曹會敏

(河南煤業(yè)化工集團鶴煤化工分公司 河南鶴壁 458000)

干氣密封是20世紀60年代末期從氣體動壓軸承的基礎上發(fā)展起來的一種新型非接觸式密封，即利用流體動力學原理，通過在密封端面上開設動壓槽以實現(xiàn)密封端面的非接觸運行。隨著干氣密封技術(shù)的日益成熟，其應用范圍越來越廣。河南煤業(yè)化工集團鶴煤化工分公司600 kt/a甲醇裝置中的3臺離心式壓縮機軸兩端均安裝了兩級雙面干氣密封和油氣隔離氣密封，但由于裝置自身原因，會出現(xiàn)干氣密封氣源壓力過低或中斷的現(xiàn)象，造成干氣密封損壞，給裝置運行帶來很大的危害。為此，對干氣密封氣源系統(tǒng)進行了改造。

1 干氣密封系統(tǒng)

為了防止缸體內(nèi)有害氣體外漏，在3臺離心式壓縮機軸兩端安裝了兩級雙面干氣密封和油氣隔離氣密封,其中一級密封氣體在開停車過程中采用來自界區(qū)外的6.10 MPa(表壓，下同)高壓氮氣，正常運行時采用壓縮機高壓段排出的工藝氣體作為密封氣。密封氣經(jīng)密封氣過濾器過濾、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥將壓力穩(wěn)定在高于平衡管壓力以上，再經(jīng)流量計調(diào)節(jié)流量后進入壓縮機兩側(cè)的一級密封端面，在密封面上形成密封氣膜。一級密封氣絕大部分經(jīng)機組梳齒密封進入機組內(nèi)，阻止壓縮機內(nèi)的工藝氣體外漏；少量的一級密封氣經(jīng)密封端面泄漏至一級密封排氣腔，與二級密封氣混合后送火炬系統(tǒng)。

二級密封氣采用壓力為0.45 MPa左右的氮氣，經(jīng)密封氣過濾器過濾、自勵式調(diào)節(jié)閥控制壓力在0.40 MPa左右后分4路進入各密封管線，其中：2路作為二級密封氣經(jīng)流量調(diào)節(jié)器后進入軸兩端的二級密封腔，然后大部分二級密封氣經(jīng)中間迷宮密封與一級密封泄漏氣混合后引出至安全處放空，少量二級密封氣經(jīng)二級密封端面泄漏后引至外部安全處放空；另2路氣體進入壓縮機兩端油氣隔離室，一部分經(jīng)后置密封的前端與二級密封端面泄漏的氣體混合并引至安全處放空，其余經(jīng)后置密封的后端通過軸承回油放空點就地放空。引入隔離氣的目的是阻止?jié)櫥陀蜌膺M入干氣密封系統(tǒng)。

3臺離心式壓縮機所用二級密封氣均來自低壓氮氣管網(wǎng)，從管網(wǎng)再分別送至各干氣密封系統(tǒng)。

2 密封氣源存在的問題及危害

(1)密封氣由低壓氮氣管網(wǎng)送往壓縮機組界區(qū)閥前，裝置正常運行時，因前系統(tǒng)用氣量非常大，導致密封氮氣管網(wǎng)壓力從0.50 MPa降至0.18 MPa，再送往3臺機組使用時的壓力會更低。如果機組運行期間低壓氮氣壓力過低，將引起二級密封動靜環(huán)損壞，此時需短停更換備用干氣密封。而更換備用干氣密封至少需要2 d，氣化裝置生產(chǎn)的有效氣體只能送火炬系統(tǒng)，由此造成的經(jīng)濟損失約627萬元。

(2)前工序空分裝置出現(xiàn)異常時，低壓氮氣管網(wǎng)中斷供氣，3臺機組必須緊急停車。低壓氮氣管網(wǎng)恢復正常供氣后至機組運行穩(wěn)定需耗時8～10 h，氣化裝置生產(chǎn)的有效氣體只能全部送火炬系統(tǒng)，由此造成的經(jīng)濟損失約126萬元。

3 改造方案

經(jīng)多方面分析論證，對干氣密封氣源系統(tǒng)進行了如下的改造：原設計低壓氮氣管線壓縮管廊處的管徑為DN 100 mm，從管廊引至3臺機組的管徑為DN 25 mm，管徑過小是機組密封氣源壓力低的主要原因，故決定將DN 25 mm管線更換為DN 100 mm；因前工序不穩(wěn)定因素較多，系統(tǒng)無法維持穩(wěn)定運行，故決定將廢舊的壓力容器移至機組附近并作為壓縮機干氣密封用氮氣的穩(wěn)定氣源儲罐，具體方案如圖1所示。

圖1 氣源改造工藝流程

氮氣儲罐進口管線的管徑為DN 25 mm，與6.10 MPa高壓氮氣管線相連并配置減壓閥，閥后壓力3.80 MPa。氮氣儲罐設計壓力4.40 MPa，其出口與機組低壓氮氣管網(wǎng)相連并設有安全閥和減壓閥，減壓后氮氣壓力為0.30 MPa。當?shù)蛪旱獨夤芫W(wǎng)壓力低于0.30 MPa時，氮氣儲罐自動向系統(tǒng)補充氮氣， 保證管網(wǎng)有穩(wěn)定的氣源壓力。外界低壓氮氣管線上安裝有止逆閥，即使出現(xiàn)整個系統(tǒng)低壓氮氣供應中斷、空分裝置跳車等緊急狀況，氮氣儲罐也能維持穩(wěn)定的氣源壓力，可保證機組繼續(xù)正常運行約4 h。

4 結(jié)語

改造方案實施以后，低壓氮氣壓力可以達到0.32 MPa，能很好地滿足機組干氣密封用氣壓力要求；在前系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，外管網(wǎng)氮氣壓力為0.10 MPa，但氮氣儲罐能提供穩(wěn)定的氣源，保證機組氮氣管網(wǎng)壓力為0.30 MPa，可確保干氣密封不受損壞；在前工序短停時，機組運行正常，甲醇裝置可縮短開車時間3～4 h，降低了設備維修成本，為公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。