脫硫系統(tǒng)含固體顆粒濃度和氯離子濃度較大,采用普通結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封難以達(dá)到使用要求。目前國(guó)外在脫硫泵上使用的機(jī)械密封主要為國(guó)外某公司生產(chǎn),由于脫硫介質(zhì)的腐蝕性和磨損沖刷等特殊工況條件,該公司機(jī)械密封采用SiC-SiC配對(duì),其耐磨性和耐腐蝕性,以及自潤(rùn)滑能滿(mǎn)足使用要求。國(guó)產(chǎn)脫硫泵所用的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)和材質(zhì),大多數(shù)從國(guó)外引進(jìn)。同內(nèi)對(duì)脫硫泵機(jī)械密封短期內(nèi)失效的深層次原因分析較少,有關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道也很少。王乃華、魯天毅報(bào)道了石灰石、石膏濕法煙氣脫硫金屬漿液循環(huán)泵國(guó)產(chǎn)化研究及實(shí)踐,介紹了所開(kāi)發(fā)的煙氣脫硫金屬漿液循環(huán)泵的水力模型、結(jié)構(gòu)、機(jī)械密封、材料等,其中為煙氣脫硫循環(huán)泵開(kāi)發(fā)的密封采用無(wú)沖水結(jié)構(gòu),摩擦副采用碳化鎢材料,并采用了較窄的環(huán)帶;針對(duì)煙氣脫硫漿液特性,選用平衡型機(jī)械密封以滿(mǎn)足壓力要求,采用靜環(huán)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)以適應(yīng)大軸徑線(xiàn)速度的工況。胡濱、駱建國(guó)于2004年申請(qǐng)了一種脫硫循環(huán)泵集裝式機(jī)械密封件實(shí)用新型（申請(qǐng)?zhí)?200420020662）。該脫硫泵集裝式機(jī)械密封件由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)構(gòu)成端面密封,其中動(dòng)環(huán)和與之固定的動(dòng)環(huán)座所組成的動(dòng)環(huán)體系固定設(shè)置在軸套的外端部,靜環(huán)以及抵壓于靜環(huán)內(nèi)端面的推環(huán)、彈簧以及彈簧座組成的靜環(huán)體系固定設(shè)置在壓蓋中心。杜東波等通過(guò)對(duì)普通機(jī)械密封硬質(zhì)合金材料的密封端面采用激光打微孔技術(shù),宋鵬云等通過(guò)探討端面比壓對(duì)液膜形成機(jī)制的影響等,對(duì)液膜的形成條件和延長(zhǎng)機(jī)械密封的使用壽命、提高密封的可靠性等方面作了有益的探討。

    由于國(guó)產(chǎn)脫硫循環(huán)泵密封腔體處一般存在著“窩氣”、“抽空”、“氣蝕”等現(xiàn)象,這就造成機(jī)械密封的動(dòng)、靜摩擦副時(shí)常處于干摩擦狀態(tài),易造成摩擦副的溫度急劇上升。另外,由于“氣蝕”、“抽空”、“窩氣”等現(xiàn)象出現(xiàn),泵的振動(dòng)、軸向竄動(dòng)等現(xiàn)象也加劇,致使機(jī)械密封的使用工況非常惡劣,而SiC的耐沖擊和耐振動(dòng)方面的性能很差,很容易脆裂而引起機(jī)械密封失效,使用壽命縮短。鑒于以上原因,研制一種適合國(guó)產(chǎn)大型脫硫循環(huán)泵工況要求的新型機(jī)械密封裝置具有重要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

    1、新型密封裝置的開(kāi)發(fā)

    1.1、密封裝置工作條件

    脫硫循環(huán)泵輸送的介質(zhì)為石灰石、石膏漿液,其固體顆粒含量為30%～40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）,pH值為4～8;氯離子含量小于等于0.03%～0.04%。密封裝置工作的溫度為60～80℃,壓力小于等于0.8MPa。
1.2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    設(shè)計(jì)的新型機(jī)械密封裝置結(jié)構(gòu),主要零部件包括泵軸、組裝在泵軸上的動(dòng)環(huán)組件和靜環(huán)組件。動(dòng)環(huán)組件包括內(nèi)軸套、通過(guò)緊縮圓盤(pán)安裝在內(nèi)軸套上的驅(qū)動(dòng)座軸套、與驅(qū)動(dòng)座軸套連接的動(dòng)環(huán)、內(nèi)軸套O形密封圈、驅(qū)動(dòng)座軸套O形密封圈;靜環(huán)組件包括靜環(huán)、置于靜環(huán)另一端的推環(huán)、彈簧、帶導(dǎo)流套的彈簧座,以及法蘭座和靜環(huán)O形密封圈等,主要特征在于動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的摩擦環(huán)背面均設(shè)置有L形的橡膠緩沖墊,如圖2所示。裝置實(shí)物如圖3所示。

    2、主要技術(shù)特點(diǎn)

    2.1、橡膠L形墊鑲嵌YWN12抗沖擊設(shè)計(jì)

    國(guó)外脫硫泵機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán),采用整體SiC-SiC的摩擦副配對(duì)形式,有優(yōu)良的耐磨性、低的摩擦因數(shù)、高的硬度和耐腐蝕性能,是國(guó)內(nèi)外機(jī)械密封廠家的材料。這種配對(duì)形式在國(guó)外的脫硫循環(huán)泵上運(yùn)行狀況良好,使用壽命大都能維持一年以上,這得益于國(guó)外的脫硫循環(huán)泵在葉輪曲線(xiàn)設(shè)計(jì)及工藝上有獨(dú)到之處,密封腔體的氣蝕現(xiàn)象及抽空現(xiàn)象比較少或者說(shuō)根本就沒(méi)有,這就使機(jī)械密封能在漿液潤(rùn)滑的情況下運(yùn)行,機(jī)械密封的壽命就得到了保障。

    但國(guó)產(chǎn)脫硫循環(huán)泵在剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí),由于處于大流量、低揚(yáng)程狀態(tài),泵的密封腔體容易出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象,即通常所說(shuō)的“氣蝕”現(xiàn)象,會(huì)引起振動(dòng)、沖擊。再加上脫硫循環(huán)泵是采用聯(lián)動(dòng)起動(dòng),容易形成“氣錘”現(xiàn)象,會(huì)加劇對(duì)機(jī)械密封的沖擊作用;隨著泵的振動(dòng),軸向竄動(dòng)也會(huì)加劇,在這兩大因素作用下,極短時(shí)間內(nèi)容易出現(xiàn)機(jī)械密封的動(dòng)、靜環(huán)脆裂現(xiàn)象（斷裂）,使機(jī)械密封在泵啟動(dòng)時(shí)失效。

    針對(duì)上述問(wèn)題,需要采取的技術(shù)措施,一是提高密封裝置的整體強(qiáng)度,使其在泵啟動(dòng)時(shí)具有較強(qiáng)的抗沖擊和抗振動(dòng)能力;二是減緩泵啟動(dòng)時(shí)的振動(dòng)和沖擊力。

    本設(shè)計(jì)在脫硫循環(huán)泵機(jī)械密封上采用橡膠L形墊鑲嵌YWN12（新型Ni基硬質(zhì)合金,耐腐蝕性能好）,并采用YWN12/YWN12的摩擦副形式,解決了機(jī)械密封既要耐腐蝕又要耐磨損的問(wèn)題,提高了動(dòng)、靜摩擦副的強(qiáng)度,增強(qiáng)了泵啟動(dòng)時(shí)密封裝置的抗沖擊和抗振動(dòng)能力。