關于碎煤加壓氣化爐灰鎖上下閥、煤鎖下閥密封改造的探討

曹學貴

摘要：碎煤加壓氣化裝置魯奇氣化爐1978年自德國技術引進，1998年實現國產化，全國各大企業對該技術的引用上，在灰鎖上下閥軸密封部分一直沿襲使用填料密封；大唐克旗煤制氣、阜新煤制氣現已運行和正在安裝的加壓氣化爐均由賽鼎負責設計，灰鎖上下閥、煤鎖下閥填料均采用碳纖維盤根密封，使用65#氣缸油高壓滴注潤滑，正常運行后需安排每班4名專人日常進行24小時維護檢查（按十六臺氣化爐做人員計劃），克旗煤制氣試車過程中氣化爐因灰鎖上下閥、煤鎖下閥填料漏造成多次減負荷或停車事故。隨著國內機械密封技術的日趨發展，現該部密封已具備使用機械密封的條件。

關鍵詞：碎煤加壓氣化爐 ； 機械密封；灰鎖設備密封

一、盤根密封與機械密封優缺性分析

（一）盤根密封的缺點：

1.對氣體的密封性能差，導致易燃，易爆，有毒氣體的泄露。存在較多的安全隱患。

2.盤根密封需要及時補充潤滑液（灰鎖現狀）。潤滑油進入密封腔體對工藝介質和環境，造成不同程度的污染，費用較大。

3.盤根密封使用壽命短，更換頻率高。勞動強度大，需要工作人員經常巡察。

（二）盤根密封的優點：

1.成本低。

2.對粘性介質密封效果好。耐強酸，強堿。

3.適用于固體介質密封。

（三）機械密封的優點（以第三代集裝式機械密封為例說明）：

1.對氣體液體的密封性能較好。

2.安裝方便，整體裝入式設計，無需調整。

3.耐高壓約6Mpa。

4.帶冷卻系統的機械密封可耐高溫約500度左右。冷卻液循環系統會將機封內部溫度降至100左右。避免高溫對機封內部部件損壞和失效。

5.使用壽命長，一般1—3年。特殊環境條件下幾個月或者半年。

（四）機械密封的缺點：

1.機械密封對設備的運行狀態有一定要求，如軸的竄動，跳動，振動。

2.一次性投資成本較高。

二、經濟性及先進性分析：

（一）灰鎖上下閥使用盤根密封現狀：

1.人工投入：每班安排4名工人進行檢查維護，每班成本約600元，單臺單點分擔成本25元。

2.潤滑油成本，平均每點日消約4.5升，每臺爐10點，日耗45升，日消耗成本877.5元； （現在市場價每升19.5元）。

3.盤根消耗：15日加盤根1圈，2個月徹底更換一次，一次約9—12圈。平均月消耗盤根7圈2.8米約5Kg；約2000元左右，日均消耗70元。

4.灰鎖填料函位置緊湊，盤根更換拆裝困難，維修時間長。

（二）灰鎖上下閥更換機械密封試驗成功情況預計：

1.一次性投入3.2萬元左右，預期壽命6個月。

2.機封更換作業時長不超過4個小時。

（三）綜合比較

1.盤根密封一次投入小，勞動強度大。

2.機械密封一次性投入高，檢維修方便。

三、灰鎖設備改造機械密封方案

（一）機械密封外觀圖（整體裝入式設計）：

1.介質壓力3.2Mpa.機械密封設計為雙端面集裝式結構。端面平衡型設計可承受壓力-0.4—6Mpa。

2.高溫400度。機械密封帶有循環水冷卻系統，循環水對整個機械密封進行冷卻，使機械密封內部溫度控制在紙150度以下。

3.軸的竄動、跳動、振動。機械密封設計允許軸竄動量為0.5mm，軸的跳動為0.7mm，較寬的密封面設計不受振動影響。

4.機械密封彈簧不與介質接觸。彈簧在冷卻水的保護下不會使彈簧在高溫下失效。彈簧受力方向與工藝介質壓力方向一致。腔體內部無工藝介質時壓力為0，彈簧壓力為3.5Mpa。隨著工藝介質的進入壓力的增大，彈簧壓力也增大。第二端面彈簧壓力基本衡定，彈簧壓力3.5Mpa，冷卻水壓力1.0Mpa-4.5Mpa。

5.擺動軸在工藝介質壓力下向外竄動時受到外部滑動軸承的定位。擺動軸在工藝介質無壓力時，受到機械密封彈簧的壓力使擺動軸向里竄動。為解決此問題，在機械密封定位環設計有8個頂絲，頂絲的調整量為0.5mm，使擺動軸向里的竄動量保持在0.5mm以下，此時介質端面彈簧壓力約為3Mpa。當工藝介質進入壓力上升時，擺動軸回到原來位置，彈簧壓縮0.5mm，壓力回到3.5Mpa.以此反復工作。

6.機械密封安裝與拆卸總共三部分：

第一部分，先安裝壓蓋，壓蓋從165mm的空隙放入。第二部分，機械密封整體從？180mm的孔中套在軸上壓入密封室內。第三部分，剖分式壓環裝入機械密封和壓蓋中間。以后更換機械密封時，不用抽軸，在緊急狀況下可迅速取出機械密封，急時裝入盤根應急。

7.機械密封零部件材質，金屬部件為316不銹鋼，密封端面為高硬度反應燒結碳化硅，輔助密封圈為耐高壓高溫水蒸汽全氟醚，壓蓋和壓環材質為45號鋼，調質硬度230HB。

四、灰鎖上下閥機械密封預期使用效果

1.使用壽命長預期6個月，甚至更長。

2.安裝方便，拆卸方便，不需要太多人力，更不需要經常更換，提高生產效率。

3.不需要潤滑液。

4.密封效果好。

五、結束語

本文通過對碎煤加壓氣化爐灰鎖上下閥、煤鎖下閥密封的實機應用和改造進行探討，比較各自優缺點進行探討，在全面考慮設備安全及操作便利的情況下，選擇性價比較高的操作方式是未來發展的方向。

參考文獻：

[1]現代機械社里手冊.第3卷/秦大同，謝里陽主編.北京：化學工業出版社，2011.1.

[2] GB6556-86《機械密封的型式、主要尺寸、材料和識別標志》.

（作者單位：大唐阜新能源化工工程有限公司）