石灰石螺旋給料機(jī)密封系統(tǒng)改造

1、機(jī)械工程Design理論機(jī)械工程機(jī)械工程石灰石螺旋給料機(jī)密封系統(tǒng)改造袁向玉山東?；療犭姀S機(jī)械工程機(jī)械工程一、基本情況概述山東?；瘓F(tuán)熱電分公司現(xiàn)有1臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐，六臺240t/h循環(huán)流化床鍋爐 ，三臺650 t/h循環(huán)流化床鍋爐 ，鍋 爐脫硫采用爐內(nèi)噴鈣法，脫硫劑為粒徑0.0025-2mm的石灰石粉，鍋爐前設(shè)石灰石日用倉，日用倉下設(shè)氣化風(fēng)系統(tǒng)，羅茨風(fēng)機(jī)來的氣化空氣經(jīng)電加熱器加熱后經(jīng)氣化板進(jìn)入粉倉，對石灰石粉進(jìn)行氣化， 以便于下料，石灰石粉溫度小于120 C,石灰石粉 倉下設(shè)石灰石螺旋給料機(jī)粉輸送系統(tǒng)，石灰石粉通過石灰石粉輸送系統(tǒng)送入鍋爐爐膛進(jìn)行脫硫。石灰石螺旋給料機(jī)密封采用石棉

2、繩盤根填料，開始運轉(zhuǎn)時密封效果還可以，運行一段時間后密封效果就越來越差，石灰石粉末從密封處噴出，泄漏非常嚴(yán)重，基本上每周更換一次盤根，有時甚至達(dá)到每周兩次，增加了維修工作量，嚴(yán)重時導(dǎo)致石灰石脫硫無法投用，現(xiàn)場環(huán)境極差。為了提高石灰石給料機(jī)盤根的密封效果，我們先后使用果碳纖維盤根、石墨盤根和油浸碳纖維盤根等， 但運行時間都不超過一周。原有密封結(jié)構(gòu)為填料函式密封（見圖1 ）。圖1石灰石螺旋給料機(jī)端座圖、改造前泄漏情況示意圖二、石灰石螺旋給料機(jī)密圭寸系統(tǒng)存在泄露問題的原因分析石灰石螺旋給料機(jī)輸送介質(zhì)為石灰石粉，最小直徑只有0. 0025mm最大直徑2 mm,介質(zhì)粒徑2 mm的在總量上不大于 5% 顆

3、粒極細(xì)；石灰石粉經(jīng)石灰石粉通過 80Kpa的壓縮空氣輸送， 給料機(jī)工作壓力為80Kpa，工作壓力高；為增加石灰石粉的流動 星，石灰石粉經(jīng)電加熱器加熱后溫度在100 C左右， 螺旋給料機(jī)工作溫度較高。該螺旋給料機(jī)采用普通石棉盤根密封，盤根與傳動軸為非接觸式密封，運行時間初期，內(nèi)部的盤根潤滑油與石灰石粉混 合，盤根與軸頸被該混合物填充，石灰石粉無法向外泄漏，運行時間較長后，盤根潤滑脂中的潤滑油揮發(fā)，加上石灰石粉吸收潤滑油，石灰石粉與潤滑脂的混合物逐漸變硬，運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生塑性變形，從而導(dǎo)致軸與盤根之間產(chǎn)生間隙，運行時間越長，間隙越大，由于給料機(jī)為正壓狀態(tài)，石灰石粉勢必會從盤根間隙中泄漏，運行時間越

4、長， 盤根與軸頸間隙越大，泄漏越嚴(yán)重，泄漏到一定程度會導(dǎo)致給料機(jī)工作壓力降低，從而導(dǎo)致石灰石粉輸送管道壓力降低，石灰石粉堵管，無法正常輸送，影響脫硫效果。從實際情況看，更換下來的石棉繩已經(jīng)變硬，且與軸頸接觸的部位含有石灰石和潤滑油混合物，該原因可以得到驗證。三、動密封概述密封是指機(jī)器 （或設(shè)備）中相對運動件之間的密封，按相對運動的情況， 分為動密封和靜密封兩種。動密封分為往復(fù)式動密封和旋轉(zhuǎn)式動密封兩類。往復(fù)式動密封有成型填料密封、填料函密封和脹圈密封。旋轉(zhuǎn)式動密封有：運動件與靜止件直接接觸的接觸式動密封；兩者不直接接觸的非接觸式動密封；利用添加在密封間隙內(nèi)流體的特殊性質(zhì)達(dá)到密封的半流體動密 封

5、。半流體動密封有磁流體密封。有的機(jī)器和設(shè)備必須絕對密封,有的允許少量泄漏，所以應(yīng)根據(jù)工作介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力和相對速度等操作條件以及對密封性能的要求等選用或設(shè) 計密封的結(jié)構(gòu)型式。常用動密封形式有：有填料函式、油封、機(jī)械密封；硬填料 密封；螺旋密封（在軸與孔的密封表面上制出螺旋槽，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時，螺旋合密封間隙內(nèi)流體產(chǎn)生泵送壓頭，與被密封介質(zhì)壓力平衡，從而阻止泄漏，螺旋密封用于密封液體可達(dá)零泄漏） 和波紋管式等。具體而言可以做以下分類。（一）填料函形式。填料函的基本形式是壓蓋式和壓緊螺母式，填料函內(nèi)，以填料與軸頸直接接觸并充滿填料函，阻止介質(zhì)外漏。填料要求密封性好、耐腐蝕、摩擦系數(shù)小、適應(yīng)介質(zhì)溫度

6、和壓力。常用填料有以下幾種。1. 石棉盤根：石棉盤根，耐溫和耐腐蝕性能都很好，但單獨使用時，密封效果不佳，所以總是浸漬或附加其他材料如油浸 石棉盤根等。2. 聚四氟乙烯編織盤根：將聚四氟乙烯細(xì)帶編織為盤根，有極好的耐腐蝕性能，又可用于深冷介質(zhì)。3. 橡膠C形圈：在低壓狀態(tài)下，密封效果良好。 使用溫度受 限制，如天然橡膠只能用于 60C。4. 塑料成型填料： 一般做成三件式， 也可做成其他形狀。 所用塑料以聚四氟乙烯為多，也有采用尼龍66和尼龍1010的。（二）機(jī)械密封。機(jī)械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封

7、裝置。常用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)由靜止環(huán)（靜環(huán)）：1.旋轉(zhuǎn)環(huán)（動環(huán)）；2. 彈性元件；3.彈簧座；4.緊定螺釘；5.旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈6和靜 止環(huán)輔助密封圈8等元件組成，防轉(zhuǎn)銷7固定在壓蓋9上以防止靜 止環(huán)轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)往往還可根據(jù)它們是否具有軸向補(bǔ) 償能力而稱為補(bǔ)償環(huán)或非補(bǔ)償還。靜密封元件最常用的有橡膠 C形圈或聚四氟乙烯V形圈，而 作為補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)輔助密封，有時采用兼?zhèn)鋸椥栽δ艿南鹉z、聚四氟乙烯或金屬波紋管的結(jié)構(gòu)。（三）油封。油封是用來封油的機(jī)械元件，它將傳動部件中需要潤滑的部件與出力部件隔離，不至于讓潤滑油滲漏。靜密封和動密封（一般往復(fù)運動）用密封件叫密封件。油封的常用 材料有：

8、丁晴橡膠、氟橡膠、硅橡膠，丙烯酸酯橡膠，聚氨酯，聚 四氟乙烯等。適用于運轉(zhuǎn)體箱內(nèi)有液體潤滑油而又與外部相連接的部位如曲軸后油封， 變速箱前后油封， 左右半軸油封， 主減速器前 油封，空壓機(jī)曲軸油封等。（四）波紋管密封。隨著化學(xué)工業(yè)和原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，易燃、易爆、劇毒和帶放射性的物質(zhì)增多，對閥門密封有了更嚴(yán)格的要求，有的場合已無法使用填料密封，因此產(chǎn)生了新的密封形式-波紋管密封。這種密封不需填料，所以也叫無填料密封。該密封適合在往復(fù)式密封上，在閥門上使用較多，不適合旋轉(zhuǎn)式密封。由以上分析可以看出，石灰石螺旋給料機(jī)密封為旋轉(zhuǎn)、接觸、填料函式動密封，由于石灰石粉無毒無害，現(xiàn)場允許有少量泄漏。四、

9、石灰石螺旋給料機(jī)密封系統(tǒng)改造方案分析（一）改造方案可行性分析。要想解決石灰石螺旋給料機(jī)密封泄漏問題，必須從常用動密封形式逐一分析各種密封性的 可行性，具體分析如下：石灰石螺旋給料機(jī)密封為填料函式密 封,現(xiàn)有普通石棉盤根和碳纖維硬填料密封盤根已經(jīng)證明不 行，聚四氟乙烯雖具有耐腐蝕和耐高溫的優(yōu)點，但不具有耐磨損的性能，因此也不合適；橡膠和塑料密封只能適用于低壓和 溫度低的環(huán)境下使用，同樣不耐磨。油封的常用材料有：丁腈橡膠，氟橡膠，硅橡膠，丙烯酸酯橡膠， 聚氨酯，聚四氟乙烯等。 主要適用于燃油和潤滑油的密封。機(jī)械密封對輸送介質(zhì)有嚴(yán)格要求，主要適用于油、水等不含雜質(zhì)的介質(zhì)，石灰石粉非常容易導(dǎo)致動靜密封

10、面的磨損。螺旋密封要求密封結(jié)構(gòu)必須產(chǎn)生與輸送介質(zhì)相同壓力的平衡壓頭，而給料機(jī)中輸送的為風(fēng)粉混合物，顯然不符合要求。 波紋管式密封一般適用于往復(fù)式運動， 對于旋轉(zhuǎn)式不適合。（二）改造方案。綜合以上分析，現(xiàn)有動密封形式不能滿 足給料機(jī)的密封要求，必須采用新型的密封方案，現(xiàn)介紹如下。1. 保留原有盤根。2. 將填料函與軸承端蓋封閉（見圖2），改為全封閉式密封艙。圖2改造后的石灰石螺旋給料機(jī)端座密封示意圖3. 在密封艙內(nèi)加注二硫化鉬潤滑脂。（三）改造效果。改進(jìn)后的螺旋給料機(jī)至今已投用近兩年時間，未發(fā)生一次泄漏事故，現(xiàn)場使用完全滿足要求，軸承運行正常。（四）改造原理。總而言之，該石灰石螺旋給料機(jī)密封系 統(tǒng)的改造原理可以歸納為以下三個方面。1. 石灰石粉向外泄漏的主要原因是給料機(jī)正壓運行，石灰石粉有向外泄漏的趨勢，通過上述方案改造后，密封艙內(nèi)壓力與給料機(jī)內(nèi)壓力相同，消除了造成泄漏的最根本原因。2. 保留原有盤根目的是為了減小石灰石粉進(jìn)入密封艙的流 通面積，增加阻力。3. 加注潤滑脂的目的主要是考慮少量石灰石粉進(jìn)入密封艙后將與石灰石粉混