【淘汰目录解读⑦】单端面机械密封离心泵和填料密封离心泵改造方向

日前，应急管理部发布

《淘汰落后危险化学品安全生产工艺技术设备目录（第二批）》

泵的轴封是一种解决泵轴与泵体之间的密封装置，其功能是阻止泄漏。把起密封作用的零部件称之为密封件，放置密封件的部位称之为密封腔或密封室。带有辅助系统的复杂的密封，称为密封系统。常见的离心泵轴封类型有填料密封、单端面机械密封、双端面机械密封、串联式机械密封、干气密封等多种密封型式。

（一）填料密封

填料装入密封腔后，经密封压盖轴向预紧力压缩，填料变形产生径向力，使填料的内、外径方向与轴及填料室胀紧，起到阻封作用。（如图1所示）

图1填料密封

（二）单端面机械密封

单端面机械密封由一个静环和一个动环组成一对密封面（如图2所示），一般只需要设置冲洗系统，不需要外供封液系统。

图2单端面机械密封

（三）双端面机械密封

双端面机械密封有两道端面密封（如图3所示），密封腔内缓冲液（或氮气）加压，若一级密封失效，缓冲液从密封腔往输送介质内泄漏，输送介质不外漏。多用于易燃、易爆、有毒、含颗粒及润滑性差的介质。

图3双端面机械密封

双端面干气密封（如图4所示），是由外部加压气源（氮气）提供隔离气体，隔离气的压力高于密封腔的压力，适用于输送有毒有害、不允许泄漏到大气的流体。隔离气起到阻隔介质泄漏、并监控主密封的作用。

图4双端面干气密封

（四）串联密封

串联机械密封由两套及以上同向布置的单端面密封串联组成，配备外供封液系统，密封腔内的缓冲液不加压。内侧密封是主密封，相当于一个内置式单端面密封，密封腔内注满来自封液罐的液体。外侧密封可防止隔离液漏入大气。串联密封一般用于高温高压场合，可以通过多级密封及密封辅助系统对介质进行减压、降温，达到较好的密封效果。

串联干气密封是使用氮气作为缓冲介质的串联机械密封（如图5），在密封腔内通入氮气，保证主密封具有一定背压，可极大延长主密封的使用寿命；主密封泄漏的工艺介质随密封气排入火炬，保证工艺介质不向大气泄漏。串联干气密封多用于液化石油气等易挥发介质。

图5串联干气密封

（一）填料密封的缺点

①轴向预紧力的大小不好掌握。预紧力过大，密封效果好，但磨损加快，填料温度升高，密封寿命短；预紧力小于介质压力时，起不到密封作用。

②散热、冷却能力不够。摩擦热不易传出，致使摩擦面温度升高，摩擦面间的液膜蒸发，形成干摩擦，磨损加剧，密封寿命会显著降低。

③应力松弛现象严重，密封稳定性差。压盖螺栓的预紧力是恒定的，填料磨损后，由于磨损，填料的压缩变形量减少，加剧填料的应力松弛，进而降低填料密封的稳定性和可靠性。

④自动补偿能力差。填料磨损后，填料与轴、填料室之间的间隙增大，由于填料密封无自动增大预紧力的能力，随着间隙增大，泄漏量增大，需要频繁拧紧压盖螺栓。

⑤偏摆或振动影响。泵轴有较大振动或偏摆时，轴与旋转中心不重合，出现偏心，填料内径与轴外径之间会出现周期性的月牙形间隙（如图6所示），影响密封效果。

图6 填料内径与轴外径之间月牙形间隙

（二）单端面机械密封的缺点

只有一对密封面，密封失效时，介质直接泄漏到大气中。一般用于油、水、有机溶剂及弱腐蚀性介质。当介质有毒、易燃、易爆以及对泄漏量有严格要求时，不宜使用。

总体来说，单端面机械密封以及填料密封相对来说可靠性低，易因为密封失效而发生泄漏，造成火灾、爆炸、中毒事故。因此，输送甲A类、极度危害、高度危害和操作温度超过自燃点的危险化学品的单端面机械密封离心泵和填料密封离心泵被列入禁用范围。

其中，甲_A类危险化学品应按照《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》（GB 50160-2008）及《石油库设计规范》（GB 50074-2014）等标准中相关规定予以明确，即在15℃时，蒸气压大于0.1MPa的烃类液体及其他类似的液体。此外，对极度危害和高度危害危险化学品的确定可依照《职业性接触毒物危害程度分级》（GBZ/T 230-2010）中的规定，将毒物危害指数65＞THI≥50的物质确定为高度危害（II级）介质：将毒物危害指数THI≥65的物质确定为极度危害（I级）介质。

回顾以往，因离心泵密封形式选型不当导致的泄漏着火事故曾发生过多起，危害较大。

（一）宁波某公司“1224”一般火灾事故

2022年12月24日，宁波某公司乙苯-苯乙烯装置烃化进料泵因轴承振动导致机械密封失效，泵内的苯在高压工况下大量泄漏，遇轴承摩擦产生的高温引发着火。调查发现，该泵机械密封选型与生产工况不匹配，机封处反复出现滴漏。

（二）大连某公司“8·17”火灾事故

2017年8月17日，大连某公司重油催化裂化装置原料泵发生泄漏着火，事故造成原料泵上部管廊及空冷器等部分设备损坏。事故的直接原因是：生产过程中原料油泵驱动端轴承异常损坏，导致原料油泵剧烈振动，造成密封波纹管断裂，泵出口预热线断裂，引起油料泄漏着火。

分析以上离心泵泄漏机封泄漏导致的典型火灾爆炸事故，一个共同的原因就是机封选型不当，在使用过程中密封失效，危险介质直接泄漏到大气中，导致发生火灾爆炸事故。

（一）磁力泵

磁力泵是由主叶轮、磁性联轴器、驱动电机等组成，叶轮和磁性联轴器内转子做成一体，位于隔离套内（如图7），电动机驱动磁性联轴器外转子转动，磁力穿透屏蔽套作用与内磁钢，使其带动叶轮旋转，无轴封，液体由隔离套密封。

特点：无轴封，无泄漏，适用于输送有毒、易燃易爆、强腐蚀性液体。不需要密封液和润滑油，介质无污染。

图7磁力泵

（二）屏蔽泵

屏蔽泵是将泵和电机合为一体，被封闭在一个充满输送介质的壳体内（如图8）。屏蔽泵的叶轮和转子固定在同一根轴上，定子磁场穿过壳体屏蔽套驱动转子带动叶轮旋转。

特点：屏蔽泵无泄漏。适用于输送有毒、易燃易爆、强腐蚀性介质。无轴封，适用于高压、高熔点、高温（低温）等介质。不需要密封液和润滑油，介质无污染。

图8 屏蔽泵

屏蔽泵、磁力泵等此类无泄漏泵因独特的结构设计，使得泵内输送的物料与环境之间实现了彻底的物理隔绝，从根本上避免了传统的离心泵因密封失效而导致泄漏发生的可能，本质安全水平更高。

（三）双端面机械密封

优点：由于隔离液压力高于被密封介质压力，密封失效时，隔离液漏往介质侧泄漏内，介质不会往密封腔泄漏。多用于易燃、易爆、有毒、含颗粒及润滑性差的介质。

此次应急管理部发文淘汰单端面机械密封离心泵和填料密封离心泵，并不能一劳永逸地解决企业生产过程中机封泄漏的问题。企业还应不断追求技术进步，加大安全投入力度，积极主动地应用先进的工艺技术和装备去提升装置、设备的本质安全水平和安全保障能力。

（一）企业应结合实际情况，选择最适用的替代设备

液化石油气、氯乙烯、苯乙烯、丙烯腈、氢氰酸、氟化氢、液氯、液态光气等易燃易爆、毒性介质应优先采用屏蔽泵或磁力泵等无泄漏泵。

对现有机泵的机械密封类型进行改造时，要充分考虑输送介质性质、机械密封的材质、操作温度、操作压力、机械密封的冲洗状况等使用条件，选择相应的密封形式。

装置设有火炬或氮气时，对于液化石油气等易燃易爆无毒的介质，可选用串联式干气密封。含硫化氢的污水泵可采用氮气做隔离介质的双端面机械密封。

装置无火炬或氮气时，液化石油气等易燃易爆无毒的介质，可采用隔离液双端面机械密封。

（二）企业应开展设备完好性管理

将涉及甲_A类、极度危害、高度危害和操作温度超过自燃点的危险化学品输送的离心泵纳入设备完好性管理范围，从设备的本质安全设计、采购、安装、检修质量控制、运行维护、检验和测试、预防性维护、缺陷管理等方面，实施设备的全生命周期管理。重要机泵设置在线状态监测和故障报警，并根据运行状态及时调整维护策略，开展预防性维修，杜绝设备运行故障导致的机封失效，真正实现预防为主。

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本系列到此结束

来源：中国化学品安全协会

编辑：静安

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