φ3000×30000輕灰煅燒爐潤滑密封環(huán)系統(tǒng)的改進(jìn)

彭禮勇，余 浩

(重慶湘渝鹽化股份有限公司，重慶 萬州 404001)

當(dāng)前新能源汽車飛速發(fā)展，對鋰電需求量大增，進(jìn)而帶動純堿產(chǎn)品大量用于鋰電生產(chǎn)中，而鋰電生產(chǎn)中對純堿中雜質(zhì)潤滑脂的含量控制要求嚴(yán)格。我公司生產(chǎn)售出的純堿產(chǎn)品由于油含量偏高被客戶投拆，走訪客戶生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品溶解后有油膜漂浮在溶液表面，我公司生產(chǎn)中的油液進(jìn)入純堿成品中的可能性極大。

1 煅燒爐運行狀況及存在問題

經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)只有煅燒爐對產(chǎn)品進(jìn)油影響最大。

蒸汽煅燒爐是純堿企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,其作用是利用3.5 MPa的中壓蒸汽，將NaHCO3加熱分解為Na2CO3和爐氣(CO2、H2O)。湘渝鹽化共有4臺φ3000×30000的輕灰蒸汽煅燒妒。該系統(tǒng)實際的生產(chǎn)能力已超出設(shè)計值，各項生產(chǎn)工藝指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。

煅燒爐在進(jìn)堿與預(yù)混器接口處有一對動靜密封環(huán)、爐頭出堿罩處有二對動靜密封環(huán)。為降低動靜密封環(huán)處磨損和漏堿及漏風(fēng)，需在動靜密封環(huán)密封面上加注潤滑脂。在運行過程中，密封面由于摩擦和產(chǎn)品溫度的影響(產(chǎn)品溫度200 ℃左右)，進(jìn)堿端密封環(huán)溫度實測150 ℃左右，出堿端密封處溫度達(dá)180 ℃以上。如果潤滑脂性能及注油量控制不到位便會造成密封環(huán)磨損加劇或大量潤滑脂進(jìn)入產(chǎn)品中。

2 改進(jìn)措施

針對以上問題我公司制定了二步走的改進(jìn)措施，首先是采用耐高溫的潤滑脂替換先前使用的普通二硫化鉬鋰基脂，使?jié)櫥诟邷叵虏灰椎温涠M(jìn)入產(chǎn)品中。然后在大修更換密封環(huán)時同步改進(jìn)密封環(huán)結(jié)構(gòu)，使?jié)櫥粫M(jìn)入產(chǎn)品中。

2.1 油品的改進(jìn)

我公司煅燒爐密封采用普通3#二硫化鉬鋰基脂，主要性能參數(shù)見表1。其滴點只有170 ℃左右，運行中出堿端密封環(huán)處注入的潤滑脂在高溫下變液態(tài)流出，滴落進(jìn)入產(chǎn)品中。

表1 3#二硫化鉬鋰基脂主要參數(shù)

針對煅燒爐運行狀況我公司聯(lián)系中國石化公司技術(shù)人員一道對潤滑脂進(jìn)行了重新選型，選用了用于冶金燒結(jié)廠的7035燒結(jié)機滑道專用軌道密封脂，其為尿基潤滑脂，性能參數(shù)見表2。該潤滑脂和一般的皂基(鋰基、復(fù)合鋰基等)相比高溫下分油較小、膠體安定性較好，且滴點較高達(dá)300 ℃以上，特別是潤滑點溫度大于120 ℃時尿基潤滑脂有變干的趨勢，有利于提高密封效果。其還具有較好的承載能力及卡咬負(fù)荷，使其具有良好的潤滑性能，可以大幅降低密封面的磨損。更換后從密封面溢出的潤滑脂由原來的液體狀變成了干狀。為了保證合理的供油量，我公司選擇了WRK-A型潤滑設(shè)備程控器來控制多點注油泵來對密封面注油，通過對比摸索出了較合理的注油時間和間隔時間：注油1 min停5 min，如果注油時間與停機時間比值再減少便出現(xiàn)密封面漏堿的問題，間隔時間過長易造成油管堵塞等問題。

2.2 煅燒爐密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

2.2.1 潤滑脂進(jìn)入產(chǎn)品途徑分析

1)進(jìn)堿密封

進(jìn)堿動密封結(jié)構(gòu)如圖1所示,進(jìn)堿端密封的密封動環(huán)是安裝在煅燒爐端面的動環(huán)座上，動環(huán)密封座內(nèi)與預(yù)混器內(nèi)外筒體組成動迷宮密封。靜環(huán)安裝在預(yù)混器筒體上一個可軸向移動的靜密封座上，靜密封座與預(yù)混器筒體采用填料進(jìn)行密封，壓簧壓在靜環(huán)密封座使動靜密封環(huán)密封面接觸。運行時潤滑脂從靜環(huán)注入動靜密封面，大部分潤滑脂從外圓滴落到地面，且在運行過程中煅燒爐內(nèi)的堿有往外漏的作用力，掉入密封面內(nèi)的密封潤滑脂會被外漏的堿帶出爐外。

表2 7035燒結(jié)機滑道專用軌道密封脂主要參數(shù)

2)出堿罩密封

出堿罩左側(cè)密封結(jié)構(gòu)如圖2所示，密封動環(huán)安裝在汽室外面，密封靜環(huán)通過靜環(huán)固定環(huán)安裝在出堿罩外側(cè)不銹膨脹板上。拉簧外拉膨脹板使動靜密封環(huán)接觸。潤滑脂從靜環(huán)注入動靜密封面，大部分潤滑脂在運行中從外圓滴落到地面，由于運行中爐內(nèi)溫度高且有一定爐壓，進(jìn)入密封面內(nèi)部的潤滑脂會被外漏的堿帶出爐外。

出堿罩右側(cè)密封結(jié)構(gòu)如圖2所示，密封動環(huán)安裝在汽室中心管端面法蘭上，密封靜環(huán)通過靜環(huán)固定環(huán)安裝在出堿罩內(nèi)側(cè)不銹膨脹板上。通過壓簧壓膨脹板使動靜密封環(huán)接觸。由于動靜環(huán)均安裝在出堿罩的內(nèi)部，潤滑脂從靜環(huán)注入動靜密封面后，大部分潤滑脂從外圓滴落到出堿罩內(nèi)而混入產(chǎn)品中，少量從中心管處溢漏到外面。此密封結(jié)構(gòu)不合理，是造成潤滑脂進(jìn)入產(chǎn)品的主要原因。

圖2 原出堿罩結(jié)構(gòu)

2.2.2 出堿罩右側(cè)密封改進(jìn)

出堿罩右側(cè)密封結(jié)構(gòu)存在的問題主要原因是安裝位置不合理。解決的措施是將動靜環(huán)的的安裝位置從出堿罩內(nèi)移到外部。將靜環(huán)由原來裝在出堿罩膨脹環(huán)內(nèi)側(cè)改到安裝在外側(cè)，固定環(huán)改到內(nèi)側(cè)，在中心管原安裝動環(huán)處加工一個襯套將動環(huán)安裝到外面，為保證膨脹板相對位置不變，襯套厚度應(yīng)等于原一個動環(huán)厚度加二個靜環(huán)厚度，同時將原來保證密封壓在靜環(huán)固定環(huán)上的壓簧改成拉簧。

為保證襯套和運密封安裝方便，襯套和動環(huán)用雙頭螺栓安裝在原安裝動環(huán)的法蘭上，襯套與中心管外圓采用H10/h9的間隙配合。為保證運行時襯套與靜環(huán)之間不發(fā)生摩擦，靜密封內(nèi)孔比襯套外徑大約25 mm，膨脹環(huán)內(nèi)孔尺寸進(jìn)行同步更改。改造后動環(huán)外側(cè)面與汽軸端面還有200 mm距離，完全不影響密封填料的更換。襯套村質(zhì)選用16Mn,動靜密封環(huán)材料參照原廠家選用球墨鑄鐵。

更改的方法與更換原動靜密封環(huán)及膨脹板基本一樣，需先拆下汽室、汽軸及出堿罩。安裝時先將襯套安裝到中心管上并穿上緊固的雙頭螺栓(為保證在緊固時螺帽不發(fā)生轉(zhuǎn)動，將螺帽用電焊點焊在法蘭上)，同時將出堿罩右側(cè)的壓簧支架改成拉簧支架；再將改造后的膨脹板、靜環(huán)、靜環(huán)固定環(huán)安裝到出堿罩上(與原安裝位置相反靜環(huán)安裝在外面)，左側(cè)膨脹板、靜環(huán)、靜環(huán)固定環(huán)安裝方法與原一樣；然后將組裝好的出堿罩回裝到汽室上后再將動環(huán)安裝到中心管及襯套的外側(cè)并用螺帽進(jìn)行緊固；最后安裝壓簧及恢復(fù)汽軸。改造后的結(jié)構(gòu)見圖3所示。

圖3 改造后出堿罩右側(cè)密封結(jié)構(gòu)

3 效果分析

更換長城7035密封脂和改造出堿汽軸側(cè)密封結(jié)構(gòu)后,密封脂滲入爐體內(nèi)污染堿成品得到極大改善,提高了純堿產(chǎn)品品質(zhì)；減少了潤滑脂消耗，改造前四臺煅燒爐每月需用二硫化鉬鋰基脂7 500 kg左右，改造后每月消耗7035燒結(jié)機滑道專用軌道密封脂2 800 kg，每年節(jié)約80多萬元；隨著潤滑脂用量減少，需要外送處理的含油廢堿也同步減少；爐體粉塵外漏問題也得到極大改善，改造達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。