濕式磨煤機(jī)襯板螺栓密封組結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

閆智海，呂本度，呂云福，朱靜霞，張斌發(fā)

(江蘇秋林特能裝備股份有限公司，江蘇 江陰 214404)

煤炭資源作為中國(guó)最重要的基礎(chǔ)能源，在能源結(jié)構(gòu)中的占比高達(dá)60%以上，遠(yuǎn)超世界平均水平[1]。近年來(lái)，在煤炭大量開(kāi)采與加工利用過(guò)程中，造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問(wèn)題日益突出。隨著今后國(guó)家對(duì)環(huán)保的嚴(yán)格控制，煤炭的清潔及高效利用逐漸成為未來(lái)我國(guó)煤炭行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。煤炭清潔綜合利用途徑之一是將煤炭制備成可供鍋爐燃燒的水煤漿或?yàn)闅饣癄t氣化提供原料的氣化水煤漿，而濕式磨煤機(jī)是制備水煤漿和氣化水煤漿成套裝備中的關(guān)鍵核心設(shè)備。目前，我國(guó)的磨煤機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中普遍存在筒體螺栓密封組漏漿現(xiàn)象，污染了車間生產(chǎn)環(huán)境。因此，對(duì)濕式磨煤機(jī)的襯板螺栓密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，解決運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的漏漿問(wèn)題，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 漏漿現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

濕式磨煤機(jī)筒體內(nèi)襯板采用鑄造耐磨合金[2]，而筒體鋼板是卷制的鉚焊結(jié)構(gòu)件，在筒體和襯板之間不可避免地存在不同程度的間隙。為了便于安裝，襯板螺栓孔和筒體上的螺栓孔均采用過(guò)孔聯(lián)接形式，使得螺栓及螺栓孔之間也存在不同程度的間隙。筒體中的漿液通過(guò)襯板與螺栓配合之間的縫隙進(jìn)入這些間隙中，形成了大小不同的“液腔”。磨煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，研磨體(鋼球或鋼棒)對(duì)襯板產(chǎn)生一定的沖擊力(鋼棒的沖擊力更大于鋼球的沖擊力)，襯板在此沖擊力的作用下產(chǎn)生瞬間的彈性變形，使“液腔”容積突然縮小。由于液體的非壓縮特性，“液腔”中的漿液受壓向四周擠壓，筒體外密封突然受壓收縮，與筒體表面產(chǎn)生縫隙而形成漏漿。

2 傳統(tǒng)襯板螺栓密封結(jié)構(gòu)的缺陷

傳統(tǒng)襯板螺栓密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。密封組件在筒體外表面，由橡膠圈和壓蓋組成，擰緊螺母后，橡膠圈受壓產(chǎn)生張力，形成密封作用。

圖1 傳統(tǒng)襯板螺栓密封結(jié)構(gòu)示意

傳統(tǒng)襯板螺栓密封結(jié)構(gòu)的缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)“液腔”中漿液受壓擴(kuò)散時(shí)，橡膠密封受漿液的壓力向外收縮，與筒體之間產(chǎn)生瞬間縫隙，從而產(chǎn)生漏漿現(xiàn)象。

(2)襯板是靠螺栓固定的，螺栓需要有足夠的預(yù)緊力才能使襯板和筒體表面貼合牢固。而由于密封件為橡膠材料，其所能承受的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其預(yù)緊力(橡膠的承受壓力只有螺栓預(yù)緊力的5%～10%)。因此，在此工況下，襯板并未受到足夠的拉力將襯板固定在筒體內(nèi)表面。磨煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)，襯板受到研磨體的沖擊產(chǎn)生了位移，使螺栓產(chǎn)生歪斜。螺栓擠壓筒體孔使其產(chǎn)生斜橢圓孔的塑性變形，提高了密封失效率，加劇了漏漿程度。

(3)磨煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于研磨體對(duì)襯板的沖擊產(chǎn)生的磨體振動(dòng)，易使螺栓松動(dòng)。對(duì)于任何密封形式，螺栓松動(dòng)后均會(huì)使密封失效。

3 襯板螺栓密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

3.1 確保密封不失效的條件

要確保磨煤機(jī)密封不會(huì)失效，必須滿足以下幾個(gè)條件：

(1)“液腔”中的漿液受壓擴(kuò)散時(shí)，橡膠密封不會(huì)脫離筒體表面；

(2)襯板螺栓有足夠的拉緊力，以減小襯板位移的可能性；

(3)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，螺栓不因磨體振動(dòng)而發(fā)生松動(dòng)。

3.2 襯板螺栓密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案

基于以上條件，采用圖2所示密封改進(jìn)方案[3]，張緊組合由2個(gè)平墊及數(shù)個(gè)蝶簧組成，數(shù)個(gè)蝶簧產(chǎn)生的張力疊加約為螺栓的預(yù)緊力，起到拉緊螺栓、有效固定襯板的作用。橡膠密封墊嵌套在筒體與襯板之間，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

(1)采用內(nèi)密封方式，襯板受沖擊時(shí)，密封與筒體表面貼合更緊。

圖2 改進(jìn)后密封方案示意

(2)采用橢圓頭襯板螺栓，其頭部與襯板凹坑四周接觸，受力相對(duì)較勻，減少了襯板在受到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生位移的可能性。

(3)筒體外側(cè)沒(méi)有橡膠件，采用獨(dú)特的張緊組合件，既能使螺栓有足夠的預(yù)緊力，又能保證磨體振動(dòng)時(shí)螺栓一直保持拉緊狀態(tài)，不易松動(dòng)。

3.3 改進(jìn)后存在的問(wèn)題及解決方法

改進(jìn)型襯板螺栓密封組結(jié)構(gòu)存在的主要問(wèn)題：一是內(nèi)密封方式安裝、拆缷不方便，要求內(nèi)密封有足夠長(zhǎng)的使用壽命；二是張緊組合件根據(jù)襯板螺栓規(guī)格特殊定制，其抗壓力需滿足該處螺栓的預(yù)緊力要求。針對(duì)這些問(wèn)題，提出以下解決方法：

(1)密封圈采用三元乙丙硫化橡膠板制作，調(diào)整乙烯與丙烯的配比，增大密封圈的耐老化性能、耐腐蝕性能、耐水蒸汽性能、耐過(guò)熱水性能和彈性[4]。

(2)將普通彈簧墊圈改為多個(gè)蝶形墊圈。在磨煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，研磨體對(duì)襯板及筒體產(chǎn)生一定的沖擊力后易導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，蝶形墊圈能夠及時(shí)釋放，將螺栓牢牢緊固，防止?jié){液滲出筒體。

4 改進(jìn)后的效益分析

近兩年來(lái)，該改進(jìn)型襯板螺栓密封組結(jié)構(gòu)在萬(wàn)華化學(xué)(寧波)有限公司、江蘇華宏集團(tuán)江陰市城東新能源有限公司等企業(yè)的應(yīng)用表明，磨煤機(jī)漏漿問(wèn)題得到了有效解決，因漏漿而停機(jī)的幾率降低，生產(chǎn)環(huán)境得到了有效改善。據(jù)用戶統(tǒng)計(jì)反饋，每年單臺(tái)磨煤機(jī)正常運(yùn)行率可提高5%，減少襯板螺栓密封組備件維修成本80%，減輕設(shè)備維修人員工時(shí)200%，得到了用戶的高度評(píng)價(jià)和認(rèn)可。