脫硫機械設備的改良設計

汪青云

摘 ?要：近年來，脫硫機械設備在電力行業、化工行業中獲得了廣泛的應用，取得了較好的脫硫效果。該文針對脫硫機械設備中存在的密封性能差的問題，提出改進的優化設計方案，對提高脫硫機械設備的使用壽命、改善脫硫效果有著非常重要的作用。

關鍵詞：脫硫機械設備 ?密封性能 ?設計

中圖分類號：TK224 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（b）-0048-02

近年來，隨著低碳環保理念的不斷深入人心，如何節能減排、降低污染成為工業領域所共同關心的話題。煤炭是我國重要的能源，由于我國煤炭中含有硫的比例較高，導致煤炭燃燒產生大量的二氧化硫（SO2）。而硫是各類化工產品中重要的污染源，二氧化硫（SO2）對生態環境造成惡劣的破壞。目前，脫硫機械設備在各類鋼鐵企業、工礦企業中得到了廣泛應用，主要工藝有石膏法、噴霧干燥法、煙氣脫硫等。然而，部分脫硫機械設備在使用中逐漸暴露了一些問題，如密封系統發生故障等問題。該文以煙氣脫硫機械設備為例，對脫硫機械設備設計要點進行分析，為脫硫機械設備的改良設計提供有益的思路。

1 ?脫硫機械設備發生泄漏原因分析

作為一種廣泛應用的脫硫設備，煙氣脫硫設備具有較好的脫硫效果和較低的成本。然而，改類設備最常見的故障之一為礦粉泄漏，即密封系統發生故障。該故障的發生一般是由于零件損壞、加工精度、結構設計等因素有關。此外，如若密封兩側存在壓力差，也會導致出現縫隙而導致礦粉泄漏。

一般而言，脫硫機械設備的密封設計常采用混以石墨粉的油浸石棉進行填料。這種填料不會腐蝕密封面，填料經過擠壓會產生一層油膜附著在軸表面上，產生較好的潤滑性，此方案具有較好的化學穩定性和浮動彈性，因此得到了廣泛的應用。然而，該設備在長期應用中，會因為以下原因導致脫硫機械設備發生泄漏而出現故障。

1.1 無法長期保持良好的潤滑特性

設備在長期工作中，石棉纖維中含有的油逐漸耗盡，導致油膜最終中斷，使得填料與軸之間再無潤滑作用，進而導致填料與軸之間發生直接摩擦，繼而導致軸承發熱，嚴重時甚至引起火災。且礦粉在與軸表面接觸時也發生摩擦，進一步加大了對軸的損傷，還會因礦粉的泄漏造成空氣污染，對操作人員的身體造成傷害。

1.2 填料無法保持恰當的壓緊

在添加填料時，若壓得過緊會進一步加重軸的磨損，縮短軸的使用壽命;壓得過松則無法達到密封的效果。因此，在進行填料添加時，松緊程度難以準確把握，一般依靠技術人員的現場操作和維護。在實際工作中，一般均讓填料處于偏緊的狀態。然而，壓緊的填料在軸的方向受力是無法均勻的，臨近壓蓋端的受力最大，非常容易導致此處的軸頸部發生快速磨損。

1.3 填料磨損較大，需要隨時留意，如有發現損毀應立即更換

在設備的長期運行下，填料會因磨損而導致體積減小、壓緊力降低，且其中浸漬的潤滑油也會損耗殆盡，若不及時更換會發生泄漏。因此需要技術人員定期檢查填料狀態，并及時更換損毀的填料，而這也會導致成本上升。

1.4 軸表面在長期運行中會發生化學腐蝕而導致磨損

軸一般采用不銹鋼材質，填料中所含有的石墨粉在與不銹鋼的長期接觸中會逐漸發生電化學反應，導致不銹鋼軸表面逐漸被溶解，使得軸表面變得粗糙，進一步加速軸的磨損，導致泄漏的發生。

2 ?改進的脫硫機械設備密封結構設計

通過上述分析可見，在脫硫機械設備的礦粉輸送環節中，采用密封填料的結構效果不是很好，易發生泄漏現象，給煙氣排放、空氣污染造成了惡劣效果。因此，應加強對脫硫機械設備的改進設計，提高密封效果。

2.1 設計思路

在原有的脫硫機械設備的密封結構設計中，由于礦粉較為細膩，如若填料與軸發生磨損等因素就會導致粉塵泄漏。因此，在進行密封結構改進設計時，應考慮以下因素：（1）減少粉塵與軸的密封面直接接觸的機會，減少對軸表面的磨損。（2）消除或盡量減輕軸頸部對礦粉的壓力，降低礦粉向機殼處移動的動力。（3）結構簡單，易于技術人員的操作、維護和檢修。

2.2 密封結構的改進設計

改進后的結構設計按照螺旋密封理論和“迷宮”密封理論來進行設計。按照類似穿越“迷宮”的設計，將不銹鋼嵌入到壓蓋的狹槽中，同時在螺旋密封軸上開設螺旋槽，達到迷宮螺旋封鎖、避免礦粉泄漏的目的。

2.2.1 螺旋密封理論

在密封的軸表面設計一道螺旋槽，密封的孔設計為光表面，螺旋槽的齒是連續的。通過螺旋槽的介質的流動狀態會因齒而發生改變，而作為推進裝置的螺旋槽會與介質產生能量轉換，并形成泵送壓頭，與被密封的介質產生的壓力實現平衡，以實現密封的效果。螺旋密封的間隙要求越小越好，越小則密封性能越好。同時，為了減少摩擦和磨損的發生，還可在密封孔上涂上一層石墨。

2.2.2 “迷宮”密封理論

在轉軸的周圍，設計若干個順序排列的環形密封齒，齒與齒之間會形成節流間隙以及膨脹空間。當被密封的介質通過時會遇到密封齒時，介質會有類似穿越曲折“迷宮”而產生的節流效應而實現阻漏的目標。

2.2.3 ?改進的密封結構的優點

（1）該密封結構緊湊，能夠有效地節約空間，即使在軸承空間較小的場合也能得到靈活的安裝和應用。

（2）該密封結構設計具有較好的穩定性、可靠性，能適用于化工、鋼鐵等不同行業的脫硫場景。

（3）該密封結構設計簡單、靈活，制作簡單，機械加工容易，采用Q-235級鋼即可順利加工和應用，也方便技術人員進行操作維護。

（4）該設計中，壓蓋在螺釘的控制下隨著軸進行轉動，壓蓋中的填料與軸一起發生運動，兩者處于相對靜止狀態。如若礦粉滲入壓蓋，由于填料與軸之間是相對靜止狀態，不存在空隙，因此礦粉不會發生泄漏，也不會對軸表面造成磨損。

（5）壓蓋和填料盒之間的填料的壓緊程度可由緊定螺絲控制和調整，如若礦粉發生泄漏，則只會在填料和壓蓋槽面發生輕微的磨損。

此外，該設計成本較低，不會增加脫硫機械設備的整體成本，能有效幫助工礦企業節約成本。

3 ?結語

當前，脫硫機械設備在礦山企業、化工企業中有著廣泛的應用，對環境保護發揮了重要的作用。如何保障脫硫機械設備的良好運行，提高運行效率是技術人員非常關心的話題。針對脫硫機械設備中存在的密封性能不佳的不足，對原有的密封結構進行改進，提高密封效果，減少操作環境中的粉塵，改善員工的操作環境，減輕對員工的身體傷害，對提高脫硫機械設備的運行效率有著非常重要的作用。

參考文獻

[1] 王紀瑞，張孟輝，代朝磊，等.石膏專用過濾機在火電廠脫硫系統的應用分析[J].礦山機械，2018，46（7）：51-53.

[2] 白亮.超重力脫硫塔密封失效分析與解決方案[J].石油化工設備技術，2017，38（3）：62-66.

[3] 章育銘.大型冶煉廠環集煙氣鎂法脫硫裝置的設計特點[J].云南化工，2018，45（2）：200-201.

[4] 薛明.火力發電廠煙氣脫硫泵用機械密封的研發與應用研究[D].河北科技大學，2017.