎng)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,該泵的負荷需要隨時(shí)調節,汽化現象時(shí)有發(fā)生,且時(shí)有輕微異常振動(dòng)出現,這些因素都能加劇機械密封靜環(huán)密封面的異常磨損,并使密封面錯位貼合不嚴,產(chǎn)生間歇泄漏。③機械密封的冷卻沖洗水從該泵出口引入,其間由一臺雙盤(pán)管式換熱器進(jìn)行冷卻,采用供水廠(chǎng)循環(huán)冷卻水。對該泵的循環(huán)冷卻水系統研究后發(fā)現,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)入機封沖洗水冷卻器,產(chǎn)生節流,冷卻水量明顯偏少,加上冷卻器清理頻率較高,始對冷卻器換熱能力產(chǎn)生懷疑。對其換熱能力進(jìn)行校核計算后發(fā)現,經(jīng)冷卻后的機封沖洗水溫度在80℃左右,與實(shí)測值吻合,高于機封沖洗水溫度要求的高限60℃,運行中考慮到換熱管表面容易結垢,機封沖洗水的實(shí)際溫度還要高。沖洗水溫度的提高,必然導致機封靜環(huán)的強度下降,耐磨性隨之降低,使用壽命縮短。
3 技術(shù)改造措施
從工藝操作和機械密封的制造水平這兩方面來(lái)講,提高的空間不大,因為操作工況不可能有大的改善,而國內廠(chǎng)家的制造水平短時(shí)間內不可能有很大的提高。所以,應從提高機封沖洗水冷卻器的換熱能力著(zhù)手,降低冷卻沖洗水的溫度,改善機械密封運行條件。2000年3～4月,對冷凝液泵的冷卻水系統進(jìn)行校核、設計和改造。對換熱器的換熱面積校核后發(fā)現,130℃的冷凝液如果要達到冷卻沖洗水溫度最高不超過(guò)60℃的標準,需要換熱面積為1 32ｍ2,而換熱器的換熱面積只有0.86ｍ2,無(wú)法滿(mǎn)足要求。
改造設計思路是:①按照冷卻沖洗水溫度達到40℃考慮,增加一臺換熱面積為0.76ｍ2的盤(pán)管式換熱器,對機封沖洗水進(jìn)行預冷卻,通過(guò)調節循環(huán)冷卻水量,來(lái)控制機封沖洗水溫度?？紤]到在冷卻水進(jìn)入機封時(shí),有一個(gè)5ｍｍ的節流孔,增加一臺換熱器后,對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(lái)后再匯合進(jìn)入19.05ｍｍ回水管,消除節流。兩臺換熱器之間的循環(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排氣閥,以便開(kāi)車(chē)時(shí)排氣和產(chǎn)生汽化后排氣,改善運行操作條件。冷凝液泵改造前后流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)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,至今已連續運行一年多了,運行狀況正常,兩端機封使用情況良好,沒(méi)有發(fā)生泄漏現象。機械密封冷卻沖洗水溫度在45℃左右,滿(mǎn)足機封的運行需要,預計機封的使用壽命在2～3年之間。一年多來(lái)沒(méi)有對冷卻水換熱器進(jìn)行清理,延長(cháng)了換熱器的使用壽命,維護工作量幾乎為零,滿(mǎn)足了工藝生產(chǎn)的需要。經(jīng)此改造,冷凝液泵機封的國產(chǎn)化工作取得了初步的成功,備品備件的消耗大為降低,維護和檢修的工作量大大減少,經(jīng)濟效益顯著(zhù)。