柔性密封在中速磨煤機(jī)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(jī)對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)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(jī)組，其制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)電爐配6 臺(tái)HP 型中速磨煤機(jī)和兩臺(tái)密封風(fēng)機(jī)，密封風(fēng)機(jī)作用于磨煤機(jī)的氣封系統(tǒng)（見圖1），磨煤機(jī)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(duì)比了下氣封裝置處的密封形式，探討了柔性密封對(duì)磨煤機(jī)氣封性改善效果[3]。

2 磨煤機(jī)下氣封的密封形式簡介

磨煤機(jī)下氣封裝置布置在磨煤機(jī)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(jī)工作時(shí)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(jì)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(jī)內(nèi)部防止外溢，同時(shí)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(jī)下氣封處如果密封不良，會(huì)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(shí)溫度較高（300℃左右），外溢的一次風(fēng)會(huì)造成環(huán)境污染，同時(shí)熱風(fēng)會(huì)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(jī)故障停運(yùn)，使磨煤機(jī)的可靠性能降低。由此可見磨煤機(jī)下氣封處密封的好壞對(duì)磨煤機(jī)安全運(yùn)行有著直接的影響。

圖1 磨煤機(jī)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(jí)一級(jí)的阻力，不至于快速泄漏。該密封優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)工作量小，鋼片和銅片滿足現(xiàn)場高溫介質(zhì)要求。缺點(diǎn)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(shí)會(huì)產(chǎn)生氣流的哨聲。

碳晶浮動(dòng)環(huán)式和石墨盤根式為接觸式密封，其中碳晶浮動(dòng)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(dòng)，利用密封風(fēng)的壓力，使碳晶環(huán)與法蘭緊密結(jié)合達(dá)到密封的目的。該密封優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，如果有細(xì)小煤粒進(jìn)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(xiǎn)。另一種石墨盤根密封是在動(dòng)靜部位制造一個(gè)盤根室，盤根安裝后再用法蘭壓緊。該密封優(yōu)點(diǎn)是石墨盤根滿足現(xiàn)場高溫介質(zhì)要求，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，由于盤根與主軸接觸所以密封效果好。缺點(diǎn)是由于石墨盤根彈性補(bǔ)償效果差，長期運(yùn)行后盤根發(fā)生磨損會(huì)造成泄漏現(xiàn)象，需要頻繁更換盤根，而且主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有小范圍的跳動(dòng)，以及密封室與主軸中心會(huì)有較小的偏差，加上盤根與主軸的接觸面積小，以上長期運(yùn)行都會(huì)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(jī)下氣封處的密封形式來看，各種形式各有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，能否采用一種新型的密封形式滿足現(xiàn)場的實(shí)際需求，替代以上的密封形式。以下對(duì)柔性密封裝置從理論上進(jìn)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(shí)際情況制作的密封帶，并配套設(shè)計(jì)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(bǔ)償?shù)奶匦浴Ｄッ簷C(jī)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(qiáng)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(shí)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(huì)發(fā)生細(xì)小煤?？ㄈ朐斐蓳p壞現(xiàn)象。具有高彈性和能自補(bǔ)償?shù)奶匦?，在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中發(fā)生微小的跳動(dòng)和偏心時(shí)，柔性密封自動(dòng)補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生縫隙泄漏。同時(shí)長期運(yùn)行當(dāng)密封材料被少量磨損后，能夠自動(dòng)收緊補(bǔ)償。針對(duì)線型密封對(duì)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(jī)主軸形成了較大的面接觸，同時(shí)在安裝時(shí)和后期定期加注潤滑脂減少了磨煤機(jī)主軸與密封材料的摩擦力，避免了長期運(yùn)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(jī)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(cè)結(jié)果

圖6 柔性密封安裝后母管壓力檢測(cè)

滄東電廠分別于2017 年進(jìn)行了2 臺(tái)磨煤機(jī)和2019年初進(jìn)行了6 臺(tái)磨煤機(jī)下氣封處安裝柔性密封改造。改造后磨煤機(jī)運(yùn)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(cè)量儀測(cè)得前后噪音對(duì)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(duì)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(jī)密封風(fēng)與熱一次風(fēng)的壓差，使密封風(fēng)機(jī)的效率增高，對(duì)密封風(fēng)機(jī)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(shí)際應(yīng)用兩個(gè)方面共同得出一致結(jié)論，在磨煤機(jī)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(duì)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(shì)，建議推廣。