MPS-190磨煤机底部密封装置改造 —— 文章正文2015-03-23

 摘  要: 文章针对引进技术的磨煤机原底部密封因遭破坏而造成频繁漏风、漏粉现象的原因
分析，并从结构上加以根本的改造，而且经济效益十分显著，可作同行们经验交流。
关键词：磨煤机  漏粉  底部密封  改造

陕西华电蒲城发电有限责任公司二期2×330MW机组采用的锅炉为北京巴威公司生产，亚临界参数、中间再热、自然循环锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣全悬吊结构，分别于2002年12月、2003年12月投产运行。设计燃料为蒲白、澄合贫煤，制粉系统采用正压直吹式制粉系统，每台锅炉配备5台MPS-190磨煤机，前后墙对冲燃烧方式，并配置巴威标准的双调风PAX型旋流煤粉燃烧器。露天带帽布置，燃烧器以下紧身布置，在尾部竖井下布置两台三分仓容克式空气预热器。
磨煤机是沈阳重型机械集团有限责任公司利用德国BABCOCK公司专利设计制造的MPS-190型磨煤机，底部密封装置为石墨碳精密封。自磨煤机投运以来，频繁出现磨煤机传动盘部位漏风、漏粉现象。情况严重时，有大量石子煤从传动盘底部喷出，甚至有火星冒出。减速机、液压缸亦被大量石子煤掩埋，减速机米希尔轴承室油温持续上升，直接威胁到了磨煤机液压油系统、润滑油系统的安全，磨煤机无法维持正常运行，且泄漏后难以彻底处理，多次造成因磨煤机底部漏粉严重而导致磨煤机提前解体大修，给公司正常生产带来严重影响。为解决磨煤机底部泄漏问题，对原石磨碳精密封进行了彻底改造，采用了可拆卸底部密封装置、并在该装置上加装了可调铜片密封、传动盘上加装保护罩等措施，彻底消除了磨煤机底部漏粉这一顽疾，取得了令人满意的效果。

1 设备概况
1．1 磨煤机主要参数
制造厂家：沈阳重型机械集团有限责任公司
磨煤机型号：MPS-190
减速机型号：KV2800
电机额定功率：450kW
电压：6000V
电机转速：990r/min
磨盘转速：26.5r/min
分离器类型：动态SLS200
额定出力：36t/h
最大出力：52t/h
通风阻力：≤6.38kPa
密封风与一次风压差：＞1.2kPa
一次风量：16.75kg/s
密封风量：2.05Nm3/s
1．2 煤质条件
锅炉燃用蒲白、澄合贫煤，原煤粒度≤40mm，煤质特性见表1
表1   煤质特性
项目 符号 单位 设计煤种 校核煤种
收到基碳 Car % 51.84 45.05
收到基氢 Har % 3.10 2.90
收到基氧 Oar % 3.85 2.91
收到基氮 Nar % 1.06 0.9
收到基硫 St.ar % 1.95 2.35
收到基灰份 Aar % 30.10 38.15
全水分 Mt % 8.10 7.74
空气干燥基水分 Mad % 0.62 0.60
干燥无灰基挥发份 Vdaf % 12.67 10.28
收到基低位发热量 Qnet.ar kJ/kg 20175 17726
灰变形温度 DT ℃ 1210 ＞1400
灰软化温度 ST ℃ 1300 ＞1400
灰熔融温度 FT ℃ 1400 ＞1400
煤的可磨性指数 HGI — 80 70～75
煤的磨损指数 Ke — 2.43 2.43

2 改造前密封型式简介
改造前磨煤机底部密封型式采用机械密封与迷宫式密封相结合的原理［1］。主要由迷宫室、碳精环、气封室等部件组成。如图1所示。
碳精密封环共有四层，上部一层，下部三层，上下之间为气封室，通入密封风进行密封。碳精密封环分别布置在四层迷宫室内。迷宫室每层碳精密封槽内均布置有1条弹簧，紧箍着碳精密封环并围绕传动盘一周，保证浮动碳精环与传动盘能自动调心，同时也保证了每层碳精密封环内侧与传动盘表面随时保持良好接触。磨煤机在运行中，由于最上层碳精密封环的下侧开有一定坡度，气封室内部的密封风由此可将最上层碳精密封环撑开很小的间隙，密封风经过该间隙，将穿过密封座圆环和传动盘之间的间隙通来的热一次风阻挡在最上层碳精密封环之上，防止碳精密封环遭到破坏，下三层浮动碳精环用来防止密封风从传动盘底部泄出。

图1  改造前密封装置简图
3  磨煤机底部漏粉原因分析
根据现场对磨煤机解体检查的情况，磨煤机底部频繁泄漏主要有以下几个主要原因：
3.1  密封座圆环与传动盘之间间隙过大
该处间隙的设计值为4mm，据现场测量，由于加工、安装的偏差，该处间隙实际达到了8～10mm。因为间隙过大，不但削弱了热一次风经过该间隙时的节流降压效果，影响密封风的密封效果，也直接造成了颗粒较大的石子煤能较容易的进入第一层碳精密封部位。颗粒较大的石子煤颗粒夹在碳精密封环与传动盘之间的狭小间隙内，很快就会造成密封损坏，密封风与热一次风的压差得不到保障，密封效果进一步恶化，热一次风夹带更多的石子煤继续破坏下三层碳精密封，导致很短时间内碳精密封全部损坏，传动盘一周严重磨损，出现深约5mm的环状沟槽。由于各处密封位置严重磨损，间隙增大。密封风不仅抵挡不住热一次风，而且同时也通过已经遭到破坏的下三层碳精密封向外泄漏，根本起不到密封效果，最终结果是大量的石子煤从传动盘底部喷泄而出。
3.2  石子煤量过大
由于煤炭市场的变化，近年来锅炉燃煤煤质有所恶化，磨煤机在运行过程中，石子煤量明显增加，由于石子煤腔室空间有限，也无其他可靠的阻隔措施，石子煤若得不到及时排放，不可避免地就要进入密封座圆环与传动盘之间的间隙，造成密封破坏。
3.3  迷宫式碳精密封这一密封型式过于脆弱
    由于最上层碳精密封环以前，仅靠密封座圆环与传动盘之间的间隙来防止石子煤穿越，且该处间隙无法调整，这种密封型式结构单一，安全性能差，一旦遭到石子煤颗粒的破坏，就是毁灭性的后果。应该在石子煤腔室内、传动盘上、底部密封座上再作文章，设计并安装更多、更合理的密封型式，提前产生一定的密封作用，最大可能的保护碳精密封环不致遭到破坏。
    另外，磨煤机在运行当中由于一次风风量配置的变化，也会直接影响密封效果，不过这一问题在运行当中能及时发现并进行调整，不是造成磨煤机底部频繁泄漏的主要原因。
磨煤机底部泄漏后，刚开始是漏风、漏粉，很快就会发展到大量石子煤直接从传动盘处向外喷泄。现场环境遭到严重污染。磨煤机内部风量、风压的控制受到很大影响，磨煤机运行经济性变差。热风夹带石子煤以较高速度从磨煤机内部喷泄而出，导致工作人员无法接近磨煤机检查清理，时间不长就会造成液压缸、减速机被石子煤掩埋，液压缸漏油、减速机米希尔轴承油室温度高等缺陷大量出现，磨煤机无法正常运行。
由于磨煤机底部密封装置不可拆卸，密封仅靠四层碳精密封环来完成，密封型式单一。以前针对磨煤机底部泄漏后难以处理这一问题，曾在底部密封座下方加装了两层聚四氟乙烯盘根密封，在泄漏后更换这两层密封，但都坚持不了多长时间，只有进行磨煤机解体大修才能彻底处理，磨煤机运行的可靠性一直难以提高，同时因为磨煤机被迫提前大修、频繁进行传动盘修复和更换破坏的碳精密封环，给公司也带来了巨额经济损失，磨煤机底部漏粉一度成为制约制粉系统正常运行的瓶颈问题。据统计，磨煤机部件漏粉是造成磨煤机非计划停运的首要因素，2004年全国磨煤机因漏粉造成的非计划停运次数占磨煤机非计划停运总数的17.4％［2］。对磨煤机底部密封进行改造势在必行，不仅解决我公司实际问题，也可以给全国同行作以借鉴。

4  改造后密封型式简介
改造后的磨煤机底部密封除保留迷宫式碳精密封外，新加装了传动盘保护罩、可调铜片密封，并将底部密封座改造为可拆卸式，考虑到检修空间，碳精密封环由四层改为三层。改造后的密封装置由保护罩、可调铜片密封、碳精密封环、气封室等组成，如图2、图3所示。

图2  改造后密封装置简图

图3  可调铜片密封部位简图
磨煤机在运行中，由于传动盘保护罩与石子煤腔室的间隙仅为3mm左右，石子煤腔室被一分为二。石子煤被阻挡在传动盘保护罩以外的空间，热一次风在经过该间隙时进行节流降压，这道密封对阻碍石子煤起到很关键的作用。可调铜片密封装置用一圈螺栓固定在密封座上，螺栓孔为椭圆形，可以在安装时进行精密调整，可调铜片与传动盘之间的间隙调整为1.3～1.65mm，热一次风前进的步伐在该间隙处被气封室的密封风彻底阻挡。气封室下方的三层浮动碳精密封用来完成对密封风的密封过程，防止密封风外泄。
若传动盘保护罩在运行中受到严重磨损，导致部分石子煤从保护罩下方间隙窜入保护罩内部，也会在铜片密封部位遇到阻挡，相当于在石墨碳精密封环前方加装了两道保险，这个时候可以通过修复传动盘保护罩和调整铜片间隙来恢复密封结构，而且由于底部密封装置已经改造为可拆卸型式，万一遇到因检查处理不及时，碳精密封环遭到破坏的情况，不必再进行磨煤机解体大修，半天内即可完成旧碳精环的拆除和新碳精环的安装，劳动强度大为降低。我公司№4炉E磨经过如此改造后，运行情况非常好，磨煤机底部漏粉问题得到了彻底解决。

5  改造过程
    2006年5月，结合№4炉E磨改造工作，对底部密封装置进行了彻底改造，具体过程如下：
5.1、修复磨损的传动盘，将磨损部位车掉，热装修复套，并将原密封座圆环对应传动盘部位向上车40mm，装配一个大法兰。
5.2、将组装好的密封环壳体与密封圈吊装在机座顶板上,注意密封风入口要与密封风管角度对正。以减速机输出法兰止口为基准，检查碳精密封环壳体中心孔内表面与减速机输出法兰旋转中心同心度，同心度允差小于0.3mm，检查密封环壳体上加工平面的水平度，水平度允差0.2mm/m，必要时可在密封环壳体与机座顶板间结合面上加装垫片。完成找正后将密封环壳体与机座顶板焊接。焊接时采用小直径焊条，小电流。在机座顶板两侧同时施焊，以防止焊接变形。焊缝要确保气密性要求。同时检测密封圈上缘可调整的密封铜片与传动盘外表面的间隙应为1.3～1.65mm。密封环壳体与支承环之间涂抹601密封胶。
5.3、把碳精密封块装入密封装置碳精环滑动槽内，同时用塑料胶纸粘在外壳的内壁上及壳体外，限制碳精环滑出槽外。这样做的目的，是为了下一步安装传动盘时不会损坏碳精密封环。
5.4、回装传动盘，并在先前安装的大法兰上安装保护罩，保护罩的喇叭口下缘与石子煤腔室下表面间隙保持在3mm左右。

6  改造效果
改造后的磨煤机投运以后，底部几乎看不见漏风、漏粉现象，由于在二期磨煤机改造中，将喷嘴由静态改为动态旋转型式，因为旋转喷嘴动环叶片角度、型线、和喉口流速的改进，改善了磨煤机内部的空气动力场，通风阻力相应降低20％左右［3］，热一次风分配更加合理，所以磨煤机石子煤量大为减少，进一步保证了密封效果。
改造一台磨煤机的底部密封，需投资约15万元，而在一个磨煤机大修周期内，仅减少传动盘修复、更换碳精密封环、液压缸修复各一次就可节约12.5万元左右，底部密封改为可拆卸型式后，磨煤机大修工期可提前2天，非停时间减少4天，可以多发电1152万kWh，直接创造效益92.2万元。可以看到，底部密封改造后取得的经济效益十分明显。

7  结论
磨煤机底部密封装置改造后，从根本上解决了磨煤机底部漏风、漏粉现象的发生，延长了磨煤机大修间隔，缩短了大修工期，减轻了现场施工的劳动强度，而且极大地改善了现场环境，经济效益明显，磨煤机运行更加安全、可靠，改造取得了成功。

参考文献：
［1］ 陈兆兵、张卫.中速磨煤机迷宫密封装置改造.华东电力[J].2003（3）：17～19.
［2］ 2005年电力可靠性指标. 2004年20万千瓦及以上容量火电机组主要辅助设备运行可靠性指标[M]. 中电联电力可靠性管理中心，2005.
［3］ 邓贤东、王振根、吴宝富.提高ZGM95G型磨煤机性能的途径. 中国电厂设备网.

作者简介：
党龙，（1976—），男，工程师，硕士学位，华电蒲城发电有限责任公司锅炉分场专工、生产技术部锅炉检修专工，。