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脱硫泵机械密封的选择
发布时间:2019-07-16

脱硫泵机械密封的选择 
   作为燃煤大国,中国的能源消费中煤炭占70%左右的比例。煤炭消费的80%用于燃烧,燃煤造成的SO2和烟尘排放量能占到排放总量的80%~90%,连续很多年中国SO2排放总量都超过2000万吨,成为世界上最大的SO2排放国家。在“十一五”规划中,党中央明确提出降耗环保的两个硬指标:单位GDP 能耗降低20%;SO2排放量在2005年的基础上削减10%。 
   为了响应国家政策,改善人居环境,很多火电厂都相继采用了一些措施,来降低SO2的直接排空。其中许多大型火电厂主要采用国外比较成熟的、业绩较多的石灰石/石膏湿发脱硫工艺。就脱硫工艺本身来说,其自身特性决定了对于过流部件和跟它接触的设备具有极强的腐蚀性,特别是碳钢件,因为碳钢制原件在脱硫除尘工艺中容易腐蚀的主要原因是由于带酸性的电解质在潮湿环境引起的电化学腐蚀,相对脱硫泵轴封的选择也尤为关键。

脱硫泵轴封的材料选择及其冲水装置

    由于脱硫泵在电厂脱硫污水的输送过程中,污水浆液中一般含20%~40%的石灰石和石膏等固体,固体颗粒在几十微米至几百微米之间,同时污水浆液中存在的强腐蚀性的H2SO4、HCl、HF 酸等强酸性废液,基本上说污水的pH 值在4.5~6.5之间,由于在输送像这样苛刻的既含有固体颗粒磨蚀介质,又含有酸性腐蚀性介质,这就要求我们在选用泵体密封的时候一定要慎重选择密封材料和密封形式。

    一般情况下可以选择最常用的机械密封和填料密封,但是使用这两种密封形式又各有优缺点,例如在选用机械密封时如果配套的冲洗装置跟不上,机封的使用效果就比较差,维修成本太高并且因此造成的停工处理时间较长,同时污水中的介质象Ca(OH)2等在接触空气中的CO2以后容易结晶或者沉淀附着在动环和净环之间的密封面上,造成密封损坏乃至失效。

    而选择填料密封带简单的冲洗水装置特点如下:如果跟填料接触的轴段的硬度和粗糙度达不到一定的要求,经常会发生填料段被磨出一个深沟。所以提高轴段的硬度是解决泵体密封保证泵良好运行的一个关键因素。如果在这种工况下选择填料密封,对于填料轴段的硬化和表面粗糙度要求较高。

    但是在这两种方式里面,一般首选机械密封来实现泵体的密封,主要是为了尽可能小的减小泵的泄漏,毕竟这种脱硫污水的腐蚀性是比较强的,相比较来说填料密封的泄漏比机械密封的泄漏量要大,而泄漏出来的介质会对设备使用现场带来不必要的麻烦。对于机械密封材质的选择,按照机械密封的动环、静环、辅助密封、弹簧以及其他零件材料的次序,我们建议选择Sic-Si 反应粘合碳化硅、Sic-Si 反应粘合碳化硅、三元乙丙橡胶、Hast.C4、 Hast.C4。机械密封的结构形式可以根据泵型号的不同,可以选择单端面机械密封、双端面背靠背机械密封和集装式机械密封都可以。对于机械密封冲洗方式,我们选择API 682 SEAL FLUSH PLAN PLAN 2方式进行冲洗。

脱硫泵机械密封选择

    大型脱硫循环泵主要用于火电、石油化工、钢铁行业的大型脱硫系统。随着工业发展, 国内火力发电厂发展迅速, 其中大型火力发电厂共有500多家, 燃煤排放的二氧化硫不断增加, 连续多年超过2000万t,致使我国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。国家产业政策对环保的要求越来越严格, 特别是火电行业对脱硫系统实行在线检测, 减少SO2的排放。脱硫系统中用泵输送含脱硫渣浆的介质日益增多, 给脱硫泵提供了广阔的市场和良好的发展机遇。机械密封是重要的流体密封技术之一, 具有密封性能良好、使用方便、主机磨损少、抗振性强等优点, 广泛用作各类泵的密封装置。

    脱硫系统含固体颗粒浓度和氯离子浓度较大, 采用普通结构的机械密封难以达到使用要求。目前国外在脱硫泵上使用的机械密封主要为国外某公司生产, 由于脱硫介质的腐蚀性和磨损冲刷等特殊工况条件,该公司机械密封采用SiC-SiC配对, 其耐磨性和耐腐蚀性, 以及自润滑能满足使用要求。国产脱硫泵所用的机械密封结构和材质, 大多数从国外引进。

    国外脱硫泵机械密封动、静环, 采用整体SiC-SiC的摩擦副配对形式, 有优良的耐磨性、低的摩擦因数、高的硬度和耐腐蚀性能, 是国内外机械密封厂家首选的材料。这种配对形式在国外的脱硫循环泵上运行状况良好, 使用寿命大都能维持一年以上, 这得益于国外的脱硫循环泵在叶轮曲线设计及工艺上有独到之处, 密封腔体的气蚀现象及抽空现象比较少或者说根本就没有, 这就使机械密封能在浆液润滑的情况下运行, 机械密封的寿命就得到了保障。

    但国产脱硫循环泵在刚开始启动时, 由于处于大流量、低扬程状态, 泵的密封腔体容易出现负压现象, 即通常所说的“气蚀”现象, 会引起振动、冲击。再加上脱硫循环泵是采用联动起动, 容易形成“气锤”现象, 会加剧对机械密封的冲击作用; 随着泵的振动, 轴向窜动也会加剧, 在这两大因素作用下, 极短时间内容易出现机械密封的动、静环脆裂现象(断裂), 使机械密封在泵启动时失效。

    针对上述问题, 需要采取的技术措施, 一是提高密封装置的整体强度, 使其在泵启动时具有较强的抗冲击和抗振动能力; 二是减缓泵启动时的振动和冲击力。

    所以在设计脱硫循环泵机械密封上建议采用橡胶L形垫镶嵌YWN12 (新型Ni基硬质合金, 耐腐蚀性能好), 并采用YWN12/YWN12的摩擦副形式, 这样解决了机械密封既要耐腐蚀又要耐磨损的问题, 提高了动、静摩擦副的强度, 增强了泵启动时密封装置的抗冲击和抗振动能力。