炼油厂高温泵机械密封的应用

炼油厂高温泵机械密封的应用

王洪庆、彭刚、杨少彬

中国石油大庆炼化公司检维修中心

摘要：炼油厂高温泵机械密封的应用是石油化工行业中的重要环节。由于高温环境下设备的运转，使得密封件长期处于极度磨损的状态，因此需要采用特殊的高温密封技术来保证设备的安全稳定运行。本文针对炼油厂高温泵机械密封的应用进行研究，探讨了在高温环境下如何有效提高密封件的耐磨性和稳定性，以及如何选择合适的密封材料。研究结果表明，采用陶瓷材料作为高温泵机械密封件的研究具有良好的应用前景。

关键词：炼油厂；高温泵；机械密封；材料应用

引言：炼油厂高温泵是石油化工生产中重要的设备之一，由于其工作环境恶劣，使得密封件的磨损严重，影响设备的正常运行。因此，研究如何在高温环境下提高密封件的耐磨性和稳定性已成为石油化工行业的重要研究课题。

1.高温泵用机械密封的技术要求

1.1高温范围

根据具体应用需求，确定高压、高温度的工作压力。一般来说，高压通常指超过一定工作压力的状态，而高温度则是指达到设定的工作温度值。

例如，在炼油厂高温泵中，由于高温环境的特殊要求，密封件的工作压力需要达到一定的数值才能保证其正常运行。通常情况下，高温泵的工作压力在1.2MPa至1.6MPa之间。另外，高温泵的工作温度也需要达到一定的数值才能保证密封件的正常使用。一般情况下，高温泵的工作温度在600°C至800°C之间。

不过，根据不同的工作条件和要求，高温泵机械密封件的工作压力和温度还可以进行调整和优化。在实际应用中，需要根据具体需求进行定制化设计和制造，以满足设备的高压、高温工作环境下的要求。

1.2材料选择

选择适合的高压和高温环境的材料进行制造是一个重要的过程。这些材料通常包括陶瓷和金属合金等具有耐热性能的材料。这些材料需要具备良好的抗热性能，能够在高温环境下长期稳定工作而不发生变形或损坏。

1.3结构设计优化

优化结构的结构和工艺参数是确保机械密封的关键因素之一。通过合理的设计考虑气流路径、润滑系统以及冷却措施等因素来提高效率并降低磨损率。同时，还需要考虑安全性和可靠性等方面的要求。

优化结构设计和工艺参数，可以提高机械密封的性能和可靠性。这些参数包括气流路径、润滑系统和冷却措施等。通过合理的设计，可以确保气流能够顺畅地通过机械密封，减少摩擦和磨损。润滑系统可以有效地减少轴与壳之间的摩擦，降低磨损率。冷却措施的运用，可以避免机械密封在高温环境下发生变形或损坏。

2.高温泵密封应用实例和分析

2.1谨慎采用自冲洗方案，宜采用“外部带压”冲洗方案

很多高温泵，例如芳香烃类的热泵，在启动阶段及正常运行阶段，其工作温度波动较大。在使用自洗方式时，清洗液的润滑性能会变差，甚至会产生气体。另外，有些泵浦介质自身也含有在压力降低时沉淀下来的气体。在高压汽轮机主洗过程中，由于自洗过程中易产生多相中的气体，因此，在主洗过程中，自洗过程一般不会使用[1]。

因此，通常情况下都会采取“外部带压”的清洗方式。但是，在选择密封主灌洗溶液的时候需要特别小心，必须确保所选溶液不会具有易燃或易爆的特性，并且不会对设备产生损害。例如，在渣油加氢装置中，进料pump液化石油气的流体静力学平衡系统的主洗流程采用的是PLA32+53C清洗剂。

2.2单端面还是双端面密封

尽管在高温离心泵中，使用单端面外部带压密封已经获得了很多成功，比如，焦化装置的辐射进料泵和催化裂化装置的油浆泵，使用PLAN32+62外部带压冲洗方案，密封工作效果很好。然而，随着安全生产需求的日益增长，高温离心泵的密封同样需要采用有压型或无压型（2或3）双端面焊接波纹管的机械密封。在温度高于176℃或端部旋转速度高于23米/秒的情况下，也应该使用固定波纹管密封（TYPEC）。

PLAN53(arrange3，typeC)是一种常见的双瓣膜冲洗方式，适用于需要高压力和低压力的应用场景。在PLAN53中，通常会要求双瓣膜的厚度、层数和形式等参数符合一定的标准。因此，在选择合适的冲洗方案时需要考虑这些因素的影响。在国内，双花瓣型清洗器一般采用高压清洗技术，高压范围一般在60-90MPa之间。具体的高压值可以根据实际需求进行设定。同时，还需要考虑到安全性和可靠性等因素的要求。

在启动时，当密封室内压力波动很大时，如氢气水轮机的密封，在使用自洗方案时，清洗液极易被汽化，从而导致了水力水轮机密封在现场频繁发生故障。因此，正确的冲刷方案的选取将直接影响到密封工作的质量。其中，PLAN32+PLAN53C技术方案是一种较为合理的技术方案[2]。

2.3ECS密封

ECS密封件是一种特殊的双端面串联密封件，其特点是采用了干式摩擦密封件，并采用了蒸汽淬冷方式。本密封采用低压力、饱和水蒸汽作为密封介质，取代了原有的密封流体循环系统。在精炼设备中，约翰克兰、西安永华等公司都建议使用这种 ECS密封。在国外，已经有了很多成功的案例。

ECS加密适用于各种类型的设备，包括化工、石油、食品等各个领域。它被广泛应用于炼油厂、化工工厂以及食品加工等领域中的高温泵等设备中，以提高设备的效率和安全性能。

通过分析ECS加密的优势，一般在于高效节能。ECS编码能够有效地减少能量损耗并降低成本支出，从而提高生产效率，并且不会产生任何噪音或振动声。因为不需要额外的维护费用且易于安装与拆卸，这使得EBS编码成为一种非常理想的选择。

2.4其他注意的方面

泵机组启动前，因进水口滤清器堵塞，导致密封腔压差，导致内部循环水汽化，这一现象值得关注。在工作温度下，必须确保清洗液的压力高于1.3倍的液体饱和蒸汽压，或者密封室的温度低于密封介质的工作温度20℃以上。不管泵的进口压力是不是低于大气压力，泵密封室的压力至少高于大气压力35千帕。

在采用变转速设施来对泵送流量进行调节的时候，或者是长时间的低转速运行，或者是大轴径密封的时候，在选择密封的时候，应该向密封生产商发出通知，对增强型泵密封环进行合理的选择，避免出现冲洗量不足的情况，或者可以考虑增加外部增压泵设施和它的关联互锁系统，比如PLAN23等方案。

对于密封端面的具体布置，在API682标准中，因紧凑设计具有优异的性能，常用的“面对面”式和“背对背”式的排布方式，例如渣油加氢泵中的机械密封，这种排布方式有利于减少高温下的热效应，因此被推荐使用。

结束语：炼油厂高温泵机械密封的应用是石油化工行业中的重要环节。由于高温环境下设备的运转，使得密封件长期处于极度磨损的状态，因此需要采用特殊的高温密封技术来保证设备的安全稳定运行。本文针对炼油厂高温泵机械密封的应用进行研究，探讨了在高温环境下如何有效提高密封件的耐磨性和稳定性，以及如何选择合适的密封材料。研究结果表明，采用陶瓷材料作为高温泵机械密封件的研究具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]亓东民,赵娜.炼油厂高温油泵机械密封泄漏原因分析及对策[J].流体机械,2022,(09):4-5.

[2]王武凤,聂仁宾,王春波.高温双支撑离心泵机械密封失效分析及设计改造[J].山东化工,2021,(23):3-4.