崔宏喜
中石化胜利油建工程有限公司，山东省东营市 257000
摘要：压缩机厂家的技术要求，压缩机干气密封需要的氮气洁净度很高（具体为氮气中油含量不大于1微米且不大于0.003ppm），而由于制氮撬厂家制造原因达不到设计要求和试运期间因柴油进入氮气管网中导致管线吹扫困难导致干气密封入口的氮气质量不能满足要求。为了彻底的解决这一难题，在多次讨论的基础上提出了本方案，即在干气密封盘入口氮气管线前端增设一个聚结过滤器以确保氮气的质量能满足厂家提出的参数要求，从而使压缩机能够连续长时间运转，大大减轻精细过滤器的过滤压力，降低更换精细过滤器的频率，这样就可以延长干气密封盘内的精细过滤器的使用寿命，起到提高使用效率和降低生产成本的作用。
关键词：压缩机；干气密封；氮气；质量
1.序言
为了减少通过压缩机转子与固定元件间的间隙的漏气量，常装有密封。密封分内密封，外密封两种。内密封的作用是防止气体在级间倒流，如轮盖处的轮盖密封，隔板和转子间的隔板密封。外密封是为了减少和杜绝机器内部的气体向外泄露，或外界空气窜入机器内部而设置的，如机器端的密封。
离心压缩机中密封种类很多，常用的有以下几种：1）迷宫密封；2）油膜密封，即浮环密封；3）机械密封；4）干气密封。
随着流体动压机械密封技术的不断完善和发展，其重要的一种密封型式螺旋槽面气体动压密封即干气密封在石化行业得到了广泛的应用，本项目的压缩机采用是干气密封。相对于封釉浮环密封干气密封具有较多的优点：运行稳定可靠易操作，辅助系统少，大大降低了操作人员维护的工作量，密封消耗的只是少量的氮气，既节能又环保。
干气密封原理
当端面外侧开设有流体动压槽的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜从而使密封工作在非接触状态下。所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。
2.问题概述
根据压缩机厂家的技术要求，压缩机干气密封需要的氮气洁净度很高（具体为氮气中油含量不大于1微米且不大于0.003ppm），而由于以下2个原因导致干气密封入口的氮气质量不能满足要求：
1）因为制氮撬厂家制造原因达不到设计要求
设计对氮气质量的要求是：氮气纯度为97%；固体含量不超过50mg/m3；机械颗粒度不超过30微米。而实际上制氮撬的制氮能力均低于上述数值，主要是由于制氮撬分子筛沉降造成分子筛粉化，制出的氮气中夹杂着大量的碳颗粒粉尘导致下游用户的氮气洁净度不达标，如这些颗粒不予以清除，则压缩机投用后，干气密封盘前的精细过滤器会在很短时间内积累大量黑色粉尘，需要经常更换滤芯，否则很容易堵上影响干气密封效果，损坏装置。这些滤芯价格昂贵、且必须从欧洲进口，采办难度较大。
2）试运期间因柴油进入氮气管网中导致管线吹扫困难
在热媒炉烘炉结束后，为了以柴油为燃料试一试柴油火嘴能否正常工作，试运团队开启加热炉撬块内的柴油泵，从柴油系统内输送柴油到加热炉炉膛内的火嘴进行点火试验，但是试验很不成功，火嘴喷油量太小且火苗非常容易熄灭。为了找到这种问题的原因，反复断续的开启柴油输送泵约1.5小时，估计柴油就是在这个时候被打进与柴油系统相连接、用于保证柴油停火时无回火的氮气管网中。第二天对加热炉柴油撬进行了开泵试验，拆除用于隔离柴油与氮气系统的电磁阀后面的法兰，在压力超过10Bar 时电磁阀因不能承压而突然开启、柴油流入氮气管网，此电磁阀为碧海舟厂家供货，电磁阀的等级应为4.5-15Bar（高报），但实际选用的可能为9bar时即失去作用（电磁不能吸住膜片）。由此问题查清楚，施工部打开位于PR-0主管廊西侧端的盲板，发现氮气管网内有大量的柴油。柴油在氮气管线上形成油膜，粉尘吸附在油膜上无法彻底清除。为了清除氮气系统管网内的杂质，我们对主管进行了通球、爆破吹扫，但是由于管线壁上柴油的附着力，此种方法的效果不大。此外，在通球后由于制氮撬的分子筛无法彻底清除，仍然断续的有沉降现象。
3.解决思路和办法
正是由于上述两个因素的叠加，导致氮气管网内的大颗粒杂质无法彻底清除。为了彻底的解决这一难题，在多次讨论的基础上提出了本方案，即在干气密封盘入口氮气管线前端增设一个聚结过滤器以确保氮气的质量能满足厂家提出的参数要求。参照三甘醇脱水撬过滤工艺流程进行压缩机前端过滤器的设计和制作。经过试运、施工和设计的沟通后确定最终的改进方案，用6寸的钢管制作筒体，每个筒体内装一个滤芯（滤芯尺寸920mm*114mm），做成可拆卸更换的滤芯。滤芯两端的密封是用密封垫，因为压力不高，实际法兰直接用钢板焊接制作。在靠近干气密封盘的氮气入口管处，引出旁通线竖直安装该过滤器。
4.聚结过滤器的产品特性
本方案增加的过滤器是聚结过滤器，滤芯是玻璃纤维聚结滤芯，高密度梯度玻璃纤维，高效聚结气流中粉尘和液雾，具有过滤精度高，结构稳定，寿命长，不存在介质纤维脱落，不会对环境、产品下游造成污染等特点。与各种流体有很好的兼容性；良好的环保性，100%合成材料，完全燃烧无残留物。聚结滤芯没有受到严重的物理或化学性的破坏，则可以长期使用、定期清理、免更换，从而大大降低运行成本，这是应用聚结过滤技术的一个特有特点。通过本过滤器的氮气最大颗粒度是5微米，作为一级过滤，而通过精细过滤器的氮气最大颗粒度是2微米，作为二级过滤。在安装聚结过滤器后，氮气先经过聚结过滤器，过滤掉绝大部分的粉尘，然后再通过精细过滤器，这样可以大大减轻精细过滤器的工作负荷。
5.前后方案的比较
5.1技术工艺比较
1）不增加聚结过滤器，精细过滤器的寿命一般为7天左右。
2）增加聚结过滤器，因聚结过滤器的精度范围为5微米，即5微米以上的固体颗粒均被此过滤器过滤掉，这样大大减轻精细过滤器的使用寿命，一般可以用半年以上。
5.2与同类产品的比较
1）聚结过滤器具有过滤精度高，结构稳定，寿命长，定期清理可免更换的特点，从而大大降低运行成本。
2）其他过滤器的颗粒度达不到要求，不能清理再生，只能更换，
6.结论
经过实施设计优化方案从而使压缩机能够连续长时间运转，大大减轻精细过滤器的过滤压力，降低更换精细过滤器的频率，这样就可以延长干气密封盘内的精细过滤器的使用寿命，起到提高使用效率和降低生产成本的作用。
1）避免业主每周都要更换精细过滤器滤芯，大大节省了更换滤芯的人工费和材料费，减少压缩机的停机时间提高了生产效率。
2）公司成功地为业主解决实际问题，在业主的心目中赢得了巨大的荣誉，建立起了信任，该社会效益是不可估量的。
3）为业主成功解决了难题，树立了公司在工程所在区域的对外形象，提高公司外部市场开发的竞争力。