中速辊式磨煤机炭精密封改造

彭元，邱民，甄耀均

(广东惠州平海发电厂有限公司，广东 惠州 516363)

中速辊式磨煤机受其运行方式和密封结构的限制，经常会出现炭精密封装置漏风漏粉等问题，严重时会导致传动盘磨损[1-2]。本文介绍了一种新型的轴向密封方式，以及其在广东惠州平海发电厂有限公司(以下简称平海电厂)一期2×1 000 MW机组磨煤机上改造试验的情况，可为同类型磨煤机炭精密封相关问题的解决提供参考。

1 原炭精密封结构和密封方式

平海电厂一期2×1 000 MW机组共有12台ZGM133G型中速辊式磨煤机，其主要运行参数为：热一次风风压，7～11 kPa；磨煤机进口混合风温度，200～300 ℃；密封风压力，13～18 kPa；密封风与一次风差压，4～6 kPa。

炭精密封装置由密封环壳体、炭精密封环和弹簧等组成，通过密封环壳体安装在机座顶板上。密封环壳体、炭精密封环和传动盘形成密封风室。磨煤机运行时，密封风进入密封风室后，绝大部分经密封环壳体上部间隙吹入一次风室，仅少部分从炭精密封环漏到大气中，这样就起到了防止一次风室中一次风和粉尘向外泄漏的作用，改善磨煤机周围环境。炭精密封环内部有2圈分段结构的石墨密封环，每圈由30块炭精块组成，靠弹簧预紧力箍紧在传动盘上形成浮动式密封，可以防止安装和运行中轴偏心所引起的损坏。炭精密封环采用石墨材料浸锑制成，可以减小磨损，在一定范围内有自动补偿磨损的作用。原炭精密封装置如图1所示。

图1 原炭精密封装置

2 原炭精密封装置运行状况

经过约3年的运行与维护，平海电厂磨煤机炭精密封装置总体运行良好，但仍存在一些问题，有待改进。

(1)使用寿命较短，对磨盘与磨煤机本体的同心度要求高，使用后期漏风量大。该装置采用一根自然状态下直径为3 mm、长约6 m的弹簧对炭精密封块进行预紧，弹簧较容易脱落或断裂，一旦损坏将导致预紧力消失，炭精密封块大量碎裂，引起漏风漏粉，严重时还会对传动盘造成磨损。另一方面，该装置采用径向密封方式，炭精密封环磨损后补偿量小。一套新的炭精密封环装上后圆周方向预留间隙约3 mm，炭精环磨损后内径增大，3 mm的预留间隙仅够炭精密封环磨损0.5 mm，继续磨损炭精块之间会相互阻碍，无法完全贴紧传动盘，导致与传动盘之间的间隙增大，漏风增加，同时还极易被小块的石子煤卡住，加速炭精环的损坏。

(2)漏风造成磨煤机底部空间环境恶劣。炭精密封装置密封不良，造成大量密封风、热一次风泄漏，磨煤机底部环境温度升高，热风直接吹向减速机，严重影响了磨煤机底部减速机、加载油缸等设备的运行工况和使用寿命。

大量随热风泄漏出的灰粒进入液压油站，导致液压油系统油质恶劣，油泵磨损加速，油站电磁阀卡涩，加载力异常，影响磨煤机的正常运行；同时，灰粒黏附在加载油缸或液动换向阀的阀杆上后，阀杆运动时会将灰粒带入缸体内，损坏缸体密封并导致加载油缸或液动换向阀磨损，影响使用寿命，也增加了维护工作量。

(3)维护成本较高，工作量大。1台磨煤机设有2圈炭精密封环，总价约1.7万元。单台磨煤机按每年更换炭精密封环3次计算，备件成本为5.1万元；同时，要经常停磨调整炭精块长度，解决其补偿量不够的问题，保证其磨损后仍然能够贴紧传动盘；漏灰导致液压油站清洗电磁阀、更换液动换向阀密封及滤油、换油等工作频繁，消耗大量的人力物力。

3 新型轴向炭精密封装置

新型轴向炭精密封装置主要包括静密封和动密封。静密封安装在机座下侧，内部镶嵌有耐磨的橡胶条，橡胶条外侧设置有保持橡胶条紧贴转轴的拉簧，静密封下端面为自润滑面；动密封通过螺钉固定在转轴外侧，内部设置有炭精块，炭精块下面用强力胶粘有1.5 mm厚的铁板，铁板上焊接2个弹簧，弹簧在预紧力作用下将炭精块向上顶起，紧贴静密封形成密封面。

动密封环下部设有托轮，通过托轮下方的托杆可调节托轮的高度，从而调整整个动环的水平高度。动环内的导轨上带有定位销，定位销底部焊接在动环上，对炭精块起到定位作用，防止其在运行中滑动。带弹簧的炭精块装在导轨上，除了通过弹簧预紧力来补偿炭精块磨损外，还可以通过调整托轮改变动环的高度来对炭精块的磨损作进一步补偿，从而大大增加了炭精块的使用寿命。

动环和静环分别采用特制浸合金润滑材料为摩擦副，运行时能够自润滑，两者紧密贴合，在高温干摩擦环境下长期使用磨损后，弹簧的预紧力可以自动补偿，确保漏风效果良好。此外，密封面摩擦系数小、硬度大，使用寿命可以达到2年或以上，在使用期内基本免维护。同时，动环和静环对传动盘轴颈无磨损，避免了修复传动盘的昂贵成本。新型轴向炭精密封装置如图2所示。

图2 新型轴向炭精密封装置

4 炭精密封装置的改造

2012年4月，平海电厂#1机组进行C级检修，锅炉专业组对1F磨煤机的炭精密封装置进行改造。不改变原有炭精密封装置的结构，仅取出原炭精密封块和弹簧。新密封装置的静环安装在原炭精密封环下面，由2块半圆环组成，调整好与传动盘的同轴度后，用螺栓联接固定好，然后在接头处打坡口满焊。焊后必须将焊口处磨平并保证一定的粗糙度，以免损坏炭精块。

动密封环安装在传动盘上，也是由2个半圆形轨道连接而成，轨道下面是6个绕圆周均布的托轮。在传动盘上钻孔，将托轮支座固定在传动盘上；装入带弹簧的炭精块，动环内设有一个定位销以固定炭精块；调节6个托轮的高度使动密封环处在一个合适的水平高度，保证炭精块在圆周运行过程中受到的预紧力均匀且在一个合适的范围内。

安装时需注意以下几点。

(1)静环工作面及动环所在的平面须与轴垂直，否则运行过程中炭精块受力不均衡，易导致炭精块损坏。

(2)静环结合处焊接须打好坡口，焊后打磨光滑。工作面必须保持平滑无突出点，否则运行时与炭精块碰撞产生冲击，将导致炭精块损坏。

(3)弹簧要保持合适的预紧力。预紧力过大会加速炭精块磨损，启动时对炭精块的冲击力也增大，易导致炭精块损坏，且磨煤机运行不稳定时，磨盘倾斜，可能会导致炭精块在弹簧的作用下飞出；预紧力过小则密封效果减弱，同时动环与静环之间间隙增大，也会导致炭精块被热风吹出。

5 轴向炭精密封装置运行状况

经过1年多的运行，改造后的轴向炭精密封装置运行状况良好，至今未出现过故障，尚未进行任何维护工作。2013年2月，检查炭精块磨损量仅为2 mm，可以继续使用。对比传统的径向密封形式，新的轴向炭精密封无论在结构、工作原理，还是现场运行、维护等方面，均表现出了特有的优势。

(1)每块炭精块都由2个弹簧支撑，弹簧采用焊接加强力胶的方式固定在炭精块下面的铁板上，比起整圈采用一条弹簧的方式，更加稳定可靠。

(2)采用轴向密封方式，运行时不会损坏磨煤机传动盘。

(3)磨损补偿量大，可以长时间使用。

(4)维修成本低，维护工作量小。

(5)由于弹簧预紧力的作用，可以保证良好的密封效果。泄漏风量少，杜绝了漏粉现象，降低了磨煤机减速机温度及环境温度，改善了磨煤机的运行工况。

6 经济性对比

以2台机组共12台磨煤机计算，按每台磨煤机每年平均更换3次炭精密封环计算，年检修备件费用为：1.7×3×12 =61.2(万元)；新型轴向炭精密封装置每套炭精块价格约2.5万元，按每台磨煤机每年更换1次炭精密封计算，年检修备件费用为：2.5×12=30.0(万元)；改造后每年可节约备件成本为：61.2-30=31.2(万元)。

改造后还可避免由于炭精密封漏风造成的损耗及频繁启停磨煤机产生的经济损失。

7 结束语

轴向密封的出现，解决了传统径向密封的预紧力和磨损补偿两大难题。改善了磨煤机及其附属系统的运行工况；大大减少了磨煤机维护的备件费用，避免了传动盘的磨损，降低了维护工作量；减少了因炭精密封环检修造成的停磨时间，极大地提高了磨煤机运行的安全性、稳定性和经济性，同时为中速磨煤机炭精密封装置的选型和改进提供了新的方向。

参考文献：

[1]栾聪，张涛.磨煤机底部密封改造[J].宁夏电力，2011(1)：64-66.

[2]杜忠选，胡亚非，熊建军，等.中速磨煤机漏粉原因与密封改造[J].热能动力工程，2007，22(2)：185-186.