脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵機(jī)械密封故障及解決方案

火電廠濕法煙氣脫硫工藝是選用石灰石或石灰作為吸收劑，與鍋爐尾部煙氣在噴淋塔內(nèi)觸摸反響，使石灰漿液中的鈣同煙氣中的SO₂反響生成石膏，同時(shí)去除煙氣中的其它污染物。煙氣脫硫體系中使用的泵軸封全部為機(jī)械密封，且大部分是無沖刷水機(jī)械密封。此類機(jī)械密封能否牢靠工作直接關(guān)系到泵的工作，是泵至關(guān)重要的零部件。

　　一. 煙氣脫硫設(shè)備介質(zhì)特色

　　鍋爐排放的煙氣溫度較高(180℃)，相對濕度3%，含煤和各種腐蝕性成分，如SO₂、NO₂、HCl及鹽霧，漿液中含有20000~60000ppm的Cl^-，漿液的pH值大約在4~9之間，漿液中含有石灰石、石膏的濃度為20~35%，含固體量有時(shí)高達(dá)60%。固體最大粒徑為1mm，溫度最高可達(dá)70℃。

　　二. 煙氣脫硫設(shè)備用泵及機(jī)械密封現(xiàn)狀

　　脫硫體系用泵按其功能特色大致分為三類：一類是大型循環(huán)漿液泵，流量4000~9800m³/h，揚(yáng)程18~27m；一類是石灰制漿體系及石膏排出用小型泵，流量15~100m³/h，揚(yáng)程25~70m；其它為輔佐體系用工藝水泵，流量100~300m³/h，揚(yáng)程30~65m。前兩類為脫硫體系的中心設(shè)備，尤其是大型循環(huán)漿液泵每臺(tái)機(jī)組設(shè)備配備3~4臺(tái)，價(jià)格昂貴，無備用泵，牢靠性要求較高。這些泵的機(jī)械密封原來一直選用進(jìn)口的機(jī)械密封，價(jià)格昂貴，備件供貨時(shí)刻較長，而國內(nèi)生產(chǎn)廠家供給的機(jī)械密封普遍會(huì)發(fā)作不同程度的走漏。

　　三. 脫硫泵機(jī)械密封失效分析

　　脫硫體系泵選用的機(jī)械密封一般為為繃簧推動(dòng)式，依靠動(dòng)環(huán)與軸、靜環(huán)與泵殼（壓蓋）之間的靜密封以及動(dòng)、靜環(huán)之間相對旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)沖突的端面之間的觸摸來實(shí)現(xiàn)密封。兩端面之間的走漏是密封失效的主因。

　　機(jī)械密封的失效主要不是由于規(guī)劃原理上的失誤，而是由于動(dòng)態(tài)環(huán)兩個(gè)端面間的沖突損壞，端面的損壞包含黏附磨損、磨料磨損、磨蝕、外表磨損、沖刷磨損。這些現(xiàn)象在脫硫體系的機(jī)械密封中均有體現(xiàn)。

　　石灰石漿液工況。由于脫硫工藝的需求，石灰石漿液的密度為1230kg/m³（固含量30%），由于石灰石粉密度小，具有黏附性和荷電性，導(dǎo)致石灰石粉粒流轉(zhuǎn)不暢（比方結(jié)塊、搭橋等）。在該工況下需求硫化風(fēng)機(jī)向石灰石倉內(nèi)鼓入一定壓力的氣體（氣體壓力一般為0.2~0.5MPa）拌和石灰石粉，使石灰石粉呈流態(tài)化。

　　石膏漿液工況。吸收塔持液槽內(nèi)是反響后的石膏漿液，為了便于石膏的構(gòu)成（從亞硫酸鈣進(jìn)一步氧化成硫酸鈣），經(jīng)過氧化空氣風(fēng)機(jī)向槽內(nèi)鼓入滿足的氧氣（由于煙氣中所含的氧氣不足以滿意氧化需求），這樣導(dǎo)致漿液中含有很多的氣泡。

　　石膏、石灰石這兩種漿液中含有很多空氣，密封腔內(nèi)機(jī)械密封的工作面附近漿液壓力低，然后使汽泡體積膨脹，使密封端面得不到很好的冷卻、光滑，乃至構(gòu)成密封端面間光滑膜汽化構(gòu)成干沖突，損壞了密封面的光潔度、平直度，然后構(gòu)成走漏。一旦含顆粒的漿料從密封端面間經(jīng)過就會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的磨料磨損，反過來又更加損害端面情況然后構(gòu)成惡性循環(huán)以致完全失效。有時(shí)干沖突發(fā)生的高溫使O型圈碳化，使SiC環(huán)熱裂損壞呈現(xiàn)龜裂紋。

　　由于種種原因，例如為了節(jié)省投資和工作本錢而省去沖刷水體系、監(jiān)控設(shè)備、節(jié)省水資源等原因而要求的“無水密封”，決不是指密封端面間能夠干沖突，而是指依靠介質(zhì)本身來冷卻、光滑端面，使介質(zhì)中的液體成分在端面間構(gòu)成一層既不同于軸承的完全液體光滑，也不是干沖突的所謂“鴻溝光滑”狀況。因此充沛地讓端面間沖突面觸摸液體介質(zhì)十分重要。

　　四. 采納的辦法

　　針對以上惡劣的工況，別離針對機(jī)械密封規(guī)劃、泵規(guī)劃和泵現(xiàn)場工作采納辦法。

　　4.1 機(jī)械密封規(guī)劃上采納的辦法

　　4.1.1 機(jī)械密封沖突副選材

　　依據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械密封的走漏大約有80~95%是由于密封端面沖突副構(gòu)成的，除了要堅(jiān)持密封面平行之外，關(guān)鍵在于沖突副的資料選取。

　　沖突副資料用于脫硫工況必須要具備滿足的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐蝕性、耐溫性、耐沖擊性和疲勞強(qiáng)度等，且具有杰出的耐干磨性、自光滑性。其中，耐磨性、耐蝕性和抗熱裂功能是最主要的要求，綜合衡量沖突副各種資料后，挑選了碳化硅(SiC)資料。

　　4.1.2 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)

　　機(jī)械密封結(jié)構(gòu)選用單端面、平衡型、外裝式，考慮工作過程中漿液不穩(wěn)定，為避免沖擊沖突副，動(dòng)態(tài)環(huán)選用整體式碳化硅，不選用鑲嵌式碳化硅。

　　依據(jù)工況的性質(zhì)，關(guān)于易結(jié)晶、易凝固和高粘度的介質(zhì)，我們挑選大繃簧靜止式結(jié)構(gòu)，不挑選小繃簧結(jié)構(gòu)。由于小繃簧簡單被固體物堵塞，高粘度介質(zhì)會(huì)使小繃簧彈力受損。大繃簧結(jié)構(gòu)由原來暴露在外改為用夾套包住，避免外面的污物進(jìn)入然后影響繃簧的補(bǔ)償能力，并正確挑選繃簧的剛度和數(shù)目，堅(jiān)持靜環(huán)的追隨性。

　　核算合理的繃簧比壓，保證機(jī)械密封在投入工作后即能順暢翻開動(dòng)態(tài)環(huán)觸摸面，能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)之間有微小的空隙，構(gòu)成一層水膜，不致于使沖突副直接觸摸而發(fā)生干摩。

　　4.2 脫硫泵規(guī)劃上采納的辦法

　　4.2.1 葉輪規(guī)劃

　　針對石灰石漿液和石膏漿液中存在的氣泡，采納在泵的葉輪上鉆排氣孔的辦法，使得泵在工作過程中漿液從高壓區(qū)向低壓區(qū)循環(huán)，避免漿液中的氣泡在動(dòng)態(tài)環(huán)周圍集合，構(gòu)成干沖突。

　　4.2.2 空隙規(guī)劃

　　為了使?jié){液快速地很多進(jìn)入機(jī)械密封腔體，使冷卻密封副抵達(dá)抱負(fù)的作用，在葉輪和后護(hù)板之間加大空隙，一般把握在3~8mm。

　　4.2.3 密封腔體規(guī)劃

　　沖突副工作后會(huì)發(fā)生很多的熱，為保證有滿足的漿液進(jìn)行冷卻循環(huán)以帶走沖突副沖突發(fā)生的熱量，能夠?qū)C(jī)械密封的腔體加大。

　　4. 3 泵啟停前后采納的辦法

　　現(xiàn)場工作過程中，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，以為在發(fā)動(dòng)泵前首先將進(jìn)口閥門翻開5min，使?jié){液充沛進(jìn)入泵和機(jī)械密封的腔體之后才可敞開泵，以避免漿液未能抵達(dá)沖突副周圍就敞開泵而構(gòu)成干沖突。

　　停泵后現(xiàn)場及時(shí)敞開反沖刷水，一般不小于0.8MPa，反沖時(shí)刻不少于5min，以將黏附在沖突副周圍的漿液顆粒沖刷潔凈，保證下次發(fā)動(dòng)泵前無固體顆粒干巴在沖突副上，并避免漿料在O型橡膠圈的空隙內(nèi)滯留、板結(jié)。