HP型中速磨煤機磨碗轂縫隙氣封泄漏原因與密封改造

【摘要】：通過對HP863型中速磨煤機磨碗轂縫隙氣封的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行深入分析，在設(shè)備原有基礎(chǔ)上進行密封優(yōu)化改造，杜絕了磨煤機磨碗轂處密封風(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，大大減少了磨煤機的檢修工作量，提高了磨煤機的運行可靠性。

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

中圖分類號：TK283 文獻標識碼：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臺上海重型機器廠HP863型中速磨煤機，采用4運1備運行方式。

2.設(shè)備簡介

2.1工作原理

上海重型機器廠HP863型中速磨煤機磨碗轂密封采用的是機械縫隙密封+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到防止磨煤機內(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磨煤機設(shè)計參數(shù)

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

磨煤機磨輥裝置、加載裝置及傳動軸部位密封均采用機械、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)長期運行后大唐林州熱電有限責(zé)任公司1、2號爐磨煤機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。在磨煤機歷次檢修過程中均對氣封間隙進行了檢查調(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)場檢查分析后認為，縫隙氣封間隙過大、密封面磨損是造成磨煤機運行中密封風(fēng)、一次風(fēng)和石子煤大量外漏的主要原因。

通過對HP863型中速磨煤機磨碗轂縫隙氣封結(jié)構(gòu)進行分析，可以得出磨煤機在實際運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內(nèi)部石子煤形成有效隔絕，導(dǎo)致石子煤顆粒進入縫隙氣封進一步加劇磨損，繼而造成磨煤機磨碗轂處密封風(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)致磨煤機故障頻發(fā)，嚴重影響到了機組的安全穩(wěn)定運行。

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，對磨煤機磨碗轂密封體進行改造。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，進一步改善密封效果，對磨煤機內(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)部進灰，導(dǎo)致磨煤機運行中碳精密封環(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)其樹脂本身強度低、熔點低，高溫耐磨性較差，作為中速磨煤機密封環(huán)連續(xù)運轉(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度和高摩擦抗磨損性能，特別適合惡劣工況中速磨煤機傳動軸的風(fēng)粉密封，其連續(xù)運行壽命可以達到 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，從而對磨煤機內(nèi)外環(huán)境進行有效隔絕，防止磨煤機內(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)造成嚴重損傷，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行。

根據(jù)現(xiàn)場磨煤機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、電鍍等離線修補技術(shù)，需要將磨煤機磨碗轂空心軸、減速機、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磨碗空心軸磨損部位進行在線填補修復(fù)，首先對磨損部位進行清洗，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行填補，對磨損深度較大的地方需做加強網(wǎng)，確保填補材料的粘接牢靠，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)過程中需嚴格按照技術(shù)工藝操作，及時準確把握固料與基料的比對，溫度，操作時限，填補厚度越大，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

通過對磨煤機磨碗轂密封體的重新選型設(shè)計，解決了原縫隙氣封補償性差，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臺磨煤機磨碗轂密封進行了改造，改造后磨煤機磨碗轂密封風(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，大大減少了磨煤機的檢修工作量，提高了磨煤機的運行可靠性。

6.結(jié)論

目前上海重型機器廠HP型中速磨煤機因其自身設(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型中速磨煤機磨碗轂密封的重新選型改造，徹底解決了HP型中速磨煤機磨碗轂密封泄漏的難題，彌補了原產(chǎn)品設(shè)計中的不足，進一步完善了磨煤機磨碗轂密封體的結(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，改造后磨煤機長期運行穩(wěn)定，經(jīng)濟效益顯著，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

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