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(jī)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(jī)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(shí)勞動強(qiáng)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(jī)運(yùn)行工況。

中速磨煤機(jī)；迷宮式密封；碳晶環(huán)密封；改造

0 引言

中速磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)、啟動速度快、調(diào)節(jié)靈活、電耗小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用在燃煤發(fā)電廠中。隨著我國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，中速磨煤機(jī)下架體迷宮式密封裝置易磨損、易漏風(fēng)、易漏粉、使用壽命短、安裝時(shí)勞動強(qiáng)度大等問題已成為人們非常關(guān)注的焦點(diǎn)，嚴(yán)重影響著制粉系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，甚至?xí)斐蓹C(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

本文以長春發(fā)電設(shè)備有限公司引進(jìn)德國BABCOCK公司先進(jìn)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(jī)迷宮式密封裝置作為研究對象，對其進(jìn)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(jī)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(jī)的工作原理

中速磨煤機(jī)是具有三個(gè)固定磨輥的外加力型輥盤式磨煤機(jī)。原煤通過給煤機(jī)運(yùn)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(gè)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(gè)磨輥上。磨輥和磨盤受到的加載力是由拉桿、液壓缸實(shí)現(xiàn)的，最終作用到磨盤上。物料的干燥和碾磨是同時(shí)進(jìn)行的。一次風(fēng)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(xì)粉的分離。

1.2 密封風(fēng)的作用

正壓直吹式制粉系統(tǒng)易造成漏泄，故用密封風(fēng)機(jī)專門對磨煤機(jī)的傳動軛進(jìn)行密封。密封風(fēng)機(jī)提供的壓力密封風(fēng)的作用有兩個(gè)：一是將密封風(fēng)引入密封裝置氣室內(nèi)，防止一次風(fēng)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(fēng)粉進(jìn)入磨輥軸承或外漏。因此，磨煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)，要求密封風(fēng)與一次風(fēng)的差壓應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)為1-2mm。密封殼體、迷宮環(huán)和傳動軸形成密封室。磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，密封風(fēng)進(jìn)入密封風(fēng)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(fēng)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(fēng)室中一次風(fēng)和粉塵向外泄漏，改善磨煤機(jī)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(fēng)漏粉

近些年來，由于煤價(jià)上漲、混煤摻燒等能源政策，使得鍋爐實(shí)際燃燒的煤種較雜，而且煤中含有石子煤。磨煤機(jī)在運(yùn)行過程中，極少石子煤會隨著傳動軸進(jìn)入密封室，進(jìn)而擠入迷宮環(huán)間隙內(nèi)，加劇迷宮環(huán)的磨損，導(dǎo)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(jī)傳動軸運(yùn)行一般處在輕微晃動之中，當(dāng)磨煤機(jī)負(fù)荷變化較大時(shí)，有可能一次風(fēng)量不足，造成密封風(fēng)不能托住煤粉、石子煤，導(dǎo)致其進(jìn)入密封風(fēng)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(fēng)從間隙處向外泄露，造成一次風(fēng)粉外漏。

另外，在磨煤機(jī)備用期間，為了防止原煤倉或磨煤機(jī)內(nèi)著火，需向原煤倉或磨煤機(jī)內(nèi)噴入消防蒸汽，當(dāng)大量消防蒸汽在磨煤機(jī)內(nèi)凝結(jié)成水時(shí)，水會滲入到密封室內(nèi)，水?dāng)y帶一部分石子及煤粉顆粒進(jìn)入迷宮環(huán)間隙內(nèi)，待磨煤機(jī)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(dǎo)致迷宮間隙增大，造成一次風(fēng)粉外漏。

2.2 維護(hù)成本較高，工作量大

迷宮密封裝置無補(bǔ)償量，一旦迷宮環(huán)嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，就必須要對其進(jìn)行更換，而根據(jù)原設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)密封的，一種采用迷宮式與機(jī)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(shí)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?？刹鹦妒礁虞S向碳晶環(huán)密封裝置主要由氣封室、護(hù)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(jì)制作較為輕巧，由5部分組成，便于在磨煤機(jī)下架體安裝，從而減少了磨煤機(jī)檢修時(shí)勞動強(qiáng)度。

3.1.2 護(hù)罩

護(hù)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(jī)排渣室內(nèi)的風(fēng)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(yùn)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(yùn)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(hù)罩安裝

將支撐架安裝在磨煤機(jī)機(jī)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(rèn)無誤后進(jìn)行焊接，先焊接4個(gè)方向的4個(gè)點(diǎn)，再校驗(yàn)安裝尺寸是否符合要求，然后繼續(xù)進(jìn)行焊接，焊接高度應(yīng)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(jī)下架體密封裝置進(jìn)行了改造。從目前的運(yùn)行情況可知，漏風(fēng)漏粉幾乎為0，同時(shí)，改善了磨煤機(jī)運(yùn)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(jī)出力一致的情況下，磨煤機(jī)和密封風(fēng)機(jī)電流都有所降低，說明磨煤機(jī)密封裝置磨損較小，延長了其使用壽命，同時(shí)，提高了磨煤機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

1）經(jīng)濟(jì)性分析

磨煤機(jī):

密封風(fēng)機(jī):

表1 改造前、后磨煤機(jī)工況比較

每套制粉系統(tǒng)運(yùn)行每年按7 000 h計(jì)算，按0.28元/(kW·h)計(jì)算，則每年可節(jié)約本：

2）維護(hù)強(qiáng)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(jìn)行碳晶環(huán)更換，2個(gè)人半天就可以更換完畢，大大縮短了檢修工期，每臺磨煤機(jī)可減少34個(gè)，同時(shí)，還降低了檢修工人的勞動強(qiáng)度。

5 結(jié)論

磨煤機(jī)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(fēng)漏粉問題，延長了其檢修周期，降低了檢修工人的工作強(qiáng)度，還減少了磨煤機(jī)電耗，提高了磨煤機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，為中速磨煤機(jī)下架體密封裝置的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了一定的參考。

[1]趙虹，余海銘，楊建過，等.中速磨煤機(jī)內(nèi)風(fēng)煤動態(tài)換熱特性[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34(11):1735-1740.

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

[3]杜忠選，胡亞非，熊建軍，等.中速磨煤機(jī)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(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及相關(guān)軟件的開發(fā)[D].北京：清華大學(xué)，2012.

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

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

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

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

[9]劉祥, 高玉杰.MPS- 225磨煤機(jī)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(jī)迷宮密封裝置改造[J].華東電力，2003，18(3): 154-156.