燃煤电厂烟气脱硫工程吸收塔循环泵的机械密封

燃煤电厂烟气脱硫工程吸收塔循环泵的机械密封

王传芝

山东 立 人热电有限责任公司 山东泰安 271204

摘要：随着国民经济和社会的发展，中国对电力的需求一直在稳步增长，特别是燃煤电厂排放的SO2等有害气体，对全球变暖和酸雨的影响很大。随着相关法律法规的颁布实施，人们的环保意识进一步增强，烟气脱硫工程在我国燃煤电厂迅速推广。

关键词：烟气脱硫；循环泵；机械密封；

在我国控制S O2排放的快速发展时期，已有数百家燃煤电厂建设了烟气脱硫项目，其中最重要的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，通常称为FGD项目。石灰石-石膏湿法烟气脱硫工程的基本原理是石灰石(CaO)在吸收塔内与SO2反应生成石膏(CaSO4.2H2O)，从而降低烟气中SO2的含量，达到脱硫的目的。

一、烟气脱硫工程对浆液循环泵和吸收塔机械密封的要求

由于吸收塔循环泵在FGD项目中起着关键作用，对机械密封的配套要求极其严格。 根据FGD项目的特点，对循环泵和机械密封进行了初步探讨。几乎所有的F GD项目，对吸收塔循环泵的要求有以下特点:

1.石灰石浆液一般含有重量浓度为10% ~ 20%的石灰石、石膏和灰分，p H值为4 ~ 6，氯离子含量为2% ~ 2.5% (20 000 ~ 25 000 ppm)。因此，要求泵的溢流部件和机械密封既耐磨又耐腐蚀。

2.泵输送的泥浆温度高，气泡多，含有大量固体颗粒，对泵的汽蚀性能和机械密封要求高。

3.泵的可靠性很高，不间断工作时间超过8000小时。

4.要求泵工作效率高，运行可靠稳定，机械密封不需要冷却水和冲洗水，尽可能降低运行成本。因此，循环泵制造商必须围绕这些要求设计和制造自己的产品，以满足市场的需求。否则很快就会被市场淘汰，主要焦点是机械密封损坏导致泵无法正常运转。因此，循环泵制造商必须围绕这些要求设计和制造自己的产品，以满足市场的需求。达不到这些要求的厂商很快就会被市场淘汰。目前，烟气脱硫工程的循环泵一般采用单端面无冲洗水结构的集装化机械密封。

二、烟气脱硫工程循环泵设计中应注意的几个问题

随着世界上各种不同特点的技术涌入中国，工程实践中出现了各种各样的问题，尤其是国内泵制造商面临着更加复杂的情况。就机械密封而言，存在许多造成巨大损失的问题。即使在一些发电厂，也不得不再次采用用冲洗水进行机械密封的旧方法。需要强调的是，暂时排除国产设备和部分进口设备加工精度的劣势对机械密封使用效果的影响，只讨论研究烟气脱硫工程特性对循环泵可能产生的影响，并找到一些初步结论。早在20多年前，国外一些著名公司就注意到，在FGD项目中，循环泵输送的浆液温度较高，富含气泡，含有大量固体颗粒。由于泥浆的蒸发和气泡挤压的破裂，造成特殊的振动，影响泵的安全运行。因此，在烟气脱硫工程循环泵的设计中采取了一些特殊措施。针对机械密封的工作环境，脱硫工程循环泵的设计采取了以下措施。（1）烟气脱硫工程的浆液含有大量气泡。由于机械密封区域泵腔内的压力较低，气泡容易聚集在机械密封处，损坏机械密封的润滑膜。为了确保机械密封不会干燥，叶轮轮毂上提供了足够的排气孔。（2）设计锥形机械密封室，增加机械密封的容积，保证机械密封的润滑和冷却。（3）在叶轮后盖板上增加辅助叶片，尽可能避免介质中的固体颗粒进入机械密封腔。（4）结构设计能使泵腔内的浆液容易排空。5)结构设计应尽可能保证机械密封的充分润滑和冷却。

3. 机械密封在吸收塔循环泵中的运用

在欧洲和一些发达国家，由于环保和节能的要求，推动了许多技术进步和技术革命。大量无冷却水和冲洗水的机械密封广泛应用于各种泵轴封中。脱硫工程循环泵也普遍采用无水机械密封，取得了良好的运行效果。我国开始建设烟气脱硫工程时，欧洲技术全面进入我国，这也是我国烟气脱硫工程通常不需要轴封水和冷却水的原因。事实上，在我国已建成运行多年的脱硫工程中，采用无水机械密封的循环泵取得了良好的运行效果。例如，该技术在许多电厂的烟气脱硫工程中得到应用；即使为了减少用水量，也要自觉避免使用冷却减水剂等设备。经过多年的运行，这些工程中部分循环泵的机械密封仍处于良好状态，平均运行寿命超过20000小时，远高于技术规范中规定的8000小时的保证值。

四、吸收塔对浆液循环泵机械密封的影响

吸收塔是烟气脱硫工程的心脏，是脱硫(化学反应)的大型容器。因此，吸收塔的布置对循环泵的可靠运行至关重要。近年来，我国部分燃煤电厂烟气脱硫工程中，循环泵机械密封不断损坏。经过拆卸和检查，可以确认这些机械密封是干磨损后破裂的。这一现象引起了人们的极大关注，各相关公司和厂商组织了大规模的调查，现在基本可以确定问题所在。这些项目与中国已在运行的大多数烟气脱硫项目有很大不同。这些项目具有以下几乎相同的特点:1)吸收塔所需的供气量是正常设计值的两倍以上。2)氧化风机的出口与循环泵的吸入口在同一水平面上，甚至更低，直接通向吸收塔的入口。3)循环泵的吸入口靠近吸收塔内部，分布多个搅拌器进行搅拌。有了上述特点，从吸收塔浆液循环泵系统的吸入口进入泵腔的气体将远远高于欧美原有的技术系统。投入运行前，如果吸收塔内部没有清洗干净，叶轮轮毂处的通气孔会被堵塞，机械密封腔内容易积聚气泡，破坏机械密封的润滑膜，造成机械密封损坏。目前，烟气脱硫循环泵的动静摩擦副一般采用碳化硅(SiC)制成。这种材料的机械密封有其突出的优点，即硬度高、耐磨性强；加工容易，加工精度高，密封效果好；散热快，稳定性好。但是，材料也很脆。当润滑膜不连续时，摩擦副的温度会升高，导致碳化硅(SiC)密封圈在短时间内断裂。因此，使用SiC摩擦副的机械密封永远不会干。

五、解决问题的措施

针对吸收塔循环泵系统的缺点，有两种方法可以解决。首先，对吸收塔浆液循环泵系统进行改造，如重新配置管道系统和吸收塔的空气含量。这种方法超出了泵制造商的控制范围。另一种方法是从循环泵本身入手，这是目前唯一可行且可能的方法。KSB德国工厂对此问题进行了专门研究，并提出了可行的方案，即最大限度地改善机械密封腔内流体的流动状态，最大限度地破坏机械密封腔内可能出现的聚气现象。为了达到这个目标，最经济有效的方法是增加叶轮轮毂上通气孔的数量和直径。目的是减少通气孔堵塞的可能性，使机械密封腔内的气泡尽可能流回泵的进口通道，避免机械密封干运转的危险。经过这样的技术处理，应该给用户一些建议。1)尽可能减少泥浆中的杂质，尤其是橡胶碎片、纤维和其他可能导致通气孔堵塞的杂质。2)停泵后要求充分冲洗泵腔。3)每次检修循环泵时，仔细清洁通气孔。

总之，燃煤电厂烟气脱硫工程吸收塔浆液循环泵由于其在工程中的关键作用，对泵的机械密封要求很高，尤其是在没有冲洗水和冷却水的情况下。提出了浆液循环泵设计中的几个注意事项和工程应用中遇到的问题，并给出了用户特别是用户采取的措施。建议在烟气脱硫工程的前期设计过程中可以避免这些问题，从而合理布置吸收塔，合理补充空气，使燃煤电厂烟气脱硫工程能够正常运行，降低能耗，延长不间断连续运行时间。此外，为了保证吸收塔浆液循环泵的连续稳定运行，避免机械密封损坏，使燃煤电厂烟气脱硫装置正常稳定运行，应给用户提出一些使用建议:尽可能减少浆液中的杂质，特别是橡胶碎片、纤维等可能造成通气孔堵塞的杂质。停泵后需要对泵腔进行充分冲洗。每次拆卸和检查循环泵时，都要仔细清洁通气孔。

参考文献：

[1]何海生.关于燃煤电厂烟气脱硫工程吸收塔循环泵的机械密封.2019.

[2]刘雪莲，浅谈燃煤电厂烟气脱硫工程吸收塔循环泵的机械密封.2020.