新能凤凰(滕州)能源有限公司是新奥集团控股的子公司,总投资近40亿元,规模为2套36万t/a甲醇的大型煤化工项目。该项目是以煤为原料,采用华东理工大学“对置式多喷嘴水煤浆加压气化”专利技术,现装置运行稳定。该装置气化工段的黑水循环泵(每套系统2台,共计6台,一开一备)是关键设备,型号为CSB-WY3-450/146,属于单级离心泵,结构为斜臂式,其叶轮、壳体材料06Cr13Ni4Mo,泵轴材料PH17-4,流量360~450 m3/h,扬程146 m,效率70%,操作温度250 ℃,介质为黑水,进口压力6.4 MPa,配套电机功率280 kW,转速2985 r/min。在试生产过程中,黑水循环泵因系统波动导致机械密封突发性泄漏。因介质等多方原因,工艺不能及时处理,最终导致系统单台泵运行,存在较大的安全隐患,严重制约生产的长周期运行。其泄漏原因分析如下。
1.在试运行过程中,进口的介质温度为250 ℃左右,泵在开启前应进行暖泵。但因泵壳底部有积水,导致泵体和转子体系在暖泵过程中不能均匀膨胀,出现在冷态下转子盘车较好、在热态下无法盘车的情况,导致泵无法启动。
2.在正常运行状态下,由于轴承箱支撑存在设计缺陷,导致振动超标;因输送介质为黑水,并含有一定的固体颗粒,对机械密封的选择较为苛刻,动环材料选用SiC,静环材料选用硬质合金,因此在运行过程中非常容易因振动等原因而粉碎,给设备运行带来隐患,同时影响轴承等部件的使用寿命。
3.机械密封的冲洗水为高压密封水,压力为8.0 MPa(来自变换工段高压密封水泵),因整个生产系统波动等原因造成机械密封动环发生轴向位移,动、静环接触面承受巨大轴向力,最终导致机械密封损坏。
针对上述状况,采取了如下处理措施。
1.严格暖泵操作程序,并在泵壳底部加排水导淋;在设备安装过程中,合理调整叶轮与前、后护板的间隙为1.5 mm左右(指标为1.2~1.5 mm),在保证符合标准的前提下,泵体口环和叶轮口环间隙可适当加大,以保证设备转子在热态下盘车顺利,同时又保证各部件膨胀过程中的自由度。
2.与生产厂家共同研究后,对轴承箱比较薄弱的部件进行改造,确保设备运行振动值符合要求;将该泵进、出阀门由单密封球阀改为双密封球阀,对阀门通道及球体喷镀WC材料并进行过程监控,从而确保阀门密封严实、开关自如。
3.为了防止机械密封冲洗水波动,在每台设备冲洗管线上加1个止回阀,能有效防止因密封水压力低、泵内介质倒流造成机械密封损坏;同时等待时机,在气化工段增加1台高压密封水泵,从源头上彻底保证机械密封冲洗水压力。
经过以上改造后,改善了黑水循环泵机械密封运行环境,有效避免了黑水循环泵机械密封泄漏,降低了运行费用,减轻了维修人员和操作人员的劳动强度,提高了黑水循环泵运行周期,从而保证了气化炉安全、稳定运行。