中速輥式磨煤機炭精密封改造

彭元，邱民，甄耀均

(廣東惠州平海發電廠有限公司，廣東 惠州 516363)

中速輥式磨煤機受其運行方式和密封結構的限制，經常會出現炭精密封裝置漏風漏粉等問題，嚴重時會導致傳動盤磨損[1-2]。本文介紹了一種新型的軸向密封方式，以及其在廣東惠州平海發電廠有限公司(以下簡稱平海電廠)一期2×1 000 MW機組磨煤機上改造試驗的情況，可為同類型磨煤機炭精密封相關問題的解決提供參考。

1 原炭精密封結構和密封方式

平海電廠一期2×1 000 MW機組共有12臺ZGM133G型中速輥式磨煤機，其主要運行參數為：熱一次風風壓，7～11 kPa；磨煤機進口混合風溫度，200～300 ℃；密封風壓力，13～18 kPa；密封風與一次風差壓，4～6 kPa。

炭精密封裝置由密封環殼體、炭精密封環和彈簧等組成，通過密封環殼體安裝在機座頂板上。密封環殼體、炭精密封環和傳動盤形成密封風室。磨煤機運行時，密封風進入密封風室后，絕大部分經密封環殼體上部間隙吹入一次風室，僅少部分從炭精密封環漏到大氣中，這樣就起到了防止一次風室中一次風和粉塵向外泄漏的作用，改善磨煤機周圍環境。炭精密封環內部有2圈分段結構的石墨密封環，每圈由30塊炭精塊組成，靠彈簧預緊力箍緊在傳動盤上形成浮動式密封，可以防止安裝和運行中軸偏心所引起的損壞。炭精密封環采用石墨材料浸銻制成，可以減小磨損，在一定范圍內有自動補償磨損的作用。原炭精密封裝置如圖1所示。

圖1 原炭精密封裝置

2 原炭精密封裝置運行狀況

經過約3年的運行與維護，平海電廠磨煤機炭精密封裝置總體運行良好，但仍存在一些問題，有待改進。

(1)使用壽命較短，對磨盤與磨煤機本體的同心度要求高，使用后期漏風量大。該裝置采用一根自然狀態下直徑為3 mm、長約6 m的彈簧對炭精密封塊進行預緊，彈簧較容易脫落或斷裂，一旦損壞將導致預緊力消失，炭精密封塊大量碎裂，引起漏風漏粉，嚴重時還會對傳動盤造成磨損。另一方面，該裝置采用徑向密封方式，炭精密封環磨損后補償量小。一套新的炭精密封環裝上后圓周方向預留間隙約3 mm，炭精環磨損后內徑增大，3 mm的預留間隙僅夠炭精密封環磨損0.5 mm，繼續磨損炭精塊之間會相互阻礙，無法完全貼緊傳動盤，導致與傳動盤之間的間隙增大，漏風增加，同時還極易被小塊的石子煤卡住，加速炭精環的損壞。

(2)漏風造成磨煤機底部空間環境惡劣。炭精密封裝置密封不良，造成大量密封風、熱一次風泄漏，磨煤機底部環境溫度升高，熱風直接吹向減速機，嚴重影響了磨煤機底部減速機、加載油缸等設備的運行工況和使用壽命。

大量隨熱風泄漏出的灰粒進入液壓油站，導致液壓油系統油質惡劣，油泵磨損加速，油站電磁閥卡澀，加載力異常，影響磨煤機的正常運行；同時，灰粒黏附在加載油缸或液動換向閥的閥桿上后，閥桿運動時會將灰粒帶入缸體內，損壞缸體密封并導致加載油缸或液動換向閥磨損，影響使用壽命，也增加了維護工作量。

(3)維護成本較高，工作量大。1臺磨煤機設有2圈炭精密封環，總價約1.7萬元。單臺磨煤機按每年更換炭精密封環3次計算，備件成本為5.1萬元；同時，要經常停磨調整炭精塊長度，解決其補償量不夠的問題，保證其磨損后仍然能夠貼緊傳動盤；漏灰導致液壓油站清洗電磁閥、更換液動換向閥密封及濾油、換油等工作頻繁，消耗大量的人力物力。

3 新型軸向炭精密封裝置

新型軸向炭精密封裝置主要包括靜密封和動密封。靜密封安裝在機座下側，內部鑲嵌有耐磨的橡膠條，橡膠條外側設置有保持橡膠條緊貼轉軸的拉簧，靜密封下端面為自潤滑面；動密封通過螺釘固定在轉軸外側，內部設置有炭精塊，炭精塊下面用強力膠粘有1.5 mm厚的鐵板，鐵板上焊接2個彈簧，彈簧在預緊力作用下將炭精塊向上頂起，緊貼靜密封形成密封面。

動密封環下部設有托輪，通過托輪下方的托桿可調節托輪的高度，從而調整整個動環的水平高度。動環內的導軌上帶有定位銷，定位銷底部焊接在動環上，對炭精塊起到定位作用，防止其在運行中滑動。帶彈簧的炭精塊裝在導軌上，除了通過彈簧預緊力來補償炭精塊磨損外，還可以通過調整托輪改變動環的高度來對炭精塊的磨損作進一步補償，從而大大增加了炭精塊的使用壽命。

動環和靜環分別采用特制浸合金潤滑材料為摩擦副，運行時能夠自潤滑，兩者緊密貼合，在高溫干摩擦環境下長期使用磨損后，彈簧的預緊力可以自動補償，確保漏風效果良好。此外，密封面摩擦系數小、硬度大，使用壽命可以達到2年或以上，在使用期內基本免維護。同時，動環和靜環對傳動盤軸頸無磨損，避免了修復傳動盤的昂貴成本。新型軸向炭精密封裝置如圖2所示。

圖2 新型軸向炭精密封裝置

4 炭精密封裝置的改造

2012年4月，平海電廠#1機組進行C級檢修，鍋爐專業組對1F磨煤機的炭精密封裝置進行改造。不改變原有炭精密封裝置的結構，僅取出原炭精密封塊和彈簧。新密封裝置的靜環安裝在原炭精密封環下面，由2塊半圓環組成，調整好與傳動盤的同軸度后，用螺栓聯接固定好，然后在接頭處打坡口滿焊。焊后必須將焊口處磨平并保證一定的粗糙度，以免損壞炭精塊。

動密封環安裝在傳動盤上，也是由2個半圓形軌道連接而成，軌道下面是6個繞圓周均布的托輪。在傳動盤上鉆孔，將托輪支座固定在傳動盤上；裝入帶彈簧的炭精塊，動環內設有一個定位銷以固定炭精塊；調節6個托輪的高度使動密封環處在一個合適的水平高度，保證炭精塊在圓周運行過程中受到的預緊力均勻且在一個合適的范圍內。

安裝時需注意以下幾點。

(1)靜環工作面及動環所在的平面須與軸垂直，否則運行過程中炭精塊受力不均衡，易導致炭精塊損壞。

(2)靜環結合處焊接須打好坡口，焊后打磨光滑。工作面必須保持平滑無突出點，否則運行時與炭精塊碰撞產生沖擊，將導致炭精塊損壞。

(3)彈簧要保持合適的預緊力。預緊力過大會加速炭精塊磨損，啟動時對炭精塊的沖擊力也增大，易導致炭精塊損壞，且磨煤機運行不穩定時，磨盤傾斜，可能會導致炭精塊在彈簧的作用下飛出；預緊力過小則密封效果減弱，同時動環與靜環之間間隙增大，也會導致炭精塊被熱風吹出。

5 軸向炭精密封裝置運行狀況

經過1年多的運行，改造后的軸向炭精密封裝置運行狀況良好，至今未出現過故障，尚未進行任何維護工作。2013年2月，檢查炭精塊磨損量僅為2 mm，可以繼續使用。對比傳統的徑向密封形式，新的軸向炭精密封無論在結構、工作原理，還是現場運行、維護等方面，均表現出了特有的優勢。

(1)每塊炭精塊都由2個彈簧支撐，彈簧采用焊接加強力膠的方式固定在炭精塊下面的鐵板上，比起整圈采用一條彈簧的方式，更加穩定可靠。

(2)采用軸向密封方式，運行時不會損壞磨煤機傳動盤。

(3)磨損補償量大，可以長時間使用。

(4)維修成本低，維護工作量小。

(5)由于彈簧預緊力的作用，可以保證良好的密封效果。泄漏風量少，杜絕了漏粉現象，降低了磨煤機減速機溫度及環境溫度，改善了磨煤機的運行工況。

6 經濟性對比

以2臺機組共12臺磨煤機計算，按每臺磨煤機每年平均更換3次炭精密封環計算，年檢修備件費用為：1.7×3×12 =61.2(萬元)；新型軸向炭精密封裝置每套炭精塊價格約2.5萬元，按每臺磨煤機每年更換1次炭精密封計算，年檢修備件費用為：2.5×12=30.0(萬元)；改造后每年可節約備件成本為：61.2-30=31.2(萬元)。

改造后還可避免由于炭精密封漏風造成的損耗及頻繁啟停磨煤機產生的經濟損失。

7 結束語

軸向密封的出現，解決了傳統徑向密封的預緊力和磨損補償兩大難題。改善了磨煤機及其附屬系統的運行工況；大大減少了磨煤機維護的備件費用，避免了傳動盤的磨損，降低了維護工作量；減少了因炭精密封環檢修造成的停磨時間，極大地提高了磨煤機運行的安全性、穩定性和經濟性，同時為中速磨煤機炭精密封裝置的選型和改進提供了新的方向。

參考文獻：

[1]欒聰，張濤.磨煤機底部密封改造[J].寧夏電力，2011(1)：64-66.

[2]杜忠選，胡亞非，熊建軍，等.中速磨煤機漏粉原因與密封改造[J].熱能動力工程，2007，22(2)：185-186.