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煙氣脫硫循環(huán)泵機(jī)封的選擇探究
煙氣脫硫循環(huán)泵機(jī)封的選擇探究
[來源：未知]??? [作者白云泵業(yè)]??? [日期：2016-11-16 14:16]??? [熱度：]
高井熱電廠脫硫工程吸收塔循環(huán)泵機(jī)械密封頻繁損壞，嚴(yán)重地影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。且檢修費(fèi)時費(fèi)力，增加了運(yùn)行成本，降低了脫硫設(shè)備的投入率。為此討論對循環(huán)泵葉輪改進(jìn)的技術(shù)途徑，并介紹改進(jìn)的效果。
隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，我國對于電力的需求持續(xù)穩(wěn)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(guān)法律和法規(guī)的公布和實(shí)施，人們對環(huán)境保護(hù)的意識進(jìn)一步加強(qiáng)，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(dá)1 000 億元以上，2010 年左右,將是我國治理SO 2 排放的迅速發(fā)展時期，數(shù)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(shù)( 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(yīng)，生成石膏(CaSO4·2H2O ) 從而降低了煙氣中SO2的含量，達(dá)到脫硫之目的; 因此，輸送石灰石漿液就成為FGD 工程的關(guān)鍵流程，吸收塔循環(huán)泵就是輸送石灰石漿液的主要設(shè)備。
1、FGD 工程對吸收塔漿液循環(huán)泵機(jī)械密封的要求
由于吸收塔循環(huán)泵在FGD 工程中的關(guān)鍵作用，對配套機(jī)械密封的要求也是極其嚴(yán)格的，本文針對FGD 工程的特點(diǎn)對循環(huán)泵和機(jī)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(huán)泵的要求大都有如下的幾個特點(diǎn):
(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(jī)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(jī)械密封有很高的要求。
(3) 不間斷連續(xù)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(wěn)定的運(yùn)行，機(jī)械密封不需要冷卻水和沖洗水，盡可能降低運(yùn)行成本。因此，各循環(huán)泵的生產(chǎn)廠家都將不得不圍繞這些要求設(shè)計(jì)制造自己的產(chǎn)品來滿足市場的需要。不能適應(yīng)這些要求的廠家，將會很快被市場淘汰，目前，F(xiàn)GD 工程的循環(huán)泵普遍采用了單端面、不加沖洗水結(jié)構(gòu)的集裝式機(jī)械密封。
2、設(shè)計(jì)FGD 工程循環(huán)泵時應(yīng)注意的問題
隨著改革開放的不斷深入，世界上各具特點(diǎn)的技術(shù)涌入我國，工程實(shí)踐中，出現(xiàn)了各種各樣的問題，特別是國內(nèi)泵生產(chǎn)商就更面臨比較復(fù)雜的局面。就機(jī)械密封來說，連續(xù)出現(xiàn)問題，造成巨大損失的情況出現(xiàn)不少，甚至在部分電廠，又出現(xiàn)了不得不重新回到加沖洗水的機(jī)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(jīng)注意到，在FGD 工程中，循環(huán)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(jī)械密封的潤滑膜，影響泵的安全運(yùn)行。因此，在設(shè)計(jì)FGD 工程循環(huán)泵時，采取了一些特殊的措施，針對機(jī)械密封(見圖1) 的工作環(huán)境，在設(shè)計(jì)FGD 工程循環(huán)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(huán)泵的機(jī)械密封區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖
(1) FGD 工程的漿液中含有大量汽泡。由于機(jī)械密封區(qū)域在泵腔中的壓力較低，汽泡容易在機(jī)械密封處聚集，破壞機(jī)械密封的潤滑膜。為保證機(jī)械密封不會干運(yùn)轉(zhuǎn)，在葉輪輪轂上開設(shè)排氣孔。
(2) 葉輪后蓋板增加副葉片，盡可能避免介質(zhì)中的固體顆粒進(jìn)入機(jī)械密封腔。
(3) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可使泵腔中的漿液易于排空。
(4) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡可能地保證機(jī)械密封的充分潤滑和充分冷卻。
3、吸收塔結(jié)構(gòu)對漿液循環(huán)泵機(jī)械密封的影響
吸收塔位于FGD 工程的心臟部位，是進(jìn)行脫硫(化學(xué)反應(yīng)) 的大容器，因此，吸收塔的布置對循環(huán)泵的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。最近幾年在我國相繼運(yùn)行的一些燃煤電廠FGD (圖2 為部分美國技術(shù)) 工程中連續(xù)出現(xiàn)循環(huán)泵機(jī)械密封損壞的情況，北京高井熱電廠2、3 號FGD 共6 臺循環(huán)泵在試運(yùn)時全部發(fā)生了機(jī)械密封損壞的現(xiàn)象。拆檢后的情況可證實(shí)，這些機(jī)械密封都是經(jīng)過干磨損后破裂的。這一讓人驚訝的現(xiàn)象引起了人們的高度重視，各相關(guān)公司和廠家組織了大規(guī)模的調(diào)研，現(xiàn)在已經(jīng)基本上可以判定問題之所在。這些工程的吸收塔結(jié)構(gòu)與我國已經(jīng)運(yùn)行的另一部分FGD (圖3 為部分歐洲技術(shù)) 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(diǎn)：
(1) 吸收塔中進(jìn)入到循環(huán)泵中的補(bǔ)氣量超過部分歐洲技術(shù)FGD 工程正常設(shè)計(jì)值的2 倍以上。
(2) 氧化風(fēng)機(jī)的排氣口直入到吸收塔的進(jìn)口位置與循環(huán)泵的吸入口同樣的水平線，甚至更低。
(3) 在循環(huán)泵的吸入口靠近吸收塔內(nèi)部分布有多個攪拌器攪拌。
圖2 部分美國技術(shù)FGD 吸收塔結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 部分歐洲技術(shù)FGD 吸收塔結(jié)構(gòu)示意圖
具有以上特點(diǎn)的吸收塔漿液循環(huán)泵系統(tǒng)，從泵的吸入口進(jìn)入泵腔中的氣體將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于那些來自歐洲的技術(shù)系統(tǒng)。這些氣泡如果不能及時排出將很容易在機(jī)械密封腔中產(chǎn)生聚集，破壞機(jī)械密封的潤滑膜。現(xiàn)在的FGD 循環(huán)泵，動靜磨擦副普遍采用了碳化硅(SiC) 材料，這種材料的機(jī)械密封有其非常突出的優(yōu)點(diǎn)，就是材料硬度高，耐磨損程度強(qiáng); 易于加工，加工精度高，密封效果好; 散熱快，穩(wěn)定性好。但其材料也非常脆，在潤滑膜不連續(xù)時，磨擦副處的溫度增高，會在短時間內(nèi)使碳化硅(SiC) 密封環(huán)破裂，造成機(jī)械密封損壞。
4、解決問題的途徑
針對部分美國技術(shù)吸收塔結(jié)構(gòu)與一些循環(huán)泵不匹配，造成循環(huán)泵在運(yùn)行時機(jī)械密封頻繁損壞的現(xiàn)象，有兩種解決問題的方法。第一種是對吸收塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，如管路系統(tǒng)，吸收塔內(nèi)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(shù)，是極難改動的。第二種是從循環(huán)泵本身著手,包括更改葉輪輪轂通氣孔和更改機(jī)械密封型式,更改機(jī)械密封型式涉及的技術(shù)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(jī)械密封，將使系統(tǒng)復(fù)雜，并增大工程造價和運(yùn)行成本。KSB 德國工廠對此問題進(jìn)行了專門研究，并提出了一個可行的最簡單、最經(jīng)濟(jì)有效的方案，就是增加葉輪輪轂處的通氣孔數(shù)量并加大通氣孔直徑。最大限度地改善機(jī)械密封腔中流體的流動狀態(tài)，最大可能地破壞機(jī)械密封腔中可能產(chǎn)生的集氣現(xiàn)象。目的就是最大可能地使機(jī)械密封腔中的汽泡回流到泵的進(jìn)口流道中去，避免機(jī)械密封干運(yùn)轉(zhuǎn)的危險。
北京高井熱電廠2、3 號FGD 共6 臺循環(huán)泵在增加葉輪輪轂處的通氣孔數(shù)量并加大通氣孔直徑的技術(shù)處理后。全部經(jīng)過了8000h 以上的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，沒有發(fā)生一臺機(jī)械密封損壞的情況。
5 結(jié)束語
燃煤電廠FGD 工程吸收塔漿液循環(huán)泵由于其在工程中的關(guān)鍵作用，對泵用機(jī)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(yàn)。機(jī)械密封損壞的原因很多，本文僅介紹了在FGD 工程前期設(shè)計(jì)、設(shè)備選型過程中對吸收塔的結(jié)構(gòu)布置與漿液循環(huán)泵的運(yùn)行工況匹配問題考慮不周，造成機(jī)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(huán)泵連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，避免機(jī)械密封損壞，使燃煤電廠FGD 正常穩(wěn)定投入，還要對用戶的使用提幾點(diǎn)建議:
( 1) 要盡可能地減少漿液中的雜質(zhì)，特別是膠皮碎片，纖維等可能導(dǎo)致堵塞通氣孔的雜質(zhì)。
(2) 要求停泵后對泵腔進(jìn)行充分沖洗。
(3) 每次拆檢循環(huán)泵，都要認(rèn)真清理通氣孔。
關(guān)鍵字：循環(huán)泵機(jī)封,脫硫循環(huán)泵
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