水煤浆磨煤机筒体螺栓密封组件结构优化

黄美峰 王多旭 杨哲

摘 要：本文以水煤浆气化工艺制浆工段核心设备磨煤机运行过程中存在的筒体螺栓泄漏这一主要问题出发，经过专业设计、现场实际试验，数据对比分析论证，得出解决磨煤机筒体螺栓泄漏的有效解决方案。

关键词：磨煤机;筒体螺栓泄漏;密封组件;结构优化

1 磨煤机密封组件存在的问题

水煤浆核心设备磨煤机筒体螺栓频繁漏浆的问题严重影响着水煤浆磨煤机的安全、连续运行。磨煤机消漏工作停机进行，一方面给设备维护检修增加繁重的工作;另一方面，磨机的频繁启动对电机、减速机、传动齿轮的使用寿命造成严重的影响，甚至会造成传动部件冲击损坏。

现有筒体螺栓密封件如图1，图2两种方式，其存在的问题如下：

图1中所示的密封方式，密封原理是，通过紧固身板紧固螺丝、压盖压缩密封垫，形成预紧力，从而在密封面1、密封面2上形成一定的压紧力，起到密封作用，其主要缺点是，要保证垫片预紧力，要求压盖的深度必须小于垫片的厚度，当紧固螺丝紧固时，橡胶垫环向一周立面未能得到完全包裹，紧固后橡胶垫出现开裂损坏，从而削弱橡胶垫的回弹力，密封效果较差。磨煤机在运行一段时间后由于筒体螺栓与衬板接触面的磨损、橡胶垫回弹力降低，螺栓会出现松动，由于压盖、垫片轴向均无限位，螺栓不受限位的晃动，长时间会造成筒体螺栓孔洞的磨损、扩大，筒体扩大后更易造成螺栓的晃动，密封垫的密封效果进一步下降，从而出现大量泄漏现象;

图2中所示的密封结构，垫片环向一周立面得到完全包裹，紧固螺丝时，橡胶垫不会开裂，但是橡胶垫套筒未进行固定限位，依然会随着螺栓自由晃动，同时，螺栓复紧时，压盖收到套筒限制，复紧余量有限，达不到很好的密封效果;

密封组件结构优化的目的解决水煤浆磨煤机筒体螺栓传统密封结构易泄漏的问题，减少磨煤机的停机消漏和启停频次，减轻磨机操作人员的劳动强度，提高磨煤机设备的长期稳定运行，降低能源损耗，防范环境污染。

2 密封组件的技术内容

如“新型”图中所示，本磨煤机筒体螺栓密封主减（衬板固定螺栓密封组件）主要由套筒、橡胶垫、压盖组成。套筒与磨机筒体之间紧贴、环向一周最大间隙小于0.1mm，并采用点焊固定;压盖外径与套筒内径的单边间隙为1mm、压盖内孔与螺栓单边间隙为1.5mm;在紧固之前橡胶垫与套筒之间的间隙为1mm，与螺栓之间为紧配合。在拧紧螺母紧固过程中，沿径向方向，橡胶垫向环向一周膨胀从而与套筒、螺栓挤压、抱紧，轴向方向上，垫片受压缩产生回弹力，使衬板得到紧固，密封面1得到压紧密封，从而起到固定磨煤机筒体衬板、密封筒体螺栓与筒体螺栓孔之间缝隙的作用。

本新型结构的技术优点：①本结构的主要优点是采用双垫片密封形式，密封路径长，密封效果随之提高;②套筒点焊固定，很好的限制了密封组件的晃动，保护了筒体螺栓孔，密封性能随之提高;同时套筒与筒体之间的间隙始终非常小，螺栓出现松动时，也不会出现大量泄漏现象;③筒体螺栓出现泄漏需复紧时，垫片压盖紧固余量大，解决了紧固过程中，压盖受限制的问题;④密封组件整体运用了“填料函”的密封原理，解决了密封组件整体晃动问题，密封性能显著提高;⑤套筒的制作采用普通钢管进行加工、压盖采用普通盖板制作即可，成本费用显著降低。本新型密封结构的实施例。

例一：2016年10月，在某70万t/a煤制烯烃项目甲醇中心气化装置煤浆制备工段二号磨煤机702H201上试装2排（筒身螺栓共36排，每排16颗），其他采用图1的密封结构，经过10个月的使用对比，结果（下转第213页）（上接第210页）如下：在首次整体更换垫片30天后，其他部位开始出现泄漏的情况，安排进行了磨机筒身螺栓的第一次复紧（包含新型的2排），磨机继续运行3个月，其他部位的螺栓累计出现了10次泄漏，累计泄漏螺栓数量为20颗，新型结构的2排未出现泄漏;进行第二次复紧后，磨煤机继续运行10个月时间，该磨煤机累计进行了20次消漏，螺栓累计泄漏数量为70颗次，其中新型结构的2排泄漏了1颗。从该磨机的使用效果看，本密封结构起到了明显的密封效果。

例二：2017年3月在该项目四号磨机上隔排安装了该密封结构（共36排，安装了18排）。并在磨机运行1个月后进行筒体螺栓整体第一次复紧，运行3个月后进行二次复紧，从消漏频次记录和数量记录上看，前3个月，总共消漏5次，泄漏螺栓数量为10颗。该磨机整体消漏情况较其他磨机明显减少。

例三：2017年5月在该项目的一号磨煤机筒身36排共576颗筒体螺栓全部采用本密封结构，首次安装完成运行70天后出现1颗螺栓微漏，停机检查发现为螺栓松动所致，并对该螺栓进行了紧固。同时对该磨机螺栓进行了整体复紧，随后该磨机累计运行6000h，期间除了出现2次螺栓微漏外，未出现其他磨机存在的筒体螺栓大量泄漏、螺栓密封处“甩浆”的问题。

截止2018年12月，该项目6台水煤浆磨煤机的筒体螺栓密封组件全部进行了结构优化改造。从6台磨机的实际使用效果看，改造后运行30天时间进行首次复紧，复紧后再运行120天进行二次复紧，随后进行常规消漏，运行8000h以内基本无漏点，累计运行8000h以后才会因橡胶垫片的老化逐渐出现泄漏，此时可计划性进行更换橡胶垫，使磨机进入良好的运行状态。

3 结论

从密封结构原理及现场使用实例的结果进行对比分析，我们认为本新型结构优化设计创造对解决水煤浆磨煤机频繁泄漏的問题起到很好的推进作用，减轻了设备日常运行的维护工作，提高磨煤机设备的安全稳定运行性能，起到节能增效的成果。