關(guān)于碎煤加壓氣化爐灰鎖上下閥、煤鎖下閥密封改造的探討

曹學(xué)貴

摘要：碎煤加壓氣化裝置魯奇氣化爐1978年自德國技術(shù)引進(jìn)，1998年實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，全國各大企業(yè)對該技術(shù)的引用上，在灰鎖上下閥軸密封部分一直沿襲使用填料密封；大唐克旗煤制氣、阜新煤制氣現(xiàn)已運(yùn)行和正在安裝的加壓氣化爐均由賽鼎負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，灰鎖上下閥、煤鎖下閥填料均采用碳纖維盤根密封，使用65#氣缸油高壓滴注潤滑，正常運(yùn)行后需安排每班4名專人日常進(jìn)行24小時(shí)維護(hù)檢查（按十六臺(tái)氣化爐做人員計(jì)劃），克旗煤制氣試車過程中氣化爐因灰鎖上下閥、煤鎖下閥填料漏造成多次減負(fù)荷或停車事故。隨著國內(nèi)機(jī)械密封技術(shù)的日趨發(fā)展，現(xiàn)該部密封已具備使用機(jī)械密封的條件。

關(guān)鍵詞：碎煤加壓氣化爐 ； 機(jī)械密封；灰鎖設(shè)備密封

一、盤根密封與機(jī)械密封優(yōu)缺性分析

（一）盤根密封的缺點(diǎn)：

1.對氣體的密封性能差，導(dǎo)致易燃，易爆，有毒氣體的泄露。存在較多的安全隱患。

2.盤根密封需要及時(shí)補(bǔ)充潤滑液（灰鎖現(xiàn)狀）。潤滑油進(jìn)入密封腔體對工藝介質(zhì)和環(huán)境，造成不同程度的污染，費(fèi)用較大。

3.盤根密封使用壽命短，更換頻率高。勞動(dòng)強(qiáng)度大，需要工作人員經(jīng)常巡察。

（二）盤根密封的優(yōu)點(diǎn)：

1.成本低。

2.對粘性介質(zhì)密封效果好。耐強(qiáng)酸，強(qiáng)堿。

3.適用于固體介質(zhì)密封。

（三）機(jī)械密封的優(yōu)點(diǎn)（以第三代集裝式機(jī)械密封為例說明）：

1.對氣體液體的密封性能較好。

2.安裝方便，整體裝入式設(shè)計(jì)，無需調(diào)整。

3.耐高壓約6Mpa。

4.帶冷卻系統(tǒng)的機(jī)械密封可耐高溫約500度左右。冷卻液循環(huán)系統(tǒng)會(huì)將機(jī)封內(nèi)部溫度降至100左右。避免高溫對機(jī)封內(nèi)部部件損壞和失效。

5.使用壽命長，一般1—3年。特殊環(huán)境條件下幾個(gè)月或者半年。

（四）機(jī)械密封的缺點(diǎn)：

1.機(jī)械密封對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有一定要求，如軸的竄動(dòng)，跳動(dòng)，振動(dòng)。

2.一次性投資成本較高。

二、經(jīng)濟(jì)性及先進(jìn)性分析：

（一）灰鎖上下閥使用盤根密封現(xiàn)狀：

1.人工投入：每班安排4名工人進(jìn)行檢查維護(hù)，每班成本約600元，單臺(tái)單點(diǎn)分擔(dān)成本25元。

2.潤滑油成本，平均每點(diǎn)日消約4.5升，每臺(tái)爐10點(diǎn)，日耗45升，日消耗成本877.5元； （現(xiàn)在市場價(jià)每升19.5元）。

3.盤根消耗：15日加盤根1圈，2個(gè)月徹底更換一次，一次約9—12圈。平均月消耗盤根7圈2.8米約5Kg；約2000元左右，日均消耗70元。

4.灰鎖填料函位置緊湊，盤根更換拆裝困難，維修時(shí)間長。

（二）灰鎖上下閥更換機(jī)械密封試驗(yàn)成功情況預(yù)計(jì)：

1.一次性投入3.2萬元左右，預(yù)期壽命6個(gè)月。

2.機(jī)封更換作業(yè)時(shí)長不超過4個(gè)小時(shí)。

（三）綜合比較

1.盤根密封一次投入小，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2.機(jī)械密封一次性投入高，檢維修方便。

三、灰鎖設(shè)備改造機(jī)械密封方案

（一）機(jī)械密封外觀圖（整體裝入式設(shè)計(jì)）：

1.介質(zhì)壓力3.2Mpa.機(jī)械密封設(shè)計(jì)為雙端面集裝式結(jié)構(gòu)。端面平衡型設(shè)計(jì)可承受壓力-0.4—6Mpa。

2.高溫400度。機(jī)械密封帶有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，循環(huán)水對整個(gè)機(jī)械密封進(jìn)行冷卻，使機(jī)械密封內(nèi)部溫度控制在紙150度以下。

3.軸的竄動(dòng)、跳動(dòng)、振動(dòng)。機(jī)械密封設(shè)計(jì)允許軸竄動(dòng)量為0.5mm，軸的跳動(dòng)為0.7mm，較寬的密封面設(shè)計(jì)不受振動(dòng)影響。

4.機(jī)械密封彈簧不與介質(zhì)接觸。彈簧在冷卻水的保護(hù)下不會(huì)使彈簧在高溫下失效。彈簧受力方向與工藝介質(zhì)壓力方向一致。腔體內(nèi)部無工藝介質(zhì)時(shí)壓力為0，彈簧壓力為3.5Mpa。隨著工藝介質(zhì)的進(jìn)入壓力的增大，彈簧壓力也增大。第二端面彈簧壓力基本衡定，彈簧壓力3.5Mpa，冷卻水壓力1.0Mpa-4.5Mpa。

5.擺動(dòng)軸在工藝介質(zhì)壓力下向外竄動(dòng)時(shí)受到外部滑動(dòng)軸承的定位。擺動(dòng)軸在工藝介質(zhì)無壓力時(shí)，受到機(jī)械密封彈簧的壓力使擺動(dòng)軸向里竄動(dòng)。為解決此問題，在機(jī)械密封定位環(huán)設(shè)計(jì)有8個(gè)頂絲，頂絲的調(diào)整量為0.5mm，使擺動(dòng)軸向里的竄動(dòng)量保持在0.5mm以下，此時(shí)介質(zhì)端面彈簧壓力約為3Mpa。當(dāng)工藝介質(zhì)進(jìn)入壓力上升時(shí)，擺動(dòng)軸回到原來位置，彈簧壓縮0.5mm，壓力回到3.5Mpa.以此反復(fù)工作。

6.機(jī)械密封安裝與拆卸總共三部分：

第一部分，先安裝壓蓋，壓蓋從165mm的空隙放入。第二部分，機(jī)械密封整體從？180mm的孔中套在軸上壓入密封室內(nèi)。第三部分，剖分式壓環(huán)裝入機(jī)械密封和壓蓋中間。以后更換機(jī)械密封時(shí)，不用抽軸，在緊急狀況下可迅速取出機(jī)械密封，急時(shí)裝入盤根應(yīng)急。

7.機(jī)械密封零部件材質(zhì)，金屬部件為316不銹鋼，密封端面為高硬度反應(yīng)燒結(jié)碳化硅，輔助密封圈為耐高壓高溫水蒸汽全氟醚，壓蓋和壓環(huán)材質(zhì)為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)硬度230HB。

四、灰鎖上下閥機(jī)械密封預(yù)期使用效果

1.使用壽命長預(yù)期6個(gè)月，甚至更長。

2.安裝方便，拆卸方便，不需要太多人力，更不需要經(jīng)常更換，提高生產(chǎn)效率。

3.不需要潤滑液。

4.密封效果好。

五、結(jié)束語

本文通過對碎煤加壓氣化爐灰鎖上下閥、煤鎖下閥密封的實(shí)機(jī)應(yīng)用和改造進(jìn)行探討，比較各自優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討，在全面考慮設(shè)備安全及操作便利的情況下，選擇性價(jià)比較高的操作方式是未來發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]現(xiàn)代機(jī)械社里手冊.第3卷/秦大同，謝里陽主編.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.1.

[2] GB6556-86《機(jī)械密封的型式、主要尺寸、材料和識(shí)別標(biāo)志》.

（作者單位：大唐阜新能源化工工程有限公司）