高温热油泵PLAN53B机封冲洗方案的优化改造

(江苏德桥仓储有限公司, 江苏 靖江 214500）

摘 要：延迟焦化装置高温热油泵使用串联机械密封，机封冲洗方案为PLAN32+53B。机封使用过程中存在隔离液系统超温及管道系统气阻的现象，恶化了机封的运行工况，降低了机封的使用寿命，威胁设备安全长周期运行。对隔离液系统超温及管道气阻的原因进行分析，对系统进行改造，对操作步骤进行优化，改善机封运行环境，延长使用寿命。

关键词：高温热油泵；冲洗方案；超温；气阻；机械密封；Plan53B；改造

延迟焦化装置分馏塔侧线高温油泵介质温度为300℃-365℃，高温油泵使用串联机械密封，机封为双端面面靠背布置方式，冲洗方案为PLAN32+53B。结合设备管理经验及类比石化行业高温热油泵事故案例，若机械密封失效，产生高温介质泄漏，极易引发火灾事故。在高温油泵运行过程中，设备管理人员现场点巡检发现：隔离液系统超温及管道系统气阻的现象，严重时出现动静密封环干磨的异响，说明机封的运行工况恶劣，影响机封的使用寿命，长时间带病运行甚至引起机封泄漏。

1 高温热油泵在运行过程中的主要问题

1.1 隔离液系统循环温度过高

通过机封辅助系统的红外热成像图（图1）可以看出：隔离液出机封压盖处温度为大于120℃（机封供货商推荐此处温度不大于60℃）；隔离液系统整条管线上的温度分布均匀，但温度超过了热成像的最大量程（选定最大量程120℃）；机封运行工况恶劣，长时间高温运行可导致密封老化失效，存在机封泄漏造成火灾风险。

图1 高温油泵机封辅助系统红外热成像图

1.2 隔离液系统存在气阻

高温泵机封维修后，操作人员在机封辅助系统隔离液加注过程中排气不充分，泵运行后隔离液系统管道内产生气阻，造成系统隔离液循环不畅，甚至产生动静环干磨异响，严重影响机封使用寿命。机封辅助系统顶部设计有排气阀可以通过排气阀将系统中产生气阻的空气排出，有利于系统隔离液的循环冷却。但在实际使用过程中，由于排气阀设置较高且上部空间有限，同时介质温度普遍大于300℃，机封辅助系统运行中通过排气阀对系统在线进行排气的操作风险较大，出于人员安全角度考虑，一般不建议实施在线排气操作。

2  原因分析及优化措施

2.1 原因分析

2.1.1 密封腔超温

外冲洗液流量不足或注入温度较高，介质侧机封温度高导致隔离液超温，通过红外热成像图可以看出隔离液温度接近高温油介质的温度。

2.1.2 隔离液冷却器冷却效果差

隔离液冷却器使用循环水冷却，循环水冷却器中循环水携带的泥沙长时间沉积于壳体内，沉积造成了实际换热面积的减少，导致水冷器冷却效果变差，隔离液系统循环带出的热量无法完全取走；同时隔离液进水冷器温度高加剧了循环水在壳体内的结垢，以上两方面恶性循环，最终造成冷却器冷却效果越来越差，隔离液系统无法冷却。

2.1.3 原设计隔离液加注系统不利于加注过程中系统的排气

通过分析原隔离液加注系统，排气阀位于系统顶部，加注口同样位于顶部且位置较近，若操作人员通过手动补液泵加注隔离液频率高速度快，隔离液则会通过排气阀处流出的可能，此时造成系统排气完成的假象，对操作人员产生一种误导，导致隔离液系统排气不彻底。另一方面，分析原设计图2及图3，模拟隔离液加注过程，分析隔离液液体流向特性，必然会导致空气在隔离液冷却器及机封内部无法完全排放。

3  改造优化措施

3.1 降低密封腔温度

加大冲洗液的注入流量由8L/min增加至10L/min；降低冲洗液注入温度由90℃降低至80℃，通过增大注入量及降低注入温度以降低密封腔温度。

3.2 提高隔离液冷却器冷却效果

每季度对隔离液冷却器进行清洗，拆除冷却器后，对盘管表面使用高压水清洗结垢及泥沙，提高换热器传热系数，保证冷却器的冷却性能。

3.3 隔离液冷却器改造

将原位于冷却器顶部的隔离液进、出口改造为出口位于冷却器底部、入口位于冷却器顶部（图4）。改造后隔离液系统与循环水在冷却器内形成逆流换热冷却，提高冷却效果且有利于隔离液加注时排空气操作（图5）。

3.4 隔离液循环系统改造（图5）。

（1）在靠近机封压盖部位隔离液进口新增切断阀V4，出口新增切断阀V1。

（2）隔离液冷却器隔离液程进口新增切断阀V2，出口新增切断阀V3。

（3）加注口切断阀V5改造至冷却后隔离液进机封切断阀V4后。

（4）隔离液冷却器中隔离液的加注。加注隔离液时先关闭机封压盖顶部出口处切断阀V1及冷却器隔离液程入口切断阀V2，打开机封压盖处入口切断阀V4、冷却器隔离液程出口切断阀V3及冷却器顶部排气阀V6，打开补液切断阀V5，使用手动补液泵对冷却器盘管加注隔离液，隔离液加注部位相对整个隔离液系统来说，由底部逐步赶空气至冷却器盘管内，盘管内空气再由顶部排气阀V6处排出，待排气阀处见隔离液排出后，此时证明冷却器盘管内部空气已完全排出，停止手动加注隔离液。关闭机封压盖处入口切断阀V4及冷却器隔离液程出口切断阀V3。由于隔离液从底部注入水冷器，从水冷器高处排气，这样保证了水冷器盘管内部空气完全排出，从设计上做到了完全排气。

（5）机封隔离液加注。

冷却器排气完成后，对机封进行排气。关闭机封压盖处入口切断阀V4及冷却器隔离液程出口切断阀V3，打开机封压盖处出口切断阀V1及冷却器隔离液程入口切断阀V2，继续使用手动补液泵对机封加注隔离液，隔离液相对隔离液系统来说，由机封底部逐步赶空气经冷却器隔离液程入口切断阀V2至顶部排气阀V6处，待冷却器顶部排气阀V6见油后关闭上部排气阀，此时整个隔离液系统内部空气已完全排出。停止手动加注隔离液。

（6） 打通隔离液系统循环流程。打开机封压盖处入口切断阀V4及冷却器隔离液程出口切断阀V3，打开冷却器循环水程进口切断阀V8，水冷器壳体排气见水后打开循环水程出口切断阀V7，此时隔离液系统循环流程已打通。

（7） 继续加压至大于密封腔压力0.14-0.17MPa，隔离液系统加注及排气操作完成，同时关闭加注口切断阀V5。

4  改造效果验证

改造后隔离液系统循环温度有明显的降低(图6)，隔离液冷却器冷却效果良好，跟踪记录隔离液进、出机封温度，从表1可以看出循环冷却效果稳定。

图6 改造后机封辅助系统红外热成像图

表1 改造后隔离液循环温度

5  结论

改造过程仅对隔离液系统管道及冷却器出入口做局部调整，对仪表及报警未改动，且投资较少。通过对隔离液系统的改造及优化，保证了隔离液系统能够完全排气，运行中未发现气阻及机封干磨异响，机封热量能够被取走，隔离液冷却器发挥出最大冷却效果。改善了机封的运行工况，能够降低隔离液循环温度至40℃以下（实际运行值25℃），提升了机封的运行可靠性、安全性，延长了机封的使用寿命，为装置长时间连续、安全可靠的运行提供了保障。

参考文献

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来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第11期  在线投稿  >>