循環氫壓縮機干氣密封泄漏分析及對策

王建锃 張萌 婁剛 孟慶宇

（ 大慶煉化公司 煉油生產一部 黑龍江 大慶 163411）

引言

柴油加氫裝置目前使用的循環氫壓縮機為離心式型號為BCL408，驅動機為汽輪機型號為NG25/20，使用的干氣密封為成都一通股份有限公司生產的“五孔制”螺旋槽式干氣密封。

柴油加氫裝置2014年開工，僅有一臺反應器（R101），夏季執行精制方案、冬季執行分餾方案，循環氫壓縮機K102干氣密封泄漏量一直穩定在設計值8-9m3/h，2019年11月新增一臺降凝反應器(R102)且投用后，生產方案由改造前的夏季精制方案、冬季分餾方案，調整為夏季精制方案、冬季降凝方案。在降凝方案投用后 ，由于降凝反應器催化劑活性較高，裂化反應深度大，循環氫系統組份變重，循環氫帶液增多，循環氫機組一直處于低速、高負荷的運行狀態，導致循環氫壓縮機一級密封氣泄漏量增大，影響機組的平穩運行[1]。

圖1 兩反應器流程

1 干氣密封泄漏量增大原因

柴油加氫降凝反應器投用后，原料裂化反應加劇，導致循環氫中的烴、干氣含量大，氫氣純度低，從循環氫壓縮機出口引出的一級密封氣存在帶液的情況，一方面由于密封氣帶液及液體中攜帶的微量雜質，使壓縮機干氣密封動、靜環表面的氣膜質量及剛性形成的較差，使得摩擦副的表面發生不均勻的碰撞，氣動螺旋槽表面產生不均勻的損傷，導致泄漏量增大，另一方面由于一級密封氣攜帶的雜質和帶液導致干氣密封靜環C型圈表面衍出一定的缺陷，導致干氣密封泄漏量增大且不可逆。

圖2 干氣密封結構圖

2 干氣密封泄漏量與介質溫度、系統壓力的關系

通過觀察發現，干氣密封泄漏量與循環氫溫度存在一定關系。圖3表現為循環氫介質溫度與機組干氣密封泄漏量成反比的規律，可以看出泄漏量隨著入口介質溫度的降低而逐漸增大，當入口溫度在65-66度時，泄漏量在10-11m3/h，溫度降至60度時，泄漏量逐步升至12-13 m3/h。初步分析，產生上述變化的原因為：介質溫度較高時，增大了靜環C型圈組件的膨脹量，提高了受損傷C型圈組件的密封性，泄漏量減小，另一方面介質溫度較高時，循環氫氣體粘度較大（循環氫粘度隨著溫度升高而增大），增加了泄漏阻力，從而降低了介質在受損螺旋槽端面的泄漏量[2-3]。

圖3 干氣密封泄漏量與循環氫介質溫度的關系

通過觀察發現，干氣密封泄漏量與系統壓力（等于入口壓力）存在一定關系。圖3表現為系統壓力與機組干氣密封泄漏量成反比的規律，可以看出泄漏量隨著系統壓力的降低而逐漸增大，當系統壓力在6.527Mpa時，泄漏量在11.850m3/h，系統壓力5.841度時，泄漏量逐步升至17.154 m3/h。初步分析，產生上述變化的原因為：系統壓力較高時，出入口差壓較大，軸位移有明顯的向低壓端移動的趨勢，使得非驅動端干氣密封氣動螺旋槽端面的間隙減小，氣膜剛性增強，介質從氣動螺旋槽端面的泄漏量較小 。

圖4 干氣密封泄漏量與壓縮機入口壓力的關系

圖5 干氣密封泄漏量與壓縮機入口壓力的關系

3 控制干氣密封泄漏量的有效方法

由于循氫機組為單臺連續運行狀態，不具備停機檢修更換干氣密封的條件，目前只能通過現象、趨勢變化進行判斷和調整，將泄漏量穩定在報警線之下。當前的主要工作是通過對入口溫度等條件的精確控制和及時調整，保持的機組平穩運行。

柴油加氫裝置通過采取以下措施來保證循環氫機組K102干氣密封平穩運行：

1、在滿足生產需要的情況下，摸索有利于干氣密封的運行轉速，確定機組轉速在降凝工況下不低于8500rpm，在精制工況下不低于9000rpm?？刂妻D速保證干氣密封端面間氣膜剛性，減少泄漏。

2、精準控制壓縮機循環氫的入口溫度，確定降凝工況下58-60℃之間，精制工況下 64-66℃之間，在滿足生產需要的同時，盡量高控，循環氫介質溫度越高，粘度越大，有利于降低端面間的泄漏量。溫度越高，O型圈膨脹量越大，有利于降低泄漏量和機組運行風險。

3、系統壓力波動對泄漏量也有一定的影響，控制冷高分壓力在6.4-6.5Mpa之間，減小波動。

4、根據干氣密封運行參數，適當在指標范圍內下調一級密封氣、二級密封氣流量，從而降低泄漏量。

5、通過給一級密封氣引出管線增加伴熱和保溫，降低由于密封氣溫度波動造成的密封氣帶液，減少了泄漏量波動。同時可以防止密封面氣動螺旋槽進一步損傷，一定程度提高了干氣密封的使用壽命。

6、大幅度調整一級密封氣流量（一級密封氣流量正常值260m3/h，調整操作時最低降至50m3/h，最高提至550m3/h）帶走干氣密封螺旋槽中的積液和雜質。

采取以上操作維護對策后，一級密封氣泄漏量波動明顯大幅減少，保持在報警值14.5m3/h以下平穩運行,使得降低循環氫溫度成為可能，不僅降低了能耗、增加了液收，同時也減少了低分氣帶液對其他裝置造成的影響。

4 效益分析

經過裝置的研究分析和操作對策，避免了柴油加氫裝置因循氫機干氣密封泄漏停工，同時為離心式壓縮機的干氣密封損傷后，如何去操作調整提供了寶貴的經驗，保證了裝置安全運行，保守估計經濟效益不小于50萬元（換兩套干氣密封20萬元，停工、開工、檢修、共7天左右，產生的經濟效益約30萬）