柔性密封在中速磨煤機下氣封處的應(yīng)用及效果分析

史振宇，徐從余

（1.河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 滄州 061000；2.馬鞍山中力密封科技有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

1 概述

由于制粉系統(tǒng)為正壓系統(tǒng)，極容易造成泄漏，故用專門密封風(fēng)機對磨煤機進行密封[1-2]。河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司2*600MW+2*660MW 機組，其制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺電爐配6 臺HP 型中速磨煤機和兩臺密封風(fēng)機，密封風(fēng)機作用于磨煤機的氣封系統(tǒng)（見圖1），磨煤機的氣封系統(tǒng)主要分布在下氣封裝置處，彈簧加載裝置處和磨輥裝置密封處。本文主要對比了下氣封裝置處的密封形式，探討了柔性密封對磨煤機氣封性改善效果[3]。

2 磨煤機下氣封的密封形式簡介

磨煤機下氣封裝置布置在磨煤機一次風(fēng)室下部，其結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)氣封環(huán)，下裙罩，縫隙氣封片組等部件組成。磨煤機工作時熱一次風(fēng)（300℃）從一次風(fēng)室通過并攜帶煤粉通往鍋爐，設(shè)計上為防止熱一次風(fēng)從一次風(fēng)室的下部（下氣封處）外溢，在此處通入高于熱一次風(fēng)兩千帕的密封風(fēng)（冷風(fēng)）并在下氣封室內(nèi)形成密封氣環(huán)將熱一次風(fēng)密封在磨煤機內(nèi)部防止外溢，同時一小部分密封風(fēng)從下氣封處外溢到周圍環(huán)境中。磨煤機下氣封處如果密封不良，會造成熱一次風(fēng)從一次風(fēng)室外溢的環(huán)境中，一次風(fēng)中一般含有少量灰塵同時溫度較高（300℃左右），外溢的一次風(fēng)會造成環(huán)境污染，同時熱風(fēng)會造成附近設(shè)備例如減速器推力瓦高溫?zé)龘p導(dǎo)致磨煤機故障停運，使磨煤機的可靠性能降低。由此可見磨煤機下氣封處密封的好壞對磨煤機安全運行有著直接的影響。

圖1 磨煤機氣封系統(tǒng)示意圖

目前國內(nèi)中速磨下氣封處密封結(jié)構(gòu)有三種主要形式[4-5]，如圖2 所示。第一種為非接觸式密封，該密封一般由3-4 道鋼片（或是銅片）組成，每一道鋼片之間用法蘭壓緊，利用鋼片（銅片）與主軸中間形成微小的凹凸型迷宮結(jié)構(gòu)，密封風(fēng)在迷宮中受到一級一級的阻力，不至于快速泄漏。該密封優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，維護工作量小，鋼片和銅片滿足現(xiàn)場高溫介質(zhì)要求。缺點是為有間隙密封，存在一定量的泄漏量，噪音大，尤其是當(dāng)迷宮環(huán)發(fā)生變形時會產(chǎn)生氣流的哨聲。

碳晶浮動環(huán)式和石墨盤根式為接觸式密封，其中碳晶浮動環(huán)式密封為在下架體上安裝三道法蘭，法蘭內(nèi)側(cè)預(yù)留槽口，在槽口內(nèi)安裝碳晶環(huán)，碳晶環(huán)用彈簧抱緊在主軸上，碳晶環(huán)隨主軸一起轉(zhuǎn)動，利用密封風(fēng)的壓力，使碳晶環(huán)與法蘭緊密結(jié)合達到密封的目的。該密封優(yōu)點是碳晶環(huán)滿足現(xiàn)場高溫介質(zhì)要求，在理想的狀態(tài)下密封效果好，碳晶環(huán)耐磨損可長期使用。缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，如果有細(xì)小煤粒進入碳晶環(huán)縫隙容易把碳晶環(huán)卡死，造成碳晶環(huán)損壞，需要頻繁更換碳晶條，也存在主軸磨損的風(fēng)險。另一種石墨盤根密封是在動靜部位制造一個盤根室，盤根安裝后再用法蘭壓緊。該密封優(yōu)點是石墨盤根滿足現(xiàn)場高溫介質(zhì)要求，結(jié)構(gòu)相對簡單，由于盤根與主軸接觸所以密封效果好。缺點是由于石墨盤根彈性補償效果差，長期運行后盤根發(fā)生磨損會造成泄漏現(xiàn)象，需要頻繁更換盤根，而且主軸在運轉(zhuǎn)時會有小范圍的跳動，以及密封室與主軸中心會有較小的偏差，加上盤根與主軸的接觸面積小，以上長期運行都會導(dǎo)致“磨軸”現(xiàn)象。

圖2 中速磨下氣封處密封結(jié)構(gòu)

3 新型的密封裝置可行性分析

圖3 柔性密封裝置示意圖

從以上主流的國內(nèi)磨煤機下氣封處的密封形式來看，各種形式各有各自的優(yōu)缺點，能否采用一種新型的密封形式滿足現(xiàn)場的實際需求，替代以上的密封形式。以下對柔性密封裝置從理論上進行分析：柔性密封是采用高分子聚合橡膠材料根據(jù)現(xiàn)場實際情況制作的密封帶，并配套設(shè)計上下鋼制法蘭用于現(xiàn)場安裝固定，如圖3 所示。

柔性密封本身材質(zhì)為高分子聚合橡膠材料具有耐高溫，耐磨損，高彈性，能自補償?shù)奶匦浴Ｄッ簷C下氣封處有密封風(fēng)的作用最高在100℃左右，柔性密封本身的耐溫性可承受200℃的介質(zhì)，可滿足溫度要求的。此外，柔性密封具有較強的耐磨性，正常使用周期2-4 年，耐磨性完全高于石墨盤根滿足現(xiàn)場實際需要。本身柔軟性優(yōu)于碳晶環(huán)且是一體結(jié)構(gòu)無縫隙不會發(fā)生細(xì)小煤粒卡入造成損壞現(xiàn)象。具有高彈性和能自補償?shù)奶匦裕谥鬏S轉(zhuǎn)動過程中發(fā)生微小的跳動和偏心時，柔性密封自動補償，不會產(chǎn)生縫隙泄漏。同時長期運行當(dāng)密封材料被少量磨損后，能夠自動收緊補償。針對線型密封對主軸易產(chǎn)生“磨軸”現(xiàn)象，柔性密封斷面采用大“E”型結(jié)構(gòu)：大密封面的密封與磨煤機主軸形成了較大的面接觸，同時在安裝時和后期定期加注潤滑脂減少了磨煤機主軸與密封材料的摩擦力，避免了長期運行“磨軸”現(xiàn)象的發(fā)生，如圖4 所示。綜上所述，從理論上來比較柔性密封滿足在磨煤機下氣封處的密封要求，而且其一些特殊的性能要優(yōu)于其他的密封形式。

圖4 柔性密封結(jié)構(gòu)圖

圖5 柔性密封安裝前后噪音檢測結(jié)果

圖6 柔性密封安裝后母管壓力檢測

滄東電廠分別于2017 年進行了2 臺磨煤機和2019年初進行了6 臺磨煤機下氣封處安裝柔性密封改造。改造后磨煤機運行平穩(wěn)，與改造前比較最直觀的主要表現(xiàn)在以下三方面：

（1）巡檢人員近距離觀察沒有了密封風(fēng)外溢現(xiàn)象。

（2）巡檢人員近距離聽噪音比改造前減少，用手持式噪聲測量儀測得前后噪音對比如圖5 所示。由圖5 可見，柔性密封比改造前噪音降低了20～25 分貝。

（3）對比改造前后密封風(fēng)母管壓力如曲線，如圖6 所示。

由此可見，改造后密封風(fēng)母管壓力比改前提高了1.2kPa，說明原來外溢的密封風(fēng)已被全部有效的利用，保證了磨煤機密封風(fēng)與熱一次風(fēng)的壓差，使密封風(fēng)機的效率增高，對密封風(fēng)機的電耗降低起著積極的作用。

4 結(jié)束語

通過理論分析和實際應(yīng)用兩個方面共同得出一致結(jié)論，在磨煤機下氣封處安裝柔性密封能有效的防治密封風(fēng)外溢，效果是優(yōu)于其它形式的密封。目前火力發(fā)電廠對節(jié)能環(huán)保，降低噪音，清潔生產(chǎn)等方面的要求越來越高，柔性密封相比來講更加占優(yōu)勢，建議推廣。