Das Fördern und Abdichten von flüssigem Ammoniak bei einer Temperatur von -33 °C ist technisch äußerst anspruchsvoll. So muß beispielsweise das Dichtungssystem konstruktiv gegen Vereisung geschützt sein. Dies läßt sich mit gasgeschmierten Gleitringdichtungen sicher realisieren.
Dipl.-Ing. Reinhard Iffland, Dr.-Ing. Nico Haßmann
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In einer Ära, in der die Chemieindustrie mit den Herausforderungen des Klimawandels und der Notwendigkeit einer nachhaltigen Entwicklung konfrontiert ist...
Bei der Installation und Erstinbetriebnahme von vertikalen Ammoniak-Pumpen (IDP Typ 14 WUC-8+IND, n = 2980 min-1, Wellendurchmesser 48 mm) im Stickstoffwerk des SKW Piesteritz in Wittenberg wurden flüssigkeitsgeschmierte Mehrfachdichtungen verschiedener Hersteller eingesetzt. Die Ammoniak-Pumpen (Abb. 1) arbeiten bei einer Produkttemperatur von -33 °C und einem Druck von 230 kPa. Als Sperrmedien dienten aufgrund der niedrigen Temperaturen Methanol, Öle und Wasser-Glycol-Gemische.
Standzeiten unzureichend
Vor allem aufgrund unbefriedigender Standzeiten der eingesetzten Dichtungssysteme suchte der Betreiber nach Alternativen für die flüssigkeitsgeschmierten Gleitringdichtungen. Trotz fehlender eigener Erfahrung entschied sich SKW Piesteritz, eine erste Pumpe auf eine gasgeschmierte Gleitringdichtung vom Typ CGS-KD umzurüsten.
Der prinzipielle Aufbau und die Funktion der Gasdichtung entspricht dem einer flüssigkeitsgeschmierten, entlasteten Gleitringdichtung. Eine der beiden Gleitflächen ist mit wenigen Mikrometer tiefen Gasnuten versehen. Bereits bei minimalen Drehzahlen baut sich im Dichtspalt ein stabiler Gasfilm auf. Dieser trennt die Gleitflächen und gewährleistet einen berührungs- und damit verschleißfreien Lauf. Die Leistungsaufnahme einer gasgeschmierten Gleitringdichtung beträgt dabei lediglich 5% im Vergleich zu einer flüssigkeitsgeschmierten Dichtung. Bei Mehrfachdichtungen sind aufwendige Sperrflüssigkeitsanlagen zur Schmierung und Kühlung überflüssig.
Eine ca. 5 bis 10% über dem Produktdruck liegende Gasbeaufschlagung sorgt dafür, daß kein Prozeßmedium nach außen treten kann. Aufgrund der niedrigen Spalthöhe von ca. 3 µm zwischen den Gleitflächen ergibt sich ein geringer Sperrgasverbrauch, der im wesentlichen von Druck, Drehzahl und Dichtungsdurchmesser abhängig ist. Die Druckbeaufschlagung der Gleitringdichtung mit Sperrgas erfolgt durch ein Gasversorgungssystem.
Eine Kammer schützt vor Vereisung
Die im SKW Piesteritz eingesetzte gasgeschmierte Doppeldichtung vom Typ CGS-KD wurde speziell für Anwendungen, bei denen keine Produktemissionen an die Atmosphäre gelangen dürfen, entwickelt. Die Gleitringdichtung wurde als Cartridge-Einheit mit drehrichtungsunabhängigen Gasnuten ausgeführt. Die Dichtung ist doppelt druckentlastet, d. h. auch bei Druckumkehr durch Abfallen des Sperrdrucks kann es nicht zum Öffnen der Dichtung kommen. Zusätzlich ist die Dichtung durch eine Kammer gegen Vereisung geschützt (Abb. 2). Für die Gleit- und Gegenringe kam produkt- und atmosphärenseitig kunstharzimprägnierter Kohlegrafit bzw. Siliziumkarbid zum Einsatz. Als Nebendichtungen wurde Spezial-EPDM (E4) für Temperaturen bis -40 °C eingesetzt. Der Bau- und Federwerkstoff ist 1.4571.
Die Sperrgasversorgung der Gleitringdichtung mit Stickstoff wurde mit dem System GSS 4010/A002-A1 – bestehend aus einem Filter, Durchflußmesser, Kontaktmanometer, Rückschlag- und Druckregelventil – sichergestellt.
Aufgrund des störungs- und verschleißfreien Betriebes der eingesetzten gasgeschmierten Gleitringdichtung wurde mittlerweile eine weitere Pumpe auf die Dichtung umgerüstet.
Weitere Informationen cav-271
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