中速磨煤机下架体密封装置改造
2017-12-23华能国际电力股份有限公司井冈山电厂邬海明陈永浩刘伟伟晏杰刘安勇甘增芳王圣平
华能国际电力股份有限公司井冈山电厂 邬海明 陈永浩 刘伟伟 晏杰 刘安勇 甘增芳 王圣平
中速磨煤机下架体密封装置改造
华能国际电力股份有限公司井冈山电厂 邬海明 陈永浩 刘伟伟 晏杰 刘安勇 甘增芳 王圣平
MPS-212-HP型中速磨煤机下架体迷宫式密封装置由传动轴、迷宫环和气环三部分组成，但该装置存在易磨损、易漏粉、使用寿命短、安装时劳动强度大等问题。本文通过对其研究改造，有效改善了原有弊端，提升了磨煤机运行工况。
中速磨煤机；迷宫式密封；碳晶环密封；改造
0 引言
中速磨煤机正压直吹式制粉系统具有煤种适应性强、启动速度快、调节灵活、电耗小、安全性高等优点，目前被广泛应用在燃煤发电厂中。随着我国环保标准日益严格，中速磨煤机下架体迷宫式密封装置易磨损、易漏风、易漏粉、使用寿命短、安装时劳动强度大等问题已成为人们非常关注的焦点，严重影响着制粉系统安全稳定的运行，甚至会造成机组非计划停运。
本文以长春发电设备有限公司引进德国BABCOCK公司先进技术，充分吸收消化研发生产的MPS-212-HP-II型中速磨煤机迷宫式密封装置作为研究对象，对其进行研究分析，提出了一种新型可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置，为中速磨煤机下架体密封装置改造提供一定的参考。
1 设备概况
1.1 中速磨煤机的工作原理
中速磨煤机是具有三个固定磨辊的外加力型辊盘式磨煤机。原煤通过给煤机运输落到旋转的磨盘中间的煤在离心力作用下甩到磨盘瓦表面并经过磨辊的碾压。三个磨辊均匀布置在磨盘上，碾磨压力由液压缸提供，加载力通过加载架作用到三个磨辊上。磨辊和磨盘受到的加载力是由拉杆、液压缸实现的，最终作用到磨盘上。物料的干燥和碾磨是同时进行的。一次风从磨盘周围的喷嘴环喷出它起到干燥和把磨盘上碾碎的物料吹到中架体上部分离器里的作用，在动态分离器里完成粗细粉的分离。
1.2 密封风的作用
正压直吹式制粉系统易造成漏泄，故用密封风机专门对磨煤机的传动轭进行密封。密封风机提供的压力密封风的作用有两个：一是将密封风引入密封装置气室内，防止一次风粉外漏，污染现场环境；二是密封磨辊、轴承中间的动静骨架油封、弹簧加载杆及磨筒体的密封，防止一次风粉进入磨辊轴承或外漏。因此，磨煤机在运行时，要求密封风与一次风的差压应大于2kPa，最小不得低于1.5kPa。
2 改造前碳晶密封装置存在的问题
迷宫式密封装由密封壳体、迷宫环及传动轴组成。传动轴的材质为铸钢，迷宫环为球墨铸铁。迷宫间隙是指传动轴与迷宫环之间的间隙，该间隙值要求为0.10-0.3mm。由传动轴与气环组成的间隙叫气环间隙，该间隙值标准为1-2mm。密封壳体、迷宫环和传动轴形成密封室。磨煤机运行时，密封风进入密封风室后，绝大部分经上部迷宫环与传动轴间隙吹入一次风室，仅少部分从迷宫环漏到大气中，因此，有效防止了一次风室中一次风和粉尘向外泄漏，改善磨煤机周围环境，原迷宫式密封装置，如图1所示。
图1 原迷宫式密封装置
2.1 密封装置漏风漏粉
近些年来，由于煤价上涨、混煤掺烧等能源政策，使得锅炉实际燃烧的煤种较杂，而且煤中含有石子煤。磨煤机在运行过程中，极少石子煤会随着传动轴进入密封室，进而挤入迷宫环间隙内，加剧迷宫环的磨损，导致迷宫环与传动轴之间的间隙增大；另一方面，中速磨煤机传动轴运行一般处在轻微晃动之中，当磨煤机负荷变化较大时，有可能一次风量不足，造成密封风不能托住煤粉、石子煤，导致其进入密封风室，同样也会加快迷宫环的磨损，增大迷宫间隙，大量密封风从间隙处向外泄露，造成一次风粉外漏。
另外，在磨煤机备用期间，为了防止原煤仓或磨煤机内着火，需向原煤仓或磨煤机内喷入消防蒸汽，当大量消防蒸汽在磨煤机内凝结成水时，水会渗入到密封室内，水携带一部分石子及煤粉颗粒进入迷宫环间隙内，待磨煤机启动后，这些石子或煤粉挤死在间隙内，加剧迷宫环的磨损，导致迷宫间隙增大，造成一次风粉外漏。
2.2 维护成本较高，工作量大
迷宫密封装置无补偿量，一旦迷宫环严重损坏时，就必须要对其进行更换，而根据原设计方案而言，更换迷宫环首先必须将原密封装置拆除，然后依次吊出磨辊、磨盘、传动轴等部件，然后从上面吊入安装，其工作量一般需要5个人7天左右。
图2 可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置
3 可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置改造
3.1 可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置
可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置是依靠碳晶环与传动轴之间间隙产生的气体阻力来实现密封的，一种采用迷宫式与机械密封相结合的一种新型密封装置。碳晶环通过紧箍一圈弹簧来实现与传动轴接触环面上具有一定的比压的紧配合，从而起到了密封作用。通过碳晶环与传动轴间隙中的流体浮力来克服接触环面的摩擦力，使两者不相互接触、磨损，并保持一定的间隙，从而延长了其使用周期。可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置主要由气封室、护罩、密封槽、碳晶环等组成，如图2所示。
3.1.1 密封室
密封室设计制作较为轻巧，由5部分组成，便于在磨煤机下架体安装，从而减少了磨煤机检修时劳动强度。
3.1.2 护罩
护罩是由支撑环与挡渣环两部分组成，其目的是为了尽可能的阻止磨煤机排渣室内的风粉和石子煤挤入密封室内，减少了碳晶环的损坏，从而保证了可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置长周期运行。
3.1.3 密封槽
密封槽一共有四道, 上部一道, 下部三道，弹簧槽内镶有不锈钢丝弹簧和碳晶环, 弹簧紧箍着碳晶环，围绕着传动轴，保证碳晶环内圈和传动轴之间的最佳间隙，以消除传动轴在运行中轻微晃动的影响。
3.2 可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置安装
3.2.1 护罩安装
将支撑架安装在磨煤机机壳的底板上，再安装排渣环，调整支撑环位置，使支撑架与传动轴平行度小于0.6mm，支撑架与传动轴之间的间隙在3mm内，确认无误后进行焊接，先焊接4个方向的4个点，再校验安装尺寸是否符合要求，然后继续进行焊接，焊接高度应大于5mm，不允许有气孔、夹渣和漏气等焊接缺陷。
3.2.2 密封室及密封件安装
碳晶环外圆密封槽中紧箍4条弹簧,且连接牢固，依靠弹簧的紧箍力从上至下依次环布在传动轴的外圆上，按密封室环槽上下间距将位置校正后，把密封室环槽清理干净, 依次将碳晶环均匀地推入环槽中，并贴紧传动轴的外圆上。
4 改造效果
2016年11月，#3炉C修期间，对#3炉B磨煤机下架体密封装置进行了改造。从目前的运行情况可知，漏风漏粉几乎为0，同时，改善了磨煤机运行工况，相关数据见表1所示。
注:表中数值是在出力45.6t/h、前后压差4.35kPa、出口温度80/86℃、环境温度24℃的条件下所测的值。
从表1可知，在磨煤机出力一致的情况下，磨煤机和密封风机电流都有所降低，说明磨煤机密封装置磨损较小，延长了其使用寿命，同时，提高了磨煤机的经济性。
1）经济性分析
磨煤机:
密封风机:
表1 改造前、后磨煤机工况比较
每套制粉系统运行每年按7 000 h计算，按0.28元/(kW·h)计算，则每年可节约本：
2）维护强度减少
改造为可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置，若碳晶环损坏后，拆下检修孔就可以进行碳晶环更换，2个人半天就可以更换完毕，大大缩短了检修工期，每台磨煤机可减少34个，同时，还降低了检修工人的劳动强度。
5 结论
磨煤机可拆卸式浮动轴向碳晶环密封装置，解决了原迷宫式密封装置漏风漏粉问题，延长了其检修周期，降低了检修工人的工作强度，还减少了磨煤机电耗，提高了磨煤机的经济性。同时，为中速磨煤机下架体密封装置的设计和改进提供了一定的参考。
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