离心压缩机干气密封节能改造实践

离心压缩机干气密封节能改造实践

闫福胜

淄博鑫泰石化有限公司 山东淄博 255400

摘要：离心压缩机作为化工生产中的关键设备，其干气密封系统的能效直接影响着整个装置的运行成本。传统的干气密封系统在停机时需要持续供应密封气，以防止反压和泄漏，但这一做法导致了能源的浪费和设备寿命的缩短。本文旨在探讨并实践一种新的节能改造方案，以优化干气密封系统的运行，减少能源消耗。

关键词：离心压缩机；干气密封；节能改造；能源

引言

随着能源成本的上升和环保要求的提高，离心压缩机干气密封系统的能效优化已成为化工行业的重要课题。传统的密封系统在停机时需持续供应密封气，导致能源浪费和设备损耗。本文旨在通过实践探索一种节能改造方案，优化密封系统运行，减少能源消耗，为化工行业的可持续发展贡献力量。

1.干气密封系统的概述

干气密封系统是一种高效、可靠的密封技术，广泛应用于离心压缩机等高速旋转设备中。该系统主要由静环和动环组成，静环通过弹簧力与动环保持接触，动环则随转子高速旋转。动环表面设有流体动压槽，利用旋转产生的粘性剪切力将气体引入槽内，形成高压气膜，使密封面分离，实现非接触运转。干气密封系统通过流体静压力和动压力的平衡，确保了密封面间的稳定间隙，同时具有正刚度的气膜保证了密封的稳定性和润滑性，有效防止了泄漏和磨损，提高了设备的运行效率和可靠性。

2.离心压缩机干气密封现状分析

2.1增压泵频繁运行导致寿命缩短

在当前的离心压缩机干气密封系统中，增压泵的频繁运行是一个显著的问题。由于系统设计要求在停机时持续供应密封气以防止反压和泄漏，增压泵必须不断工作以维持密封腔内的压力。这种高频率的运行模式对增压泵的机械部件造成了极大的压力，导致其寿命显著缩短。具体来说，增压泵的往复运动次数极高，每天可达8万6千次，这意味着在短短十几天内就需要更换密封包，而每次更换的成本高达15万。这种频繁的维护和更换不仅增加了运营成本，还可能导致生产中断，影响整个工艺流程的稳定性和效率。

2.2氮气资源的过度消耗

在离心压缩机干气密封系统的运行中，氮气资源的过度消耗是一个不容忽视的问题。为了确保密封系统的正常运作，特别是在停机时，系统需要持续注入中压氮气以维持密封腔内的压力，防止反压和泄漏。然而，这种做法导致了氮气的大量消耗，不仅增加了运行成本，还可能因为氮气资源的紧张而影响其他工艺环节的正常运行。此外，氮气的过度使用还会导致系统内不凝气的增多，这可能会影响工艺流程的效率和产品质量。

2.3停机时因出入口切断阀内漏导致缸体无法泄压

在离心压缩机干气密封系统的实际运行中，停机时因出入口切断阀内漏导致缸体无法泄压是一个常见且棘手的问题。由于切断阀的密封性能不佳，即使在停机状态下，缸体内的压力也无法有效释放，这不仅影响了设备的正常维护和检修，还可能导致密封系统的压力失衡，进而引发泄漏风险。这种内漏现象使得缸体内部始终处于高压状态，无法达到理想的泄压效果，从而影响了干气密封系统的稳定性和安全性。此外，长期的内部压力积累还可能对设备结构造成损害，增加维修和更换的频率，进一步提高了运营成本。

3.离心压缩机干气密封节能改造实践

3.1停机时关闭一二级密封气

在离心压缩机干气密封系统的节能改造实践中，停机时关闭一二级密封气是一个关键策略。传统的操作模式要求在停机期间持续供应密封气，以防止反压和泄漏，但这导致了能源的浪费和设备寿命的缩短。通过分析系统的工作原理和实际运行状况，可以发现，在停机状态下，由于出入口压力相等，系统处于静压状态，介质的流动几乎停止。此外，考虑到系统内乙烯、丙烯介质的高纯净度，不注入密封气不会对干气密封造成污染。实施这一改造策略的具体步骤包括：在停机指令下达后，逐步减少并最终关闭一二级密封气的供应；监控密封腔内的压力变化，确保一级密封腔压力始终高于二级密封腔，以防止干气密封反串；定期检查密封面的状态，确保无污染和损伤。这一改造策略的实施不仅减少了增压泵的运行次数，延长了其使用寿命，还显著节省了氮气资源，每小时可节省35Nm³的氮气。此外，由于减少了密封气的使用，系统的整体能效得到了提升，运行成本也相应降低。这一实践证明了在特定条件下停机时关闭一二级密封气的可行性和有效性，为类似装置的节能改造提供了宝贵的经验和参考。

3.2利用缸内介质的高纯净度避免污染

在离心压缩机干气密封系统的节能改造实践中，利用缸内介质的高纯净度避免污染是一个重要的策略。由于丙烷脱氢装置中的乙烯、丙烯等介质具有很高的纯净度，且不属于聚合类物质，因此在停机时，这些介质不会对干气密封造成污染。这一特性为停机时关闭一二级密封气提供了理论支持。实施这一策略的关键在于充分利用介质的纯净度，确保在停机状态下，密封面不会因介质的污染而受损。具体操作包括：在停机前对缸内介质进行彻底的净化处理，确保无杂质和污染物；在停机过程中，通过监控系统确保缸内压力稳定，防止因压力波动导致的介质流动和污染；定期对密封面进行检查和清洁，确保其始终处于良好状态。通过这一策略的实施，不仅减少了密封气的使用，降低了能源消耗，还避免了因介质污染导致的密封面损伤和泄漏风险。此外，由于减少了密封气的注入，系统的整体能效得到了提升，运行成本也相应降低。这一实践证明了在介质高纯净度的条件下，停机时关闭密封气的可行性和有效性，为类似装置的节能改造提供了新的思路和方法。

3.3维持一级密封腔压力高于二级密封腔以防止反串

在离心压缩机干气密封系统的节能改造实践中，维持一级密封腔压力高于二级密封腔以防止反串是一个核心策略。这一策略的目的是确保在停机状态下，即使不注入密封气，也能通过缸内介质的压力维持密封系统的稳定运行，防止干气密封反串和泄漏。实施这一策略的关键在于精确控制和监测密封腔内的压力。具体操作包括：在停机前，通过增压泵或其他压力调节设备，确保一级密封腔的压力高于二级密封腔，形成一个稳定的压力差；在停机过程中，通过压力传感器实时监控密封腔内的压力变化，一旦发现压力差不足，立即采取措施进行调整；定期对密封系统进行检查和维护，确保其长期稳定运行。通过这一策略的实施，不仅减少了密封气的使用，降低了能源消耗，还避免了因密封气反串导致的泄漏风险。此外，由于减少了密封气的注入，系统的整体能效得到了提升，运行成本也相应降低。这一实践证明了在停机时维持一级密封腔压力高于二级密封腔的可行性和有效性，为类似装置的节能改造提供了新的思路和方法。通过精确的压力控制和监测，能够确保密封系统的稳定运行，同时实现节能减排的目标。

结束语

通过本次离心压缩机干气密封系统的节能改造实践，我们成功验证了在特定条件下停机时关闭一二级密封气的可行性和有效性。这一改造不仅解决了增压泵寿命短和氮气资源紧张的问题，还为类似装置的节能优化提供了新的思路和方法。未来，我们将继续探索更多节能减排的技术方案，以推动化工行业的可持续发展。

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