随着石油化工、能源工业的发展趋于大型化以及人们安全环保意识的提高, 对各类转动设备轴封的要求也越来越高。以前设备采用的大多数为机械密封, 由于机械密封为接触式密封, 其使用寿命已经不能满足石化企业长周期运行的要求。干气密封的出现, 是密封技术的一次革命, 它具有使用寿命长、无介质泄漏、轴功率消耗低等优点, 因此得到广泛应用。
四川石化有限责任公司270万吨/年蜡油加氢裂化装置采用UOP公司工艺技术, 装置于2014年2月一次开车成功。装置由反应、分馏和脱硫三部分组成, 采用双剂串联一次通过加氢裂化工艺。反应部分采用炉后混油方案, 热高分工艺流程及热高分液力透平;分馏部分采用硫化氢汽提塔, 分馏塔出航煤、柴油方案。装置核心设备是循环氢压缩机, 为离心式筒形压缩机, 压缩机端面密封方式采用干气串联密封系统。但是从其他许多石化企业在使用干气密封系统中, 发生了很多造成干气密封失效的事故, 迫使装置停工, 严重影响装置长周期运行和经济效益。为此有必要对干气密封系统失效的原因进行分析总结。
一、干气密封系统的原理和特点
1. 原理:
干气密封是一种新型的无接触轴封, 是一种螺旋槽端面密封, 其实质是通过气膜来实现润滑的非接触式机械密封。干气密封系统核心原理是动压效应。
干气密封的非接触间隙3~5微米, 由它来密封旋转机器中的气体或液体介质关键是具有压力方向性。外观特征是均匀分布的具有一定数量的浅槽, 由流体动压槽、密封坝、密封堰基本组成。
目前, 干气密封主要用在离心式压缩机上, 也还用在轴流式压缩机、齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件, 随着压缩机技术的发展, 干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。
2. 特点:
以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、低运行维护费用。
二、干气密封系统的操作与维护
干气密封装入机组后, 对其调整的手段相当有限。操作、维护上应严格按照操作使用说明书要求对关键点做好监测、记录、巡检, 从而保证密封的高寿命、高可靠性。如表1。干气密封系统在投用中一定要坚持以下原则 (避免反压及可能的潜在气体污染) ,
开机:先投干气密封系统, 再投机组润滑油系统。其中密封控制系统先投用一级密封气, 再投用二级密封气。隔离气投用顺序无限制。
跑油阶段:如果机壳内不带压, 一级密封气, 二级密封气都可以关闭, 只需通入隔离气即可。
停机:先停机组润滑油系统, 当判断机组油系统安全且无热油雾时, 再停隔离气, 停二级密封气, 最后停一级密封气。其中如果机壳内带压, 则一级、二级密封气都不可以关闭直至机内无压。
三、干气密封失效的原因
由于干气密封是非接触密封, 因此对气源的洁净、端面的间隙、操作的方向等要求很严格。以下是对发生干气密封失效的实例归纳总结。
1. 污染原因
经过统计多家单位干气密封系统失效的事故, 总结得出80%以上的密封失效是由密封被污染引起的。如表2。
2. 工艺原因
前置迷宫和中分面:氢气压缩机前置迷宫和中分面被工艺气腐蚀是导致密封被污染的直接原因。经常发生压缩机密封端面被杂质颗粒污染严重, 导致密封完全卡滞。
密封供气系统故障:会直接导致密封被污染, 对于富气压缩机双端面密封会发生内侧密封端面反压, 密封端面可能无法打开。机组密封被严重污染, 机组连锁停机后机组发生反转, 造成密封进一步的损坏。
轴承润滑污染密封:经常多次发生密封进油, 造成油气长时间侵入静环产生泡疤, 静环表面破损。造成此问题的主要原因有:隔离气投用顺序, 误操作;润滑油回油不畅;润滑油喷溅;轴承腔排空不畅等。
长时间低速盘车或低速暖机:在实际使用过程中, 由于工况要求的低速盘车和低速暖机时间较长, 密封无法承受此工况, 导致密封严重损坏。
3. 操作原因
密封反转:离心式压缩机发生反转, 极易造成密封动静环报废, 动环表面严重磨损, 发生热裂, 静环破损。
机组喘振或长时间振动值偏高:严重喘振也容易造成密封报废。
工艺气带液、结焦、聚结:离心式压缩机经常容易发生密封气带液造成密封端面破碎。解决干气密封密封气带液问题的方法主要有:有效的过滤手段;及时排液;保温伴热等。
密封反压:此类问题往往发生在入口压力较低的制冷压缩机组, 如火炬线背压超过密封端面上游压力, 会发生反压, 密封端面无法打开。
结束语
如何才能保证循环氢压缩机干气密封系统长周期稳定运转。一方面要在设计上进行正确的选型, 操作中稳定的机组工况和洁净的密封气源环境, 加强员工的培训, 提早发现问题和隐患。另一方面在工艺上要确保主密封气体进入到密封腔的温度应在露点以上。即通过将主密封气中的饱和烃类进行冷却, 使烃类达到露点析出;再经过气液分离罐进行气液分离、经过滤器进行过滤;再将干净的气体进行加热, 这样高于露点温度的主密封气带液问题完全可以达到解决。从而保证干气密封系统长周期运行。
摘要：四川石化公司270万吨/年蜡油加氢裂化装置核心设备循环氢压缩机, 采用沈阳鼓风机集团公司制造的离心式筒形压缩机, 该压缩机端面密封方式采用干气串联密封系统。本文参考相关企业发生的对干气密封系统在离心式压缩机使用中的失效进行分析, 提出针对性解决问题的措施, 从而保证干气密封系统长周期稳定运转, 以此降低装置的维修成本。
关键词：干气密封,离心式压缩机,失效,分析
