脫硫系統漿液循環泵機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械密封，且大部分是無沖刷水機械密封。此類機械密封能否牢靠工作直接關系到泵的工作，是泵至關重要的零部件。

　　一. 煙氣脫硫設備介質特色

　　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%，含固體量有時高達60%。固體最大粒徑為1mm，溫度最高可達70℃。

　　二. 煙氣脫硫設備用泵及機械密封現狀

　　脫硫體系用泵按其功能特色大致分為三類：一類是大型循環漿液泵，流量4000~9800m³/h，揚程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，揚程25~70m；其它為輔佐體系用工藝水泵，流量100~300m³/h，揚程30~65m。前兩類為脫硫體系的中心設備，尤其是大型循環漿液泵每臺機組設備配備3~4臺，價格昂貴，無備用泵，牢靠性要求較高。這些泵的機械密封原來一直選用進口的機械密封，價格昂貴，備件供貨時刻較長，而國內生產廠家供給的機械密封普遍會發作不同程度的走漏。

　　三. 脫硫泵機械密封失效分析

　　脫硫體系泵選用的機械密封一般為為繃簧推動式，依靠動環與軸、靜環與泵殼（壓蓋）之間的靜密封以及動、靜環之間相對旋轉滑動沖突的端面之間的觸摸來實現密封。兩端面之間的走漏是密封失效的主因。

　　機械密封的失效主要不是由于規劃原理上的失誤，而是由于動態環兩個端面間的沖突損壞，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。這些現象在脫硫體系的機械密封中均有體現。

　　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，導致石灰石粉粒流轉不暢（比方結塊、搭橋等）。在該工況下需求硫化風機向石灰石倉內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，使石灰石粉呈流態化。

　　石膏漿液工況。吸收塔持液槽內是反響后的石膏漿液，為了便于石膏的構成（從亞硫酸鈣進一步氧化成硫酸鈣），經過氧化空氣風機向槽內鼓入滿足的氧氣（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，密封腔內機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，乃至構成密封端面間光滑膜汽化構成干沖突，損壞了密封面的光潔度、平直度，然后構成走漏。一旦含顆粒的漿料從密封端面間經過就會呈現嚴重的磨料磨損，反過來又更加損害端面情況然后構成惡性循環以致完全失效。有時干沖突發生的高溫使O型圈碳化，使SiC環熱裂損壞呈現龜裂紋。

　　由于種種原因，例如為了節省投資和工作本錢而省去沖刷水體系、監控設備、節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，而是指依靠介質本身來冷卻、光滑端面，使介質中的液體成分在端面間構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十分重要。

　　四. 采納的辦法

　　針對以上惡劣的工況，別離針對機械密封規劃、泵規劃和泵現場工作采納辦法。

　　4.1 機械密封規劃上采納的辦法

　　4.1.1 機械密封沖突副選材

　　依據統計，機械密封的走漏大約有80~95%是由于密封端面沖突副構成的，除了要堅持密封面平行之外，關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度、硬度、耐磨性、耐蝕性、耐溫性、耐沖擊性和疲勞強度等，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 機械密封的結構

　　機械密封結構選用單端面、平衡型、外裝式，考慮工作過程中漿液不穩定，為避免沖擊沖突副，動態環選用整體式碳化硅，不選用鑲嵌式碳化硅。

　　依據工況的性質，關于易結晶、易凝固和高粘度的介質，我們挑選大繃簧靜止式結構，不挑選小繃簧結構。由于小繃簧簡單被固體物堵塞，高粘度介質會使小繃簧彈力受損。大繃簧結構由原來暴露在外改為用夾套包住，避免外面的污物進入然后影響繃簧的補償能力，并正確挑選繃簧的剛度和數目，堅持靜環的追隨性。

　　核算合理的繃簧比壓，保證機械密封在投入工作后即能順暢翻開動態環觸摸面，能夠在動態環之間有微小的空隙，構成一層水膜，不致于使沖突副直接觸摸而發生干摩。

　　4.2 脫硫泵規劃上采納的辦法

　　4.2.1 葉輪規劃

　　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向低壓區循環，避免漿液中的氣泡在動態環周圍集合，構成干沖突。

　　4.2.2 空隙規劃

　　為了使漿液快速地很多進入機械密封腔體，使冷卻密封副抵達抱負的作用，在葉輪和后護板之間加大空隙，一般把握在3~8mm。

　　4.2.3 密封腔體規劃

　　沖突副工作后會發生很多的熱，為保證有滿足的漿液進行冷卻循環以帶走沖突副沖突發生的熱量，能夠將機械密封的腔體加大。

　　4. 3 泵啟停前后采納的辦法

　　現場工作過程中，依據經驗，以為在發動泵前首先將進口閥門翻開5min，使漿液充沛進入泵和機械密封的腔體之后才可敞開泵，以避免漿液未能抵達沖突副周圍就敞開泵而構成干沖突。

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