HP型中速磨煤機(jī)磨碗轂縫隙氣封泄漏原因與密封改造

【摘要】：通過對HP863型中速磨煤機(jī)磨碗轂縫隙氣封的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，在設(shè)備原有基礎(chǔ)上進(jìn)行密封優(yōu)化改造，杜絕了磨煤機(jī)磨碗轂處密封風(fēng)、一次風(fēng)、石子煤的長期外漏。保證了制粉系統(tǒng)密封風(fēng)壓的長期穩(wěn)定，大大減少了磨煤機(jī)的檢修工作量，提高了磨煤機(jī)的運(yùn)行可靠性。

關(guān)鍵詞：HP型中速磨煤機(jī) 磨碗轂 縫隙氣封 泄漏 碳精密封環(huán)

中圖分類號：TK283 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1.概述

大唐林州熱電有限責(zé)任公司2×350MW超臨界直流機(jī)組于2011年先后投產(chǎn)，鍋爐采用四角切圓燃燒方式，一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。每臺鍋爐配備5臺上海重型機(jī)器廠HP863型中速磨煤機(jī)，采用4運(yùn)1備運(yùn)行方式。

2.設(shè)備簡介

2.1工作原理

上海重型機(jī)器廠HP863型中速磨煤機(jī)磨碗轂密封采用的是機(jī)械縫隙密封+氣封的密封方式，使用3層鋼制密封墊片圍繞磨碗轂一周均勻插入，與磨碗轂配合間隙調(diào)整為0.5mm后鎖緊固定，氣封則采用增壓后一次風(fēng)作為密封風(fēng)。通過這種縫隙密封+氣封的密封組合方式從而達(dá)到防止磨煤機(jī)內(nèi)部一次風(fēng)、石子煤外漏的密封效果。（見圖1 ）

圖1縫隙+氣封的密封組合

2.2磨煤機(jī)設(shè)計參數(shù)

HP863型中速磨煤機(jī)設(shè)計最大出力50.9 t/h，磨煤機(jī)額定轉(zhuǎn)速38.4 r/min，磨煤機(jī)最大通風(fēng)量70.6 t/h，磨輥加載方式為彈簧變加載，磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速38.4 r/min。

磨煤機(jī)磨輥裝置、加載裝置及傳動軸部位密封均采用機(jī)械、空氣雙重密封，密封風(fēng)量87.41 m3/min。

3.存在問題與分析

經(jīng)長期運(yùn)行后大唐林州熱電有限責(zé)任公司1、2號爐磨煤機(jī)磨碗轂縫隙氣封處均已出現(xiàn)不同程度的密封風(fēng)、一次風(fēng)和石子煤外漏，對現(xiàn)場周邊環(huán)境造成較大污染。在磨煤機(jī)歷次檢修過程中均對氣封間隙進(jìn)行了檢查調(diào)整但收效甚微，經(jīng)解體檢查后發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)磨碗轂與縫隙氣封配合面上已磨出多道溝槽，寬度3-5mm，深度5-8mm。通過現(xiàn)場檢查分析后認(rèn)為，縫隙氣封間隙過大、密封面磨損是造成磨煤機(jī)運(yùn)行中密封風(fēng)、一次風(fēng)和石子煤大量外漏的主要原因。

通過對HP863型中速磨煤機(jī)磨碗轂縫隙氣封結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以得出磨煤機(jī)在實際運(yùn)行中磨碗轂縫隙氣封處存在一定的密封風(fēng)外漏應(yīng)屬于設(shè)計允許范圍。但因磨煤機(jī)密封風(fēng)采用的是增壓后一次風(fēng)，在冬季打開鍋爐一次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)或再循環(huán)風(fēng)門關(guān)閉不嚴(yán)內(nèi)漏時，就會造成一次風(fēng)帶灰，從而對現(xiàn)場周邊環(huán)境造成較大污染。大量飛灰進(jìn)入縫隙氣封在長期作用下就會造成密封墊片和磨碗轂表面磨損，加之檢修人員在檢修過程中對縫隙氣封調(diào)整不當(dāng)，都會造成0.5mm的縫隙氣封間隙加大，密封風(fēng)大量外泄。造成密封風(fēng)壓降低無法對磨煤機(jī)內(nèi)部石子煤形成有效隔絕，導(dǎo)致石子煤顆粒進(jìn)入縫隙氣封進(jìn)一步加劇磨損，繼而造成磨煤機(jī)磨碗轂處密封風(fēng)和石子煤大量外漏，不僅對現(xiàn)場周邊環(huán)境造成較大污染，還容易造成外漏石子煤自燃。同時因磨碗轂縫隙氣封處密封風(fēng)大量外泄，導(dǎo)致密封風(fēng)壓降低，還會造成磨煤機(jī)磨輥、旋轉(zhuǎn)分離器等密封部位無法保持有效密封風(fēng)壓，造成磨輥軸承、磨輥骨架密封圈、旋轉(zhuǎn)分離器軸承等部件極易在正壓制粉系統(tǒng)風(fēng)粉的侵蝕作用下?lián)p壞，導(dǎo)致磨煤機(jī)故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響到了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.改造方案及實施

4.1 磨碗轂密封方式改造

在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，對磨煤機(jī)磨碗轂密封體進(jìn)行改造。拆除原有縫隙氣封，重新安裝自帶氣封室整體鑄造的浮動軸封密封體。該密封體采用碳精密封環(huán)+氣封的密封方式，共設(shè)計四道碳精密封環(huán)。在第一道和第二道碳精密封環(huán)之間設(shè)置密封風(fēng)室，仍采用增壓后的一次風(fēng)作為密封風(fēng)，利用碳精密封環(huán)與磨碗轂的緊密接觸形成浮動密封來減少密封風(fēng)泄露，從而使密封風(fēng)室內(nèi)保持高壓密封風(fēng)狀態(tài)，可大幅減少密封風(fēng)用量節(jié)約風(fēng)機(jī)電耗。較高的密封風(fēng)壓對上部碳精密封環(huán)起到上托作用，對下部碳精密封環(huán)起到下壓作用，進(jìn)一步改善密封效果，對磨煤機(jī)內(nèi)部石子煤及正壓風(fēng)粉形成有效隔離。為了方便現(xiàn)場安裝和檢修更換碳精密封環(huán)，該密封體沿圓周分成四段，分段鑄造整體加工成型，通過軸銷螺栓鎖緊連接。

為避免因密封風(fēng)帶灰造成碳精密封環(huán)內(nèi)部進(jìn)灰，導(dǎo)致磨煤機(jī)運(yùn)行中碳精密封環(huán)出現(xiàn)卡澀、磨損等問題，另增加一路壓縮空氣，對碳精密封環(huán)進(jìn)行不間斷吹掃，采用1/2寸不銹鋼金屬軟管連接。壓縮空氣的引入可使碳精密封環(huán)具有自清潔功能，確保碳精密封環(huán)長期工作中不卡澀，減少碳精密封環(huán)的磨損，可有效提高碳精密封環(huán)的使用壽命。（見圖2）

圖2碳精密封環(huán)+氣封的密封組合

4.2 密封環(huán)片的改造

碳精密封環(huán)是以石墨為基體，由天然石墨、無定型碳及多種添加劑混合配方后經(jīng)壓制 、燒結(jié)、浸漬、機(jī)械加工而成的分體式密封環(huán)，可分為浸銻碳精密封環(huán)和浸樹脂碳精密封環(huán)兩種。浸樹脂碳精密封環(huán)其樹脂本身強(qiáng)度低、熔點(diǎn)低，高溫耐磨性較差，作為中速磨煤機(jī)密封環(huán)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命僅為 5000～8000小時。浸銻碳精密封環(huán)結(jié)構(gòu)致密，材質(zhì)堅硬同時具有石墨的高溫自潤滑性和金屬銻的高強(qiáng)度和高摩擦抗磨損性能，特別適合惡劣工況中速磨煤機(jī)傳動軸的風(fēng)粉密封，其連續(xù)運(yùn)行壽命可以達(dá)到 20000～30000小時。故密封環(huán)片采用不磨軸，并且具有自潤滑特性和耐高溫的石墨浸銻碳精材料制作，每道碳精密封環(huán)由16塊組成。各碳精密封環(huán)通過其外圓槽內(nèi)的一道彈簧鎖緊固定，圍繞磨碗轂一周保證碳精密封環(huán)和磨碗轂密封面之間的緊密接觸。碳精密封環(huán)在氣封環(huán)槽內(nèi)可隨磨碗轂的轉(zhuǎn)動一起擺動實現(xiàn)浮動密封，可減少磨碗轂密封面和碳精密封環(huán)的非正常磨損，提高碳精密封環(huán)的使用壽命。

4.3 增加密封風(fēng)室

在浮動軸封密封體內(nèi)增加一個環(huán)形密封風(fēng)室，自密封風(fēng)系統(tǒng)引入形成一道高壓密封風(fēng)15kpa，利用碳精密封環(huán)的良好密封性及上一下三的密封布置所形成的壓力差，從而對磨煤機(jī)內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行有效隔絕，防止磨煤機(jī)內(nèi)部風(fēng)粉和石子煤外漏。

4.4 磨碗轂的修復(fù)

因前期縫隙氣封間隙檢修調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致鋼制密封片對磨碗轂密封面造成了多處溝槽狀磨損。如不及時修復(fù)，將對改造后的碳精密封環(huán)造成嚴(yán)重?fù)p傷，將大大縮短碳精密封環(huán)的使用壽命，密封效果也無法保證，因此磨碗轂密封面的修復(fù)必須與氣封改造同時進(jìn)行。

根據(jù)現(xiàn)場磨煤機(jī)磨碗轂空心軸磨損情況，采用高分子金屬陶瓷材料在線填補(bǔ)修復(fù)一臺磨碗空心軸用時約2天時間。而采用超音速噴涂、電鍍等離線修補(bǔ)技術(shù)，需要將磨煤機(jī)磨碗轂空心軸、減速機(jī)、磨碗等部件拆卸，將磨碗轂空心軸返廠修復(fù)后再回裝用時約20天，將造成磨煤機(jī)長時間處于檢修不備用狀態(tài)。為縮短檢修周期，可采用高分子金屬陶瓷材料對磨煤機(jī)磨碗空心軸磨損部位進(jìn)行在線填補(bǔ)修復(fù)，首先對磨損部位進(jìn)行清洗，去除表面污垢等附作物，再采用高分子金屬材料對磨損部位進(jìn)行填補(bǔ)，對磨損深度較大的地方需做加強(qiáng)網(wǎng)，確保填補(bǔ)材料的粘接牢靠，在其徹底固化后做表面光滑涂層恢復(fù)設(shè)備原有面貌。在修復(fù)過程中需嚴(yán)格按照技術(shù)工藝操作，及時準(zhǔn)確把握固料與基料的比對，溫度，操作時限，填補(bǔ)厚度越大，固化時間越短，厚度可根據(jù)實際情況而定。修復(fù)后設(shè)備原貌尺寸不變，修復(fù)面表面光滑、無氣泡、無殘缺，表面硬度可達(dá)到HRC64.5，抗磨性能較好。

5.實施后效果及統(tǒng)計

通過對磨煤機(jī)磨碗轂密封體的重新選型設(shè)計，解決了原縫隙氣封補(bǔ)償性差，鋼制密封墊片磨損后不易修復(fù)，密封性能無法長期保證，密封風(fēng)泄漏等諸多問題。2014年先后對1、2號爐10臺磨煤機(jī)磨碗轂密封進(jìn)行了改造，改造后磨煤機(jī)磨碗轂密封風(fēng)、石子煤無泄漏，現(xiàn)場周邊環(huán)境衛(wèi)生得到極大改善。杜絕了磨煤機(jī)磨碗轂處密封風(fēng)的長期外漏，保證了制粉系統(tǒng)密封風(fēng)壓的長期穩(wěn)定，磨煤機(jī)磨輥檢修次數(shù)明顯降低，磨輥骨架密封圈使用壽命明顯延長，大大減少了磨煤機(jī)的檢修工作量，提高了磨煤機(jī)的運(yùn)行可靠性。

6.結(jié)論

目前上海重型機(jī)器廠HP型中速磨煤機(jī)因其自身設(shè)計的局限性，磨碗轂縫隙氣封泄漏始終是困擾同類型磨煤機(jī)的一大頑疾。大唐林州熱電有限責(zé)任公司通過對1、2號鍋爐10臺HP863型中速磨煤機(jī)磨碗轂密封的重新選型改造，徹底解決了HP型中速磨煤機(jī)磨碗轂密封泄漏的難題，彌補(bǔ)了原產(chǎn)品設(shè)計中的不足，進(jìn)一步完善了磨煤機(jī)磨碗轂密封體的結(jié)構(gòu)和使用性能。較之目前國內(nèi)同類改造技術(shù)相比，該方案投入小，對設(shè)備本身無需太大改動，改造后磨煤機(jī)長期運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

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