中速磨煤機下架體密封裝置改造

華能國際電力股份有限公司井岡山電廠 鄔海明 陳永浩 劉偉偉 晏杰 劉安勇 甘增芳 王圣平

中速磨煤機下架體密封裝置改造

華能國際電力股份有限公司井岡山電廠 鄔海明 陳永浩 劉偉偉 晏杰 劉安勇 甘增芳 王圣平

MPS-212-HP型中速磨煤機下架體迷宮式密封裝置由傳動軸、迷宮環(huán)和氣環(huán)三部分組成，但該裝置存在易磨損、易漏粉、使用壽命短、安裝時勞動強度大等問題。本文通過對其研究改造，有效改善了原有弊端，提升了磨煤機運行工況。

中速磨煤機；迷宮式密封；碳晶環(huán)密封；改造

0 引言

中速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)具有煤種適應性強、啟動速度快、調(diào)節(jié)靈活、電耗小、安全性高等優(yōu)點，目前被廣泛應用在燃煤發(fā)電廠中。隨著我國環(huán)保標準日益嚴格，中速磨煤機下架體迷宮式密封裝置易磨損、易漏風、易漏粉、使用壽命短、安裝時勞動強度大等問題已成為人們非常關(guān)注的焦點，嚴重影響著制粉系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，甚至會造成機組非計劃停運。

本文以長春發(fā)電設(shè)備有限公司引進德國BABCOCK公司先進技術(shù)，充分吸收消化研發(fā)生產(chǎn)的MPS-212-HP-II型中速磨煤機迷宮式密封裝置作為研究對象，對其進行研究分析，提出了一種新型可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置，為中速磨煤機下架體密封裝置改造提供一定的參考。

1 設(shè)備概況

1.1 中速磨煤機的工作原理

中速磨煤機是具有三個固定磨輥的外加力型輥盤式磨煤機。原煤通過給煤機運輸落到旋轉(zhuǎn)的磨盤中間的煤在離心力作用下甩到磨盤瓦表面并經(jīng)過磨輥的碾壓。三個磨輥均勻布置在磨盤上，碾磨壓力由液壓缸提供，加載力通過加載架作用到三個磨輥上。磨輥和磨盤受到的加載力是由拉桿、液壓缸實現(xiàn)的，最終作用到磨盤上。物料的干燥和碾磨是同時進行的。一次風從磨盤周圍的噴嘴環(huán)噴出它起到干燥和把磨盤上碾碎的物料吹到中架體上部分離器里的作用，在動態(tài)分離器里完成粗細粉的分離。

1.2 密封風的作用

正壓直吹式制粉系統(tǒng)易造成漏泄，故用密封風機專門對磨煤機的傳動軛進行密封。密封風機提供的壓力密封風的作用有兩個：一是將密封風引入密封裝置氣室內(nèi)，防止一次風粉外漏，污染現(xiàn)場環(huán)境；二是密封磨輥、軸承中間的動靜骨架油封、彈簧加載桿及磨筒體的密封，防止一次風粉進入磨輥軸承或外漏。因此，磨煤機在運行時，要求密封風與一次風的差壓應大于2kPa，最小不得低于1.5kPa。

2 改造前碳晶密封裝置存在的問題

迷宮式密封裝由密封殼體、迷宮環(huán)及傳動軸組成。傳動軸的材質(zhì)為鑄鋼，迷宮環(huán)為球墨鑄鐵。迷宮間隙是指傳動軸與迷宮環(huán)之間的間隙，該間隙值要求為0.10-0.3mm。由傳動軸與氣環(huán)組成的間隙叫氣環(huán)間隙，該間隙值標準為1-2mm。密封殼體、迷宮環(huán)和傳動軸形成密封室。磨煤機運行時，密封風進入密封風室后，絕大部分經(jīng)上部迷宮環(huán)與傳動軸間隙吹入一次風室，僅少部分從迷宮環(huán)漏到大氣中，因此，有效防止了一次風室中一次風和粉塵向外泄漏，改善磨煤機周圍環(huán)境，原迷宮式密封裝置，如圖1所示。

圖1 原迷宮式密封裝置

2.1 密封裝置漏風漏粉

近些年來，由于煤價上漲、混煤摻燒等能源政策，使得鍋爐實際燃燒的煤種較雜，而且煤中含有石子煤。磨煤機在運行過程中，極少石子煤會隨著傳動軸進入密封室，進而擠入迷宮環(huán)間隙內(nèi)，加劇迷宮環(huán)的磨損，導致迷宮環(huán)與傳動軸之間的間隙增大；另一方面，中速磨煤機傳動軸運行一般處在輕微晃動之中，當磨煤機負荷變化較大時，有可能一次風量不足，造成密封風不能托住煤粉、石子煤，導致其進入密封風室，同樣也會加快迷宮環(huán)的磨損，增大迷宮間隙，大量密封風從間隙處向外泄露，造成一次風粉外漏。

另外，在磨煤機備用期間，為了防止原煤倉或磨煤機內(nèi)著火，需向原煤倉或磨煤機內(nèi)噴入消防蒸汽，當大量消防蒸汽在磨煤機內(nèi)凝結(jié)成水時，水會滲入到密封室內(nèi)，水攜帶一部分石子及煤粉顆粒進入迷宮環(huán)間隙內(nèi)，待磨煤機啟動后，這些石子或煤粉擠死在間隙內(nèi)，加劇迷宮環(huán)的磨損，導致迷宮間隙增大，造成一次風粉外漏。

2.2 維護成本較高，工作量大

迷宮密封裝置無補償量，一旦迷宮環(huán)嚴重損壞時，就必須要對其進行更換，而根據(jù)原設(shè)計方案而言，更換迷宮環(huán)首先必須將原密封裝置拆除，然后依次吊出磨輥、磨盤、傳動軸等部件，然后從上面吊入安裝，其工作量一般需要5個人7天左右。

圖2 可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置

3 可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置改造

3.1 可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置

可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置是依靠碳晶環(huán)與傳動軸之間間隙產(chǎn)生的氣體阻力來實現(xiàn)密封的，一種采用迷宮式與機械密封相結(jié)合的一種新型密封裝置。碳晶環(huán)通過緊箍一圈彈簧來實現(xiàn)與傳動軸接觸環(huán)面上具有一定的比壓的緊配合，從而起到了密封作用。通過碳晶環(huán)與傳動軸間隙中的流體浮力來克服接觸環(huán)面的摩擦力，使兩者不相互接觸、磨損，并保持一定的間隙，從而延長了其使用周期。可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置主要由氣封室、護罩、密封槽、碳晶環(huán)等組成，如圖2所示。

3.1.1 密封室

密封室設(shè)計制作較為輕巧，由5部分組成，便于在磨煤機下架體安裝，從而減少了磨煤機檢修時勞動強度。

3.1.2 護罩

護罩是由支撐環(huán)與擋渣環(huán)兩部分組成，其目的是為了盡可能的阻止磨煤機排渣室內(nèi)的風粉和石子煤擠入密封室內(nèi)，減少了碳晶環(huán)的損壞，從而保證了可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置長周期運行。

3.1.3 密封槽

密封槽一共有四道, 上部一道, 下部三道，彈簧槽內(nèi)鑲有不銹鋼絲彈簧和碳晶環(huán), 彈簧緊箍著碳晶環(huán)，圍繞著傳動軸，保證碳晶環(huán)內(nèi)圈和傳動軸之間的最佳間隙，以消除傳動軸在運行中輕微晃動的影響。

3.2 可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置安裝

3.2.1 護罩安裝

將支撐架安裝在磨煤機機殼的底板上，再安裝排渣環(huán)，調(diào)整支撐環(huán)位置，使支撐架與傳動軸平行度小于0.6mm，支撐架與傳動軸之間的間隙在3mm內(nèi)，確認無誤后進行焊接，先焊接4個方向的4個點，再校驗安裝尺寸是否符合要求，然后繼續(xù)進行焊接，焊接高度應大于5mm，不允許有氣孔、夾渣和漏氣等焊接缺陷。

3.2.2 密封室及密封件安裝

碳晶環(huán)外圓密封槽中緊箍4條彈簧,且連接牢固，依靠彈簧的緊箍力從上至下依次環(huán)布在傳動軸的外圓上，按密封室環(huán)槽上下間距將位置校正后，把密封室環(huán)槽清理干凈, 依次將碳晶環(huán)均勻地推入環(huán)槽中，并貼緊傳動軸的外圓上。

4 改造效果

2016年11月，#3爐C修期間，對#3爐B磨煤機下架體密封裝置進行了改造。從目前的運行情況可知，漏風漏粉幾乎為0，同時，改善了磨煤機運行工況，相關(guān)數(shù)據(jù)見表1所示。

注:表中數(shù)值是在出力45.6t/h、前后壓差4.35kPa、出口溫度80/86℃、環(huán)境溫度24℃的條件下所測的值。

從表1可知，在磨煤機出力一致的情況下，磨煤機和密封風機電流都有所降低，說明磨煤機密封裝置磨損較小，延長了其使用壽命，同時，提高了磨煤機的經(jīng)濟性。

1）經(jīng)濟性分析

磨煤機:

密封風機:

表1 改造前、后磨煤機工況比較

每套制粉系統(tǒng)運行每年按7 000 h計算，按0.28元/(kW·h)計算，則每年可節(jié)約本：

2）維護強度減少

改造為可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置，若碳晶環(huán)損壞后，拆下檢修孔就可以進行碳晶環(huán)更換，2個人半天就可以更換完畢，大大縮短了檢修工期，每臺磨煤機可減少34個，同時，還降低了檢修工人的勞動強度。

5 結(jié)論

磨煤機可拆卸式浮動軸向碳晶環(huán)密封裝置，解決了原迷宮式密封裝置漏風漏粉問題，延長了其檢修周期，降低了檢修工人的工作強度，還減少了磨煤機電耗，提高了磨煤機的經(jīng)濟性。同時，為中速磨煤機下架體密封裝置的設(shè)計和改進提供了一定的參考。

[1]趙虹，余海銘，楊建過，等.中速磨煤機內(nèi)風煤動態(tài)換熱特性[J].中國電機工程學報，2014，34(11):1735-1740.

[2]戴為，牛海峰，馬洪順.中速磨煤機[M].北京：機械工業(yè)出版，1999.

[3]杜忠選，胡亞非，熊建軍，等.中速磨煤機漏粉原因與密封改造[J].熱能動力工程，2007，22(2): 185-187.

[4]朱冰冰.MPS中速磨煤機的優(yōu)化設(shè)計及相關(guān)軟件的開發(fā)[D].北京：清華大學，2012.

[5]孫科，勒士奇，秦大川.MPS-212-HP-II型中速磨煤機在高水分燃煤機組上應用的試驗研究[J].動力工程學報，2014，34(9):725-730.

[6]長春發(fā)電設(shè)備有限責任公司.MPS-170-HP-II型中速磨煤機說明書[Z].長春：長春發(fā)電設(shè)備有限責任公司，2009.

[7]石金興，王泓，龍輝.中速磨煤機的國產(chǎn)化及發(fā)展趨勢分析[J].水利電力機械，2003，25(2):4-7.

[8]朱憲然，趙振寧，張清峰.中速磨煤機的石子煤特性研究[J].中國電機工程學報，2010，30(23): 66-72.

[9]劉祥, 高玉杰.MPS- 225磨煤機內(nèi)置式炭精密封裝置改造[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2005，23(6): 44-46.

[10]陳兆兵，張衛(wèi).中速磨煤機迷宮密封裝置改造[J].華東電力，2003，18(3): 154-156.