1.中化重庆涪陵化工有限公司；2.中化重庆涪陵化工有限公司
摘要：介绍了一种用于MAP、DAP等磷复肥生产装置中干燥尾气风机密封技术，此密封结构不仅能够杜绝轴封漏气，避免飘逸出的粉尘对现场环境的污染，而且投资少、使用周期长、安装维护方便。
关键词：干燥尾气风机；轴密封技术；投资少；周期长；安装方便
磷复肥生产装置中使用的干燥尾气风机是一种将干燥机里面的热空气（含粉尘）抽离出干燥系统和除尘系统，然后引入尾气洗涤系统，最后排入大气的一种风机。在磷复肥行业中，尾气风机一般都是大风量的离心式风机，在正常的使用条件下，此类风机都不需要轴密封结构，因为在风机的正常使用环境下，叶轮的轴密封位置都是保持微负压状态，不可能出现尾气从轴孔位置出现泄露的现象。因此在风机的设计制造过程中都没有考虑轴密封的问题。
但是，在我们的实际应用中，部分除尘系统未能完全除掉的粉尘，就会随着空气一起进入尾气管道中，在长期的运行过程中，尾气管道就会出现不同程度的积垢，使得通风管道管径逐渐变小，如果不能得到及时的清理，就会使尾气管道内风速增加，管道阻力增大，气流输送更加困难，最终造成风机机壳内的气流变得混乱（风机出现喘振），从而使得风机叶轮背面出现正压现象，粉尘也随着气体从轴封处漏出，对现场环境造成严重的污染。为了解决轴封处漏气的问题，我们就必须为风机增设密封装置。由于尾气风机输送的介质中含有大量的粉尘，并且在漏气的时候风机会出现剧烈的振动，许多的密封结构都不能完全的适用，这就对密封结构的设计提出了挑战。
1、离心风机密封结构的介绍［1］
离心风机轴封技术的发展过程中主要出现以下几大类：
1.1 非接触式节流密封
非接触式节流密封（图一）结构主要安装节流环从而减少轴孔间的间隙，减少空气泄漏。其优点是不受转速和温度限制，结构简单，成本低廉，安装方便，使用寿命长。但由于其存在一定的泄露量，因此，只能用于空气氮气等中性介质对于输送高压气体，石油气、氢气以及其它含尘、易燃和有毒气体，这一类风机轴封不能满足轴封的要求。
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1.2 分瓣环密封盒浮环密封
浮环密封：结构示意图见图2，主要由几个浮动环、轴套、间隔环盒甩油环等组成。原理是靠高压密封油在浮环与轴套间形成油膜，节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧，将气体封住。
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浮环密封仍属于非接触密封，结构上增加了密封辅助系统，尤其是浮环密封，使用润滑油作为阻封液，辅助系统十分庞大、复杂，但能够彻底解决输送气体的泄露问题。在20世纪七八十年代，大石化装置中离心压缩机的轴封基本都使用浮环密封。我国在80年代，由沈阳鼓风机集团有限公司、合肥通用机械研究所、武汉鼓风机有限公司等合作，完成了我国浮环密封的系列制造，并且在合肥通用机械研究所建造了当时国内唯一的浮环密封试验系统在正常工作情况下，浮环密封的环与轴不会发生接触摩擦，运转平稳安全，使用寿命长，特别适合于大压差、高转速的场合。故曾大量用于高速压缩机的轴封，在浮环密封的大量使用过程中，其缺点也开始显现，主要是工艺气体造成润滑油的污染和乳化，由于风机轴承润滑系统与轴封系统共用油站，导致轴承与密封失效。
1.3机械密封
机械密封又称端面密封，是指由一堆或数对垂直于旋转轴的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下，以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄露的轴封装置。
机械密封典型结构见图3，通常由静环、动环、弹性或磁性元件、旋转环传动件和辅助密封圈等零件组成。工作时利用旋转环和静环相对转动的两个贴合表面，以及辅助密封来实现其密封功能，因其工作可靠，泄露量小，工作寿命长，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感，抗振性能好，端面磨损能自动补偿，无须经常维修，功率损耗小，切对轴没有磨损等特点，被广泛应用在机械行业、石油和化学等各类旋转机械中。
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机械密封属于接触式密封，需要水或润滑油等液体作为冲洗介质。随着现代石油化工企业的迅猛发展，在不少生产流程中，由于石化产品的深度加工工艺的需要，不允许使用液体介质（各类润滑油、水等）作为风机轴封的密封润滑剂和阻封液，因为润滑油类、水等液体介质一旦泄露到工作介质中，或参与反应，或影响主产品品质，有些甚至会危及到设备的安全，而舒适的介质又往往是易燃、易爆的气体，一旦发生泄露，讲造成火灾、爆炸及人身伤亡等重大事故，此时，机械密封难以满足要求。
1.4干运转机械密封
干运转机械密封是密封环密封端面开有毫米级深槽，采用氮气作为隔离、阻封气体，在运转过程中，流槽内充满气体，改善了端面间的润滑效果，延长了密封的使用寿命。干运转机械密封能保证输送的介质对大气的“零泄漏”，但不需要复杂的过滤等辅助系统，从而大大降低密封的制造成本和运行管理成本。但使用的阻封气体供给困难，并且密封环密封端面上是毫米级深槽，在我们使用比较粗矿的低压风机上，如果一旦出现断气，毫米级深槽就会堵塞，密封效果就会下降，所以，不适合使用在带粉尘的低压离心风机上。
2、改进后的密封结构
改进后的密封结构借鉴了多种密封形式，解决了密封元件担心径向和轴向跳动以及阻封气体供给困难的问题，并且做到了结构简单、安装更换方便，加工成本低，使用寿命长等特点。该密封结构由多种密封形式组合而成，避免一种密封一旦失效，粉尘便会立即泄露的弊端。
本密封结构（图4）是根据机泵的填料密封[2]结构结合干气密封改进而成，组成两道密封结构。第一道密封由密封盒和一层羊毛毡或炭纤维盘根组成的密封结构。密封盒焊接在风机机壳上，密封填料放置在密封内尽量与轴贴合，形成了填料密封。在运行过程中可以阻挡大部分的尾气，并且填料在压紧力的作用下出现径向变形，缩小与轴之间的间隙，从而减少第二道干气密封的供气量。第二道密封是由气封环、外填料层和气管接头组成的干气密封结构。制造一个圆周上钻由4个或8个均匀分布的小孔的内外槽型气封环，安装在第一层填料密封后，然后装入一层羊毛毡或炭纤维盘根，并用填料压盖压紧，形成一个气封腔，最后通入气管接头引入压缩空气，使气封腔内随时保持高于风机机壳内的气压，这就形成了第二道干气密封。在实际运行当中，可以根据密封泄露情况随时调节压缩空气的进气量，减少气量的不必要消耗。
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此密封结构使用在干燥尾气风机中的优点：1、结构简单：只有简单的几个部件组成；2、加工安装方便：没有加工工艺比较复杂的部件，安装时只需简单的焊接工艺和装填填料层并压紧；3、选材容易：刚性部件都是碳钢材料，密封材料可选择羊毛毡或炭纤维盘根等化工企业都比较常用的密封材料，并且阻封压缩空气在化工厂内也是必备气源；4、使用周期长：第一层密封结构使用的羊毛毡等密封材料本身就具有耐磨、耐高温的特性，而且第二道密封的阻封气体在起密封作用的情况下，同时对第一层密封材料起到降温的作用，从而延长了密封材料的寿命；5、更换方便：更换填料层时只需将填料压盖拆开，取出旧填料，装入新填料即可完成更换；6、密封效果好：气封供气压力远高于风机气压，在供气量足够的情况下不会出现泄露现象。
3、结束语
针对磷复肥行业中的MAP、DAP等装置中使用的输送带粉尘气体的干燥尾气风机漏气的特点，必须增设密封结构，解决粉尘外泄造成对环境污染的问题。改进后的密封结构，能够有效的防止粉尘的外溢，杜绝漏气现象。密封结构简单、紧凑，密封件采用常用件，便于采购，使用周期长，更换方便，降低了维修成本。
参考文献
[1]李鲲，李香，吴兆山.离心风机轴封技术的概述[J].风机技术，2010（2）：57-59,63.
[2]胡国桢，石流，阎家宾.化工密封技术[M].北京：化学工业出版社，1995.7.