干氣密封在變壓吸附裝置一氧化碳壓縮機的應用

張宇（兗礦國泰化工有限公司，山東 滕州 277500）

目前，各種離心式壓縮機被廣泛應用到石油化工、煤化工行業，由于像石油氣、氫氣這些他易燃易爆以及有毒氣體的泄漏會造成環境的污染因此壓縮機的軸封非常關鍵[1]。干氣密封非常環保其采用的氣膜密封工藝介質泄漏量很少，甚至可以做到零逸出而且運行可靠穩定，運行費用非常低。因此干氣密封被越來越廣泛的應用到壓縮機的軸端密封上。

1 干氣密封原理

干氣密封主要包括O型圈、動環、靜環和固定在軸上的旋轉環等零部件，在旋轉環上刻有螺旋槽，在旋轉環和靜止環徑向面之間形成氣膜起到密封作用[2]。當壓縮機的軸轉動時，被擠到旋轉槽底部的氣體會形成密封氣壩，氣壩通過阻止氣體流動迫使密封氣的壓力上升，形成的力可以將石墨環脫開3微米去和旋轉環相接觸，在密封間的開啟力等于閉合氣體動力和彈簧力之和時，就會有氣膜形成于密封面之間[3]。當出現干擾的時候，密封面間隙就會減少，就會造成螺旋槽產生的壓力上升很快，當情況相反時，密封間隙就會增大，螺旋槽產生的壓力就會相應的減少，密封會很快回到其平衡位置[4]。

2 變壓吸附裝置一氧化碳壓縮機上的應用

2.1 約翰克蘭28型干氣密封的結構與原理

本公司變壓吸附裝置一氧化碳壓縮機配套使用的干氣密封是約翰克蘭28型干氣密封。

該密封是由兩套機械密封按照相同的方向首尾相連而構成的，具有較強的安全性。當主密封失效時，第二級密封可以起到輔助安全密封的作用，從而保證工藝介質不大量向大氣泄漏。當壓縮機機組達到一定轉速時一級密封才開始工作即密封氣就會沿動環槽進入動靜環之間形成的剛度較強的氣膜從而避免一氧化碳的泄漏。當機組沒有達到最低工作轉速時，一級密封氣的氣源是0.34MPa的氮氣。而在機組達到最低工作轉速以后，其氣源是從壓縮機出口端引出的經過濾、調壓后工藝氣一氧化碳，其少量泄漏氣會被送進火炬燃燒，大多數一級密封氣會作為工藝氣進入壓縮機缸體里循環，。二級密封的氣源是經過濾調壓后的氮氣，壓力控制在0.5MPa這樣就可以保證工藝介質一氧化碳不會被泄漏到大氣中。由于二級密封采用的是惰性氣體氮氣，因此泄漏氣可以直接排放到大氣中去。

2.2 干氣密封控制系統

干氣密封的控制系統包括干氣密封本體和相應的監控系統，這些監控系統的主要功能是過濾緩沖氣、調節緩沖氣、監控密封和放空系統

干氣密封的密封氣來源于工藝氣一氧化碳和中壓氮氣，在密封氣進入密封腔利用過濾器將2微米以上的雜質濾掉因為如果有臟氣體進入到密封腔就會堵塞密封端面的螺旋槽和動靜環之間的間隙。過濾器管線上按有差動壓力表和壓力開關來對過濾器進行控制。在壓縮機的每個出口都安裝有調節閥，可是實現清潔密封氣壓力的控制，每個密封腔的氣體的流量和壓力是利用節流孔板和差動壓力表來測量的。在密封正常運轉的時候，密封面之間會一直有氣體流過。安裝節流孔板可以通過增大氣體的流動阻力，來控制放空口的緩沖氣的流量，當放空量增加時節流孔板的阻力會增加，以觸發壓力開關報警。一級和二級密封放空管線都按有節流孔板和差動壓力表來測量氣體的泄漏量

2.3 干氣密封的維護

所有參數在在干氣密封適用于范圍內時，一般情況下是不需要維護的。但是應每天都要監控干氣密封的泄漏量，如果發現泄漏量持續增加則說明干氣密封有可能失效了。

（1）維持干氣密封的正常的運行，應該保證密封氣的壓力和流量穩定。

（2）應監控過濾器的壓差如果達到報警值應及時切換備用過濾器并避免緩沖氣被污染。

（3）密封氣的泄漏量的多少能直接反應干氣密封的運行狀況，因此應時刻觀察密封的泄漏量

（4）在開車時，密封氣和隔離氣要在油循環系統投用前接通，避免其進入干氣密封污染密封面對其造成損壞。在停車時應將油循環全部停止10分鐘后，才可以停止干氣密封

（5）應定期檢查外側迷宮隔離密封與干氣密封間通向大氣排油管中的油液，并排放其中的油

（6）應定期清潔密封表面上的軸承油液和碳氫冷凝物避免其對密封造成污染.

（7）在壓縮機運行期間要嚴禁中斷密封氣的供應否則會造成密封面干磨以至于將密封燒壞。

3 出現的問題與解決方法

本公司使用的約翰克蘭28型干氣密封自裝置開車以來一直穩定運行并沒有出現任何泄漏，除了有兩次因界區內氮氣管網不穩定造成中壓氮氣壓力過低觸發干氣密封二級密封聯鎖造成停車。為解決這個問題在停車檢修期間專門從總管網添加一中壓氮氣管線用于干氣密封，來維持密封氣源的穩定。

4 結語

該套干氣密封在變壓吸附裝置一氧化碳壓縮機上的應用是成功的，其可靠性高，密封消耗低，避免了密封油系統所特有的缺點，此密封系統操作簡單易于控制、運行和維護費用較低而且使用壽命長。

[1]鄧德春.對化工壓縮機發展及其應用的淺析[J],中國化工貿易,2014,2:254.

[2]胡云,李志超，許健.干氣密封在甲醇合成氣壓縮機中的應用[J].小氮肥，2008，36：10-11.

[3]周杰士,鄧成泳.進口干氣密封在高壓離心機組上的應用[J]，通用機械，2010，1：4.

[4]楊富來.干氣密封技術及實際應用[J].石油化工設備技術，2004，25（3）：63-66.