超大尺寸干气密封在冶金行业原料气压缩机上的运用文档.doc

超大尺寸干气密封在冶金行业原料气压缩机上的应用 姜南，杨惠霞，冯向忠，吕秋斌，周振铸 （约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司，天津，300384） 摘要：介绍了超大尺寸干气密封在冶金行业原料气压缩机上的应用，包括密封与控制系统设计方案以及现场安装调试情况。提出了超大尺寸干气密封设计、制造、检验和试验，以及现场安装、拆卸的技术难点，并指出了使用中应注意的问题。 关键词：干气密封；透平压缩机；应用；超大尺寸 Application of super-size dry gas seal in Charge gas centrifugal compressor of metallurgical Industry Jiang Nan, Yang Huixia, Feng Xiangzhong, Lv Qinbin, Zhou Zhenzhu （John Crane Timing Seals Co., Ltd., Tianjin, 300384） Abstract：The application of super-size dry gas seal in charge gas centrifugal compressor of metallurgy industry is introduced, including gas seal body, its supporting system and the installation and commission as well. Further more, the technical difficulties in design, manufacturing, check and test, and installation and commission as well are presented. And the aspects needed to be paid attention to are put forward. Key words: dry gas seal, turbo-compressor, application, super-size 1 前言 沈阳北台钢铁公司的原料气压缩机组采用的是从南非引进的二手设备，沈阳鼓风机厂承担对其进行改造、配套的任务。该机组有两套完全相同的设备，每套均为汽轮机驱动的四缸压缩机（其机组布置如图1所示）。该压缩机组介质为原料气，主要成分如表一所示。该压缩机组入口压力1.96barA，出口压力50barA；其中第一缸2MCL1007，入口压力1.96barA，出口压力3.75Abar，最大连续转速5960rpm，密封腔处轴径260mm。该压缩机组全部采用国内设计制造的、具有自主知识产权的干气密封产品［1-6］。由于压缩机组第一缸的叶轮外径超大，达到1000mm；相应的密封腔处轴径和压缩机腔体内径尺寸都是目前国内最大的分别为260 mm和418 mm。这对密封的设计、制造、检验、 搬运和现场的安装、拆卸都带来巨大的挑战。 图1 原料气压缩机组布置图 表1 机组介质原料气组分 介质组分 H2 CO CO2 N2 CH4 CH3OH Ar 其它 总计 体积含量（％） 69 2.6 22 5.4 0.4 0.2 0.2 0.2 100 2 干气密封基本原理及主要特点 干气密封是采用“以气封气”、流体动静压结合的非接触式机械密封，是目前世界上最先进的一代高速透平压缩机轴端密封型式。其密封本体结构与普通高速机械密封所不同的是：动、静环密封端面较宽，在动环的密封端面上加工出特殊形状的型槽，其槽深一般在3 ~10μm之间；为了保持密封端面槽形的长期稳定存在，一般将型槽刻在硬质的碳化钨或碳化硅动环上。动环旋转时，在流槽的作用下气体被泵入密封端面，在两密封端面间形成一层厚度约为2~5μm的气膜，将两密封面隔开，使密封保持非接触稳定运转。干气密封的膜厚虽然很小，但其气膜刚度很大，一旦外界干扰出现使两密封面间隙增大或减小时，它能迅速回到原来的平衡位置，即具有很强的抗外界干扰的能力。这类密封有以下突出优点：端面非接触，使用寿命长，可靠性高；密封功耗低，节约能源；省去了庞大的密封油系统，重量轻，占地面积小；消除了密封油对工艺回路污染的可能性；运行和维护费用低。 3 干气密封总体设计方案 密封本体设计方案 1. 1 密封布置方式及主要结构特点 总的说来，根据压缩机工作介质的特点、环保要求以及现场工艺要求，透平压缩机的干气密封有以下几种布置方式：单端面、双端面、串联式、带中间迷宫的串联式干气密封。 单端面干气密封适用于允许少量介质泄漏到大气的气体压缩机，例如空气、氮气等中性气体的透平压缩机。 双端面干气密封相当于面对面布置的两套单端面密封，适用于允许少量惰性气体进入机内