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煙氣脫硫循環泵機封的選擇探究
煙氣脫硫循環泵機封的選擇探究
[來源：未知]??? [作者白云泵業]??? [日期：2016-11-16 14:16]??? [熱度：]
高井熱電廠脫硫工程吸收塔循環泵機械密封頻繁損壞，嚴重地影響了機組的安全穩定運行。且檢修費時費力，增加了運行成本，降低了脫硫設備的投入率。為此討論對循環泵葉輪改進的技術途徑，并介紹改進的效果。
隨著國民經濟和社會的發展，我國對于電力的需求持續穩定地增長，尤其是燃煤電廠排放的SO 2等有害氣體，對于全球氣候變暖、酸雨等影響很大。隨著相關法律和法規的公布和實施，人們對環境保護的意識進一步加強，煙氣脫硫工程迅速地在我國的燃煤電廠普及開來。“十一五”期間，我國安排用于治理SO 2排放的資金達1 000 億元以上，2010 年左右,將是我國治理SO 2 排放的迅速發展時期，數百家燃煤電廠將增建煙氣脫硫工程，其中主要是石灰石2石膏法濕式煙氣脫硫技術( Flue GasDesulfu rizat ion) ，人們通常簡稱FGD 工程。
石灰石- 石膏法濕式煙氣脫硫工程其基本原理就是石灰石漿液和SO2在吸收塔中反應，生成石膏(CaSO4·2H2O ) 從而降低了煙氣中SO2的含量，達到脫硫之目的; 因此，輸送石灰石漿液就成為FGD 工程的關鍵流程，吸收塔循環泵就是輸送石灰石漿液的主要設備。
1、FGD 工程對吸收塔漿液循環泵機械密封的要求
由于吸收塔循環泵在FGD 工程中的關鍵作用，對配套機械密封的要求也是極其嚴格的，本文針對FGD 工程的特點對循環泵和機械密封做一些初步探討。對于幾乎所有FGD 工程來說，對吸收塔循環泵的要求大都有如下的幾個特點:
(1) 石灰石漿液一般重量濃度為10%～ 20%的石灰石、石膏，pH 為4～ 6，氯離子含量為20 000～ 25 000×10- 6，因此，對泵的過流部件及機械密封要求既要耐磨損又要耐腐蝕。
(2) 泵輸送的漿液溫度較高，富含汽泡，含有大量固體顆粒，對泵的汽蝕性能和機械密封有很高的要求。
(3) 不間斷連續工作時間大于8000 h，因此對泵的可靠性要求很高。
(4) 要求泵有較高的工作效率，可靠穩定的運行，機械密封不需要冷卻水和沖洗水，盡可能降低運行成本。因此，各循環泵的生產廠家都將不得不圍繞這些要求設計制造自己的產品來滿足市場的需要。不能適應這些要求的廠家，將會很快被市場淘汰，目前，FGD 工程的循環泵普遍采用了單端面、不加沖洗水結構的集裝式機械密封。
2、設計FGD 工程循環泵時應注意的問題
隨著改革開放的不斷深入，世界上各具特點的技術涌入我國，工程實踐中，出現了各種各樣的問題，特別是國內泵生產商就更面臨比較復雜的局面。就機械密封來說，連續出現問題，造成巨大損失的情況出現不少，甚至在部分電廠，又出現了不得不重新回到加沖洗水的機械密封的老路上來。早在20 多年前，國外一些著名的大公司就已經注意到，在FGD 工程中，循環泵輸送漿液的溫度較高，富含汽泡，并且含有大量固體顆粒。由于漿液中的汽泡擠壓破裂，造成特殊的振動和破壞機械密封的潤滑膜，影響泵的安全運行。因此，在設計FGD 工程循環泵時，采取了一些特殊的措施，針對機械密封(見圖1) 的工作環境，在設計FGD 工程循環泵時采取了以下幾個措施。
圖1 一種典型的FGD 工程吸收塔循環泵的機械密封區域結構示意圖
(1) FGD 工程的漿液中含有大量汽泡。由于機械密封區域在泵腔中的壓力較低，汽泡容易在機械密封處聚集，破壞機械密封的潤滑膜。為保證機械密封不會干運轉，在葉輪輪轂上開設排氣孔。
(2) 葉輪后蓋板增加副葉片，盡可能避免介質中的固體顆粒進入機械密封腔。
(3) 結構設計可使泵腔中的漿液易于排空。
(4) 結構設計要盡可能地保證機械密封的充分潤滑和充分冷卻。
3、吸收塔結構對漿液循環泵機械密封的影響
吸收塔位于FGD 工程的心臟部位，是進行脫硫(化學反應) 的大容器，因此，吸收塔的布置對循環泵的可靠運行至關重要。最近幾年在我國相繼運行的一些燃煤電廠FGD (圖2 為部分美國技術) 工程中連續出現循環泵機械密封損壞的情況，北京高井熱電廠2、3 號FGD 共6 臺循環泵在試運時全部發生了機械密封損壞的現象。拆檢后的情況可證實，這些機械密封都是經過干磨損后破裂的。這一讓人驚訝的現象引起了人們的高度重視，各相關公司和廠家組織了大規模的調研，現在已經基本上可以判定問題之所在。這些工程的吸收塔結構與我國已經運行的另一部分FGD (圖3 為部分歐洲技術) 工程有很大的不同。這些工程都具有幾乎相同的以下幾個特點：
(1) 吸收塔中進入到循環泵中的補氣量超過部分歐洲技術FGD 工程正常設計值的2 倍以上。
(2) 氧化風機的排氣口直入到吸收塔的進口位置與循環泵的吸入口同樣的水平線，甚至更低。
(3) 在循環泵的吸入口靠近吸收塔內部分布有多個攪拌器攪拌。
圖2 部分美國技術FGD 吸收塔結構示意圖
圖3 部分歐洲技術FGD 吸收塔結構示意圖
具有以上特點的吸收塔漿液循環泵系統，從泵的吸入口進入泵腔中的氣體將遠遠高于那些來自歐洲的技術系統。這些氣泡如果不能及時排出將很容易在機械密封腔中產生聚集，破壞機械密封的潤滑膜?，F在的FGD 循環泵，動靜磨擦副普遍采用了碳化硅(SiC) 材料，這種材料的機械密封有其非常突出的優點，就是材料硬度高，耐磨損程度強; 易于加工，加工精度高，密封效果好; 散熱快，穩定性好。但其材料也非常脆，在潤滑膜不連續時，磨擦副處的溫度增高，會在短時間內使碳化硅(SiC) 密封環破裂，造成機械密封損壞。
4、解決問題的途徑
針對部分美國技術吸收塔結構與一些循環泵不匹配，造成循環泵在運行時機械密封頻繁損壞的現象，有兩種解決問題的方法。第一種是對吸收塔結構進行修改，如管路系統，吸收塔內含氣量重新配置等，這一方法涉及面廣，牽扯到整體脫硫技術，是極難改動的。第二種是從循環泵本身著手,包括更改葉輪輪轂通氣孔和更改機械密封型式,更改機械密封型式涉及的技術可行性，投入的資金及工作量都會是很大的。如采用帶沖洗水或冷卻水的機械密封，將使系統復雜，并增大工程造價和運行成本。KSB 德國工廠對此問題進行了專門研究，并提出了一個可行的最簡單、最經濟有效的方案，就是增加葉輪輪轂處的通氣孔數量并加大通氣孔直徑。最大限度地改善機械密封腔中流體的流動狀態，最大可能地破壞機械密封腔中可能產生的集氣現象。目的就是最大可能地使機械密封腔中的汽泡回流到泵的進口流道中去，避免機械密封干運轉的危險。
北京高井熱電廠2、3 號FGD 共6 臺循環泵在增加葉輪輪轂處的通氣孔數量并加大通氣孔直徑的技術處理后。全部經過了8000h 以上的連續穩定運行，沒有發生一臺機械密封損壞的情況。
5 結束語
燃煤電廠FGD 工程吸收塔漿液循環泵由于其在工程中的關鍵作用，對泵用機械密封要求很高，特別是在無沖洗水和冷卻水的情況下就更是一個考驗。機械密封損壞的原因很多，本文僅介紹了在FGD 工程前期設計、設備選型過程中對吸收塔的結構布置與漿液循環泵的運行工況匹配問題考慮不周，造成機械密封損壞的原因和解決方案。
此外，為保證吸收塔漿液循環泵連續穩定運行，避免機械密封損壞，使燃煤電廠FGD 正常穩定投入，還要對用戶的使用提幾點建議:
( 1) 要盡可能地減少漿液中的雜質，特別是膠皮碎片，纖維等可能導致堵塞通氣孔的雜質。
(2) 要求停泵后對泵腔進行充分沖洗。
(3) 每次拆檢循環泵，都要認真清理通氣孔。
關鍵字：循環泵機封,脫硫循環泵
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