灰鎖上、下閥填料頻繁泄漏的治理與改善

劉志輝，宋軍麗

(河南煤氣(集團(tuán))義馬氣化廠，河南義馬 472300)

灰鎖上、下閥填料頻繁泄漏的治理與改善

劉志輝，宋軍麗

(河南煤氣(集團(tuán))義馬氣化廠，河南義馬 472300)

分析魯奇第Ⅳ代氣化爐灰鎖上、下閥填料頻繁泄漏的原因，找到應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)而減少填料泄漏，保證氣化爐長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

灰鎖上、下閥;填料;泄漏;治理和改善

企業(yè)采用的加壓氣化裝置是德國(guó)魯奇Ⅳ代氣化爐。灰鎖是氣化爐排灰的關(guān)鍵設(shè)備，灰鎖在正常運(yùn)行時(shí)處于高溫、高壓、充滿灰塵蒸氣的狀態(tài)，這就要求灰鎖必須密封完好才能正常運(yùn)行，而灰鎖的密封有機(jī)械密封(灰鎖上、下閥座閥頭處)、填料密封(上、下閥搖臂軸處)、油封(填料處)、法蘭密封(各管線法蘭處)，其中由于上下閥搖臂軸處的填料是灰鎖密封中最易出現(xiàn)泄漏的地方，一度給氣化爐連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行帶來困難。為此經(jīng)過反復(fù)分析、實(shí)踐改進(jìn)，對(duì)減少填料泄漏次數(shù)取得了顯著效果。

1 灰鎖及灰鎖上、下閥傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

1.1 灰鎖

氣化爐內(nèi)碎煤燃燒后產(chǎn)生的灰排入灰鎖，灰鎖上部通過灰鎖上閥法蘭與氣化爐相連，下部通過灰鎖下閥法蘭與膨脹節(jié)相連。灰鎖參數(shù)Φ2600× 4 720，容積12 m3，溫度400℃，壓力3 080 kPa。灰鎖上、下閥桿以軸向固定在灰鎖軸線上帶動(dòng)閥頭形成灰鎖上部和下部的密封，側(cè)向連接有膨脹冷凝器B007、灰鎖充壓管線及灰鎖上、下閥傳動(dòng)軸。

1.2 灰鎖上、下閥傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

灰鎖上、下閥傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相同，這里以灰鎖下閥為例進(jìn)行說明，灰鎖下閥傳動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)裝置、外擺桿、傳動(dòng)軸、內(nèi)擺桿、閥桿組成。由于灰鎖是壓力容器，傳動(dòng)軸穿過灰鎖壁進(jìn)入灰鎖內(nèi)部，內(nèi)、外壓差大。在傳動(dòng)軸在正常運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，此處形成動(dòng)密封;轉(zhuǎn)動(dòng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)此處形成靜密封，因而對(duì)填料的密封要求高。灰鎖上、下閥填料作用既要保證爐內(nèi)介質(zhì)不外漏，又要使搖臂軸運(yùn)動(dòng)自如，原設(shè)計(jì)中此處填入石墨盤根再通入潤(rùn)滑油，外面以壓蓋壓緊填料。石墨盤根是用石墨和纖維編制經(jīng)壓制制成。

1.3 填料密封原理

填料是動(dòng)密封的填充材料，用來填充填料室空間，以防止介質(zhì)經(jīng)由閥桿和填料室空間泄漏。義馬氣化廠車間使用的填料是石墨盤根，由柔性石墨編織經(jīng)模壓而制成不同尺寸的環(huán)狀填料，表面再用潤(rùn)滑劑、石墨粉和緩蝕劑處理而成，特別適用于高溫、高壓、惡劣環(huán)境下的各種裝置。具有良好的回彈性、化學(xué)穩(wěn)定性，使用安裝方便，有自潤(rùn)滑性好、耐腐蝕性強(qiáng)、耐磨性能優(yōu)良的特點(diǎn)。其工作原理:石墨盤根填滿填料函與閥桿之間的間隙，其接合面上的凹凸不平，產(chǎn)生細(xì)小間隙，而由高溫、高壓密封油將全部凹陷間隙填平，形成與間隙相同的連續(xù)薄膜，同時(shí)與表面十分吻合。根據(jù)單分子膜理論，越薄的膜，復(fù)原能力越大，越有利于密封，因而使填料呈現(xiàn)出良好的密封效果。

2 灰鎖上、下閥泄漏原因分析

2.1 泄漏情況

在灰鎖正常排灰期間，灰鎖上、下閥不斷開關(guān)，傳動(dòng)軸不斷傳動(dòng)，填料持續(xù)磨損，進(jìn)而造成填料泄漏，所以在正常運(yùn)行期間也需要定期補(bǔ)加填料。一般石墨盤根密封填料設(shè)計(jì)壽命為半年，灰鎖溫度控制在320～350℃，潤(rùn)滑油正常情況下最長(zhǎng)使用時(shí)間達(dá)到7個(gè)月。但是自上半年以來，灰鎖上、下閥填料頻繁出現(xiàn)泄漏，氣化爐被迫多次降負(fù)荷，甚至因?yàn)樾孤﹪?yán)重，損壞填料函和傳動(dòng)軸，必須停車才能處理。它雖然不是氣化爐關(guān)鍵設(shè)備，但是它卻關(guān)系到氣化爐能否連續(xù)運(yùn)行。

填料一旦泄漏嚴(yán)重必須更換時(shí)，氣化爐必須拉灰和降到最低負(fù)荷以維持工況正常。另外，此處空間狹小、溫度高，增加檢修困難和勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 原因分析

2.2.1 灰鎖溫度高

65#汽缸油適用于蒸汽壓力為3 920 kPa以下，溫度為320～400℃，一旦高至潤(rùn)滑油正常使用溫度(約400℃)，油揮發(fā)后造成填料干磨、變形，從而泄漏。灰鎖溫度高，主要是因?yàn)槲覐S所用原料煤不是單一煤種，即入爐煤存在多樣性，導(dǎo)致入爐煤的灰熔點(diǎn)各不相同。若入爐煤灰熔點(diǎn)相差較大(差值＞40℃)，就無法選擇最佳汽氧比，從而造成灰熔點(diǎn)低的煤易結(jié)渣，結(jié)渣部分影響氣化劑的均勻分布，容易出現(xiàn)氣化爐工況惡化，灰鎖溫度高。近期義馬氣化廠原料煤灰熔點(diǎn)如表1所示。

表1 原料煤灰熔點(diǎn)

從表1數(shù)據(jù)可知，灰熔點(diǎn)T1最大溫差110℃，T2溫差最大超過120℃，備煤配煤時(shí)兩種或兩種以上的原料煤灰熔點(diǎn)差異大就會(huì)造成工況惡化，出現(xiàn)灰鎖溫度高。

2.2.2 潤(rùn)滑油油質(zhì)差或潤(rùn)滑油路堵

潤(rùn)滑油銘牌數(shù)據(jù)如下:100℃時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度45.70 mm2/s;閃點(diǎn)(開口)≥275℃，水分≤0.05%，機(jī)械雜質(zhì)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))≤0.024%，灰分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))≤0.03%。

潤(rùn)滑油形成的油膜使得填料有很好的密封效果，可以說整個(gè)填料的長(zhǎng)期密封都是靠持續(xù)不斷的補(bǔ)充潤(rùn)滑油形成油膜密封來維持的。潤(rùn)滑油路堵或中斷，密封的油膜被破壞，填料會(huì)很快燒干、干磨形成泄漏;潤(rùn)滑油油質(zhì)差(也有因潤(rùn)滑油加熱蒸汽損壞，蒸汽冷凝進(jìn)入油箱，使油中含水量大)主要有閃點(diǎn)達(dá)不到要求、運(yùn)動(dòng)黏度小、所含機(jī)械雜質(zhì)大，無法形成良好的油膜，最終泄漏。

2.2.3 填料質(zhì)量差

車間使用的石墨盤根由柔性石墨和編織填料經(jīng)壓制而成，一般可耐溫450℃。填料質(zhì)量不合格:如機(jī)械強(qiáng)度不夠、易變形、化學(xué)穩(wěn)定性差、耐高溫不夠、自潤(rùn)滑性差、潤(rùn)滑不均 、耐磨性能差、易磨損等，易造成泄漏。

2.2.4 搖臂軸及填料函缺陷

閥桿尺寸精度有偏差時(shí)，如閥桿安裝時(shí)偏離中心、軸承套磨損或者閥桿變形，這將導(dǎo)致閥桿做偏心運(yùn)動(dòng)，閥桿擠壓填料，使填料間隙變大，破壞填料和油膜，在高壓下形成泄漏。如果閥桿表面粗糙度較大，將引起閥桿和填料摩擦增大，加速填料磨損，減短填料使用壽命。搖臂軸及填料函缺陷，在灰鎖填料泄漏不能及時(shí)緊固的情況下，極易導(dǎo)致?lián)u臂軸和填料函的破損，造成無法在線更換，必須停車后才能進(jìn)行更換。

2.2.5 檢修人員未定期維護(hù)

在正常生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于振動(dòng)，會(huì)使得填料壓蓋螺栓松動(dòng)，如果未及時(shí)緊固易造成泄漏;填料被長(zhǎng)時(shí)間磨擦?xí)泻膿p，如未及時(shí)補(bǔ)加填料易造成泄漏;潤(rùn)滑油路不暢如未及時(shí)疏通，易造成泄漏。

巡檢不到位。巡檢人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)填料泄漏或者潤(rùn)滑油路堵，使得填料泄漏變大，被迫降負(fù)荷更換。

3 治理與改善

通過對(duì)多次泄漏原因分析及論證后，決定在現(xiàn)今情況下實(shí)施以下幾方面治理和改善:

①盡可能地采購(gòu)灰熔點(diǎn)相近的煤種(差異＜40℃)，若是灰熔點(diǎn)相差較大時(shí)，在煤場(chǎng)應(yīng)該分開堆放，配煤時(shí)將灰熔點(diǎn)相近(＜40℃)的煤搭配。同一灰熔點(diǎn)區(qū)間的煤要使用一段時(shí)間后再轉(zhuǎn)為另一區(qū)間的煤，盡量避免頻繁切換，給氣化爐操作時(shí)選擇汽氧比造成困難，造成工況惡化。限定灰鎖操作溫度在320～370℃，防止灰鎖溫度高，超過潤(rùn)滑油閃點(diǎn)加快潤(rùn)滑油氣化，破壞油膜。

②更換潤(rùn)滑油，提高潤(rùn)滑油閃點(diǎn)溫度，必須要求廠家提供質(zhì)量報(bào)告書，確保質(zhì)量良好。更換的新潤(rùn)滑油參數(shù)如下:100℃運(yùn)動(dòng)黏度64.97 mm2/s;閃點(diǎn)(開口)≥278℃，水分無;機(jī)械雜質(zhì)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))≤0.023%，灰分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))≤0.03%。新潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)黏度更高，閃點(diǎn)溫度增加3℃，較以前的潤(rùn)滑油整體性能有一定提高。

③購(gòu)買有質(zhì)量保障的填料，要求廠家提供質(zhì)量報(bào)告書。

④提高搖臂軸和填料函備品備件質(zhì)量。

⑤制定設(shè)備分級(jí)維保制度。為了提高氣化爐運(yùn)行率，減少由于開停車造成的經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)，對(duì)檢修過程中的每項(xiàng)步驟逐項(xiàng)細(xì)化，并加入檢修說明及技術(shù)參數(shù)，形成設(shè)備檢修作業(yè)指導(dǎo)書(檢修工序卡)，檢修作業(yè)時(shí)要求作業(yè)人員嚴(yán)格按照檢修工序卡中的項(xiàng)目步驟施工，并由專人確認(rèn);檢修結(jié)束后將檢修工序卡進(jìn)行存檔以便日后檢修查看，以期提高檢修過程質(zhì)量控制。

設(shè)備的良好運(yùn)行與日常的維護(hù)保養(yǎng)是分不開的，再好的設(shè)備沒有細(xì)致的檢查和維護(hù)，也不能運(yùn)行長(zhǎng)久。由于專業(yè)劃分和技能的差異，日常的工藝巡檢所發(fā)現(xiàn)的問題都是較為明顯的設(shè)備故障。能夠在設(shè)備發(fā)生故障前或故障表現(xiàn)不明顯時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)它并解決掉，則需要我們甄別重點(diǎn)，按照檢查設(shè)備的重點(diǎn)位置，結(jié)合其歷史檢修情況，制定檢查部位和檢查頻次，每次維保檢查按照確認(rèn)單的形式進(jìn)行仔細(xì)確認(rèn)，以期通過上述措施延長(zhǎng)氣化爐的運(yùn)行周期。按周期巡檢一次重點(diǎn)部位，對(duì)螺栓、填料磨損、油路暢通等情況進(jìn)行檢查維護(hù)。

⑥加強(qiáng)巡檢人員管理，落實(shí)重點(diǎn)部位。巡檢必須看到、聽到、摸到，及時(shí)發(fā)現(xiàn)填料的飄煙、漏氣、潤(rùn)滑油箱油位低，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油管脫落、油管漏點(diǎn)和安全閥起跳等現(xiàn)象，并及時(shí)整改完善。

4 治理效果

按照上述措施實(shí)行后填料泄漏治理效果良好，頻繁泄漏得到明顯遏制，近半年來沒有再出現(xiàn)灰鎖填料頻繁泄漏現(xiàn)象，檢修工作量明顯減小。氣化爐的連運(yùn)和負(fù)荷率明顯提高，單爐負(fù)荷率均達(dá)到110%，四爐連運(yùn)率達(dá)到98%，保障了氣化爐的長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行。

TQ050.7

B

1003-3467(2014)05-0039-03

2014-02-08

劉志輝(1974-)，男，高級(jí)工程師，大專，從事煤化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作，電話:(0398)5625516。