脱硫系统浆液循环泵机械密封故障及解决方案

火电厂湿法烟气脱硫工艺是选用石灰石或石灰作为吸收剂，与锅炉尾部烟气在喷淋塔内触摸反响，使石灰浆液中的钙同烟气中的SO₂反响生成石膏，同时去除烟气中的其它污染物。烟气脱硫体系中使用的泵轴封全部为机械密封，且大部分是无冲刷水机械密封。此类机械密封能否牢靠工作直接关系到泵的工作，是泵至关重要的零部件。

　　一. 烟气脱硫设备介质特色

　　锅炉排放的烟气温度较高(180℃)，相对湿度3%，含煤和各种腐蚀性成分，如SO₂、NO₂、HCl及盐雾，浆液中含有20000~60000ppm的Cl^-，浆液的pH值大约在4~9之间，浆液中含有石灰石、石膏的浓度为20~35%，含固体量有时高达60%。固体最大粒径为1mm，温度最高可达70℃。

　　二. 烟气脱硫设备用泵及机械密封现状

　　脱硫体系用泵按其功能特色大致分为三类：一类是大型循环浆液泵，流量4000~9800m³/h，扬程18~27m；一类是石灰制浆体系及石膏排出用小型泵，流量15~100m³/h，扬程25~70m；其它为辅佐体系用工艺水泵，流量100~300m³/h，扬程30~65m。前两类为脱硫体系的中心设备，尤其是大型循环浆液泵每台机组设备配备3~4台，价格昂贵，无备用泵，牢靠性要求较高。这些泵的机械密封原来一直选用进口的机械密封，价格昂贵，备件供货时刻较长，而国内生产厂家供给的机械密封普遍会发作不同程度的走漏。

　　三. 脱硫泵机械密封失效分析

　　脱硫体系泵选用的机械密封一般为为绷簧推动式，依靠动环与轴、静环与泵壳（压盖）之间的静密封以及动、静环之间相对旋转滑动冲突的端面之间的触摸来实现密封。两端面之间的走漏是密封失效的主因。

　　机械密封的失效主要不是由于规划原理上的失误，而是由于动态环两个端面间的冲突损坏，端面的损坏包含黏附磨损、磨料磨损、磨蚀、外表磨损、冲刷磨损。这些现象在脱硫体系的机械密封中均有体现。

　　石灰石浆液工况。由于脱硫工艺的需求，石灰石浆液的密度为1230kg/m³（固含量30%），由于石灰石粉密度小，具有黏附性和荷电性，导致石灰石粉粒流转不畅（比方结块、搭桥等）。在该工况下需求硫化风机向石灰石仓内鼓入一定压力的气体（气体压力一般为0.2~0.5MPa）拌和石灰石粉，使石灰石粉呈流态化。

　　石膏浆液工况。吸收塔持液槽内是反响后的石膏浆液，为了便于石膏的构成（从亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙），经过氧化空气风机向槽内鼓入满足的氧气（由于烟气中所含的氧气不足以满意氧化需求），这样导致浆液中含有很多的气泡。

　　石膏、石灰石这两种浆液中含有很多空气，密封腔内机械密封的工作面附近浆液压力低，然后使汽泡体积膨胀，使密封端面得不到很好的冷却、光滑，乃至构成密封端面间光滑膜汽化构成干冲突，损坏了密封面的光洁度、平直度，然后构成走漏。一旦含颗粒的浆料从密封端面间经过就会呈现严重的磨料磨损，反过来又更加损害端面情况然后构成恶性循环以致完全失效。有时干冲突发生的高温使O型圈碳化，使SiC环热裂损坏呈现龟裂纹。

　　由于种种原因，例如为了节省投资和工作本钱而省去冲刷水体系、监控设备、节省水资源等原因而要求的“无水密封”，决不是指密封端面间能够干冲突，而是指依靠介质本身来冷却、光滑端面，使介质中的液体成分在端面间构成一层既不同于轴承的完全液体光滑，也不是干冲突的所谓“鸿沟光滑”状况。因此充沛地让端面间冲突面触摸液体介质十分重要。

　　四. 采纳的办法

　　针对以上恶劣的工况，别离针对机械密封规划、泵规划和泵现场工作采纳办法。

　　4.1 机械密封规划上采纳的办法

　　4.1.1 机械密封冲突副选材

　　依据统计，机械密封的走漏大约有80~95%是由于密封端面冲突副构成的，除了要坚持密封面平行之外，关键在于冲突副的资料选取。

　　冲突副资料用于脱硫工况必须要具备满足的强度、硬度、耐磨性、耐蚀性、耐温性、耐冲击性和疲劳强度等，且具有杰出的耐干磨性、自光滑性。其中，耐磨性、耐蚀性和抗热裂功能是最主要的要求，综合衡量冲突副各种资料后，挑选了碳化硅(SiC)资料。

　　4.1.2 机械密封的结构

　　机械密封结构选用单端面、平衡型、外装式，考虑工作过程中浆液不稳定，为避免冲击冲突副，动态环选用整体式碳化硅，不选用镶嵌式碳化硅。

　　依据工况的性质，关于易结晶、易凝固和高粘度的介质，我们挑选大绷簧静止式结构，不挑选小绷簧结构。由于小绷簧简单被固体物堵塞，高粘度介质会使小绷簧弹力受损。大绷簧结构由原来暴露在外改为用夹套包住，避免外面的污物进入然后影响绷簧的补偿能力，并正确挑选绷簧的刚度和数目，坚持静环的追随性。

　　核算合理的绷簧比压，保证机械密封在投入工作后即能顺畅翻开动态环触摸面，能够在动态环之间有微小的空隙，构成一层水膜，不致于使冲突副直接触摸而发生干摩。

　　4.2 脱硫泵规划上采纳的办法

　　4.2.1 叶轮规划

　　针对石灰石浆液和石膏浆液中存在的气泡，采纳在泵的叶轮上钻排气孔的办法，使得泵在工作过程中浆液从高压区向低压区循环，避免浆液中的气泡在动态环周围集合，构成干冲突。

　　4.2.2 空隙规划

　　为了使浆液快速地很多进入机械密封腔体，使冷却密封副抵达抱负的作用，在叶轮和后护板之间加大空隙，一般把握在3~8mm。

　　4.2.3 密封腔体规划

　　冲突副工作后会发生很多的热，为保证有满足的浆液进行冷却循环以带走冲突副冲突发生的热量，能够将机械密封的腔体加大。

　　4. 3 泵启停前后采纳的办法

　　现场工作过程中，依据经验，以为在发动泵前首先将进口阀门翻开5min，使浆液充沛进入泵和机械密封的腔体之后才可敞开泵，以避免浆液未能抵达冲突副周围就敞开泵而构成干冲突。

　　停泵后现场及时敞开反冲刷水，一般不小于0.8MPa，反冲时刻不少于5min，以将黏附在冲突副周围的浆液颗粒冲刷洁净，保证下次发动泵前无固体颗粒干巴在冲突副上，并避免浆料在O型橡胶圈的空隙内滞留、板结。