脱硫机械设备的改良设计

汪青云

摘  要：近年来，脱硫机械设备在电力行业、化工行业中获得了广泛的应用，取得了较好的脱硫效果。该文针对脱硫机械设备中存在的密封性能差的问题，提出改进的优化设计方案，对提高脱硫机械设备的使用寿命、改善脱硫效果有着非常重要的作用。

关键词：脱硫机械设备  密封性能  设计

中图分类号：TK224                文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（b）-0048-02

近年来，随着低碳环保理念的不断深入人心，如何节能减排、降低污染成为工业领域所共同关心的话题。煤炭是我国重要的能源，由于我国煤炭中含有硫的比例较高，导致煤炭燃烧产生大量的二氧化硫（SO2）。而硫是各类化工产品中重要的污染源，二氧化硫（SO2）对生态环境造成恶劣的破坏。目前，脱硫机械设备在各类钢铁企业、工矿企业中得到了广泛应用，主要工艺有石膏法、喷雾干燥法、烟气脱硫等。然而，部分脱硫机械设备在使用中逐渐暴露了一些问题，如密封系统发生故障等问题。该文以烟气脱硫机械设备为例，对脱硫机械设备设计要点进行分析，为脱硫机械设备的改良设计提供有益的思路。

1  脱硫机械设备发生泄漏原因分析

作为一种广泛应用的脱硫设备，烟气脱硫设备具有较好的脱硫效果和较低的成本。然而，改类设备最常见的故障之一为矿粉泄漏，即密封系统发生故障。该故障的发生一般是由于零件损坏、加工精度、结构设计等因素有关。此外，如若密封两侧存在压力差，也会导致出现缝隙而导致矿粉泄漏。

一般而言，脱硫机械设备的密封设计常采用混以石墨粉的油浸石棉进行填料。这种填料不会腐蚀密封面，填料经过挤压会产生一层油膜附着在轴表面上，产生较好的润滑性，此方案具有较好的化学稳定性和浮动弹性，因此得到了广泛的应用。然而，该设备在长期应用中，会因为以下原因导致脱硫机械设备发生泄漏而出现故障。

1.1 无法长期保持良好的润滑特性

设备在长期工作中，石棉纤维中含有的油逐渐耗尽，导致油膜最终中断，使得填料与轴之间再无润滑作用，进而导致填料与轴之间发生直接摩擦，继而导致轴承发热，严重时甚至引起火灾。且矿粉在与轴表面接触时也发生摩擦，进一步加大了对轴的损伤，还会因矿粉的泄漏造成空气污染，对操作人员的身体造成伤害。

1.2 填料无法保持恰当的压紧

在添加填料时，若压得过紧会进一步加重轴的磨损，缩短轴的使用寿命;压得过松则无法达到密封的效果。因此，在进行填料添加时，松紧程度难以准确把握，一般依靠技术人员的现场操作和维护。在实际工作中，一般均让填料处于偏紧的状态。然而，压紧的填料在轴的方向受力是无法均匀的，临近压盖端的受力最大，非常容易导致此处的轴颈部发生快速磨损。

1.3 填料磨损较大，需要随时留意，如有发现损毁应立即更换

在设备的长期运行下，填料会因磨损而导致体积减小、压紧力降低，且其中浸渍的润滑油也会损耗殆尽，若不及时更换会发生泄漏。因此需要技术人员定期检查填料状态，并及时更换损毁的填料，而这也会导致成本上升。

1.4 轴表面在长期运行中会发生化学腐蚀而导致磨损

轴一般采用不锈钢材质，填料中所含有的石墨粉在与不锈钢的长期接触中会逐渐发生电化学反应，导致不锈钢轴表面逐渐被溶解，使得轴表面变得粗糙，进一步加速轴的磨损，导致泄漏的发生。

2  改进的脱硫机械设备密封结构设计

通过上述分析可见，在脱硫机械设备的矿粉输送环节中，采用密封填料的结构效果不是很好，易发生泄漏现象，给烟气排放、空气污染造成了恶劣效果。因此，应加强对脱硫机械设备的改进设计，提高密封效果。

2.1 设计思路

在原有的脱硫机械设备的密封结构设计中，由于矿粉较为细腻，如若填料与轴发生磨损等因素就会导致粉尘泄漏。因此，在进行密封结构改进设计时，应考虑以下因素：（1）减少粉尘与轴的密封面直接接触的机会，减少对轴表面的磨损。（2）消除或尽量减轻轴颈部对矿粉的压力，降低矿粉向机壳处移动的动力。（3）结构简单，易于技术人员的操作、维护和检修。

2.2 密封结构的改进设计

改进后的结构设计按照螺旋密封理论和“迷宫”密封理论来进行设计。按照类似穿越“迷宫”的设计，将不锈钢嵌入到压盖的狭槽中，同时在螺旋密封轴上开设螺旋槽，达到迷宫螺旋封锁、避免矿粉泄漏的目的。

2.2.1 螺旋密封理论

在密封的轴表面设计一道螺旋槽，密封的孔设计为光表面，螺旋槽的齿是连续的。通过螺旋槽的介质的流动状态会因齿而发生改变，而作为推进装置的螺旋槽会与介质产生能量转换，并形成泵送压头，与被密封的介质产生的压力实现平衡，以实现密封的效果。螺旋密封的间隙要求越小越好，越小则密封性能越好。同时，为了减少摩擦和磨损的发生，还可在密封孔上涂上一层石墨。

2.2.2 “迷宫”密封理论

在转轴的周围，设计若干个顺序排列的环形密封齿，齿与齿之间会形成节流间隙以及膨胀空间。当被密封的介质通过时会遇到密封齿时，介质会有类似穿越曲折“迷宮”而产生的节流效应而实现阻漏的目标。

2.2.3  改进的密封结构的优点

（1）该密封结构紧凑，能够有效地节约空间，即使在轴承空间较小的场合也能得到灵活的安装和应用。

（2）该密封结构设计具有较好的稳定性、可靠性，能适用于化工、钢铁等不同行业的脱硫场景。

（3）该密封结构设计简单、灵活，制作简单，机械加工容易，采用Q-235级钢即可顺利加工和应用，也方便技术人员进行操作维护。

（4）该设计中，压盖在螺钉的控制下随着轴进行转动，压盖中的填料与轴一起发生运动，两者处于相对静止状态。如若矿粉渗入压盖，由于填料与轴之间是相对静止状态，不存在空隙，因此矿粉不会发生泄漏，也不会对轴表面造成磨损。

（5）压盖和填料盒之间的填料的压紧程度可由紧定螺丝控制和调整，如若矿粉发生泄漏，则只会在填料和压盖槽面发生轻微的磨损。

此外，该设计成本较低，不会增加脱硫机械设备的整体成本，能有效帮助工矿企业节约成本。

3  结语

当前，脱硫机械设备在矿山企业、化工企业中有着广泛的应用，对环境保护发挥了重要的作用。如何保障脱硫机械设备的良好运行，提高运行效率是技术人员非常关心的话题。针对脱硫机械设备中存在的密封性能不佳的不足，对原有的密封结构进行改进，提高密封效果，减少操作环境中的粉尘，改善员工的操作环境，减轻对员工的身体伤害，对提高脱硫机械设备的运行效率有着非常重要的作用。

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