ZGM133N型中速輥式磨煤機(jī)機(jī)座密封改造實(shí)踐

李智勇　王強(qiáng)

（昆鋼煉鐵廠）

摘　要：昆鋼安寧基地?zé)掕F廠噴煤工序煤粉制備系統(tǒng)使用的是北京電力設(shè)備總廠2011年生產(chǎn)的ZGM133N型中速輥式磨煤機(jī)，投運(yùn)前期設(shè)備運(yùn)行一直很穩(wěn)定，隨著磨煤機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間的增加、原料條件的惡化、提高臺時(shí)產(chǎn)量的需求,磨機(jī)傳動(dòng)盤與機(jī)座密封環(huán)部位頻繁發(fā)生漏風(fēng)、漏煤的情況,甚至出現(xiàn)局部擦碰冒火花和傳動(dòng)盤抱死的現(xiàn)象，因點(diǎn)巡檢發(fā)現(xiàn)及時(shí)緊急停機(jī)，未釀成事故；但問題的出現(xiàn)已嚴(yán)重影響磨煤機(jī)的安全運(yùn)行和制粉系統(tǒng)的生產(chǎn)安全。通過對磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，在部分保留原迷宮密封的基礎(chǔ)上增加了一定厚度的軟密封。通過改造有效解決了傳動(dòng)盤與機(jī)座密封環(huán)頻繁泄漏和擦碰等問題,不僅降低了維護(hù)費(fèi)用,還提高了維護(hù)效率，提高了磨煤機(jī)安全運(yùn)行的穩(wěn)定性,極大保證了制粉系統(tǒng)生產(chǎn)的工藝安全。

關(guān)鍵詞：ZGM133N中速輥式磨煤機(jī)；制粉系統(tǒng)；機(jī)座密封；迷宮密封；氧含量

1　設(shè)備概況

安寧基地?zé)掕F廠噴煤制粉系統(tǒng)現(xiàn)有兩臺中速磨煤機(jī)，ZGM133N型和ZGM133G型各一臺，均由北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)。ZGM133N型磨機(jī)2012年投運(yùn)，ZGM133G型2020年投運(yùn)；年總制粉能力66萬噸，其中ZGM133N型磨機(jī)年制粉能力32萬噸，無備機(jī)。中速磨煤機(jī)對煤質(zhì)要求高，不適宜磨硬質(zhì)煤，要求煤中無雜物、鐵器等。適宜磨制無煙煤、瘦煤、煙煤、少量褐煤。

2　存在的問題

煉鐵廠噴吹煤來源十分復(fù)雜，質(zhì)量優(yōu)劣不一，受煤種多、煤質(zhì)雜、可磨性低、水份重，加之前期多為汽車運(yùn)輸和混配煤，導(dǎo)致煤中雜物異物多，又無有效的分揀設(shè)備，堆存場地小、無充分的晾曬風(fēng)干時(shí)間等因素影響，磨煤機(jī)產(chǎn)能亦受到嚴(yán)重制約。2020年以前單臺磨機(jī)保高爐生產(chǎn)期間，經(jīng)常出現(xiàn)制粉量趕不上噴煤量，生產(chǎn)壓力大，導(dǎo)致趕產(chǎn)量的情況，設(shè)備磨損加劇，維護(hù)時(shí)間不足；工藝參數(shù)把控不到位，運(yùn)行時(shí)間的增加；加之原料條件的惡化、提高臺時(shí)產(chǎn)量的需求等因素疊加,導(dǎo)致磨機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤部位頻繁出現(xiàn)漏風(fēng)、后期進(jìn)一步出現(xiàn)漏煤的情況，有時(shí)甚至出現(xiàn)密封環(huán)邊緣與傳動(dòng)盤擦碰局部發(fā)紅冒火星的現(xiàn)象。因噴煤制粉系統(tǒng)屬負(fù)壓運(yùn)行系統(tǒng)，密封環(huán)處漏風(fēng)會(huì)抽入大量空氣進(jìn)系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)氧含量升高，如遇火花抽入系統(tǒng)，則無異于給系統(tǒng)埋下了不定時(shí)炸彈，隱患巨大。

3　磨煤機(jī)傳動(dòng)盤密封故障原因分析

3.1 磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)構(gòu)造

ZGM133N型磨煤機(jī)傳動(dòng)盤密封是依靠機(jī)座密封環(huán)內(nèi)圈上依次排列均勻分布呈鋸齒形結(jié)構(gòu)的環(huán)行密封齒來實(shí)現(xiàn)的，屬于迷宮式密封。生產(chǎn)運(yùn)行過程中，傳動(dòng)盤處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，機(jī)座密封環(huán)與磨機(jī)機(jī)座固定在一起呈靜止?fàn)顟B(tài)。整個(gè)機(jī)座密封環(huán)外徑Φ2447mm、內(nèi)徑Φ2223±0.14mm、厚度110mm（結(jié)構(gòu)如圖一）,在沿機(jī)座密封環(huán)的軸線上分布著呈鋸齒形結(jié)構(gòu)的16條齒槽。機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤外壁的設(shè)計(jì)安裝間隙為0.5±0.2mm，過大失去密封作用、過小會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)盤在旋轉(zhuǎn)過程中與機(jī)座密封環(huán)擦碰。

圖一 密封環(huán)設(shè)計(jì)圖

3.2 原因分析

磨煤機(jī)傳動(dòng)盤密封環(huán)初期泄漏時(shí)，只是輕微漏風(fēng)并伴隨有氣流的嘯叫聲，慢慢開始出現(xiàn)粉末狀煤粉溢出，最終發(fā)展到小顆粒煤粒、礦粒直徑≤2mm及火星從傳動(dòng)盤部位冒出。通過對傳動(dòng)盤和機(jī)座密封環(huán)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況進(jìn)行分析，判斷磨煤機(jī)傳動(dòng)盤機(jī)座密封環(huán)出現(xiàn)泄漏、擦碰、卡阻抱死主要有以下原因：

3.2.1 傳動(dòng)盤與擋渣環(huán)間的密封型式存在設(shè)計(jì)缺陷

磨煤機(jī)在機(jī)座內(nèi)側(cè)與傳動(dòng)盤中部間設(shè)有擋渣環(huán)，擋渣環(huán)是阻擋顆粒石子煤進(jìn)入機(jī)座密封環(huán)的第一道防線。穿過擋渣環(huán)后，顆粒石子煤已無向外排出的通道，不可避免的會(huì)在機(jī)座密封室內(nèi)形成堆積。

擋渣環(huán)與傳動(dòng)盤中部密封止口設(shè)計(jì)安裝間隙2±0.5mm，擋渣環(huán)高度350mm、厚度16mm,，傳動(dòng)盤中部密封止口圓周直徑φ2610±1.0mm。擋渣環(huán)與傳動(dòng)盤中部密封止口間隙在設(shè)計(jì)和理論上是能夠保證的，但實(shí)際生產(chǎn)中擋渣環(huán)與傳動(dòng)盤密封止口之間的間隙隨著運(yùn)行時(shí)間的增加、卡塞石子煤的原因間隙會(huì)越變越大，不能有效阻止顆粒石子煤通過，通過擋渣環(huán)的顆粒石子煤尺寸越來越大。還形成惡性循環(huán)，劣化加劇。

圖二 磨煤機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤間隙過小

磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤的設(shè)計(jì) 安裝間隙為0.5±0.2mm，傳動(dòng)盤最小處圓周直徑Φ2222mm、機(jī)座密封環(huán)圓周直徑Φ2223±0.14mm（如圖二）；磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤間隙在理論上是能夠保證的，但這兩個(gè)工件因單體尺寸大，在加工、運(yùn)輸、安裝中都不可避免的會(huì)出現(xiàn)偏差、變形，設(shè)計(jì)配合間隙又過小。磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤的同心度在實(shí)際裝配中也是很難控制的參數(shù)之一，不同心兩者不可避免的會(huì) 擦碰。加之為磨制合格的煤粉，磨煤機(jī)運(yùn)行工況下一次風(fēng)室溫度基本穩(wěn)定在300℃左右，機(jī)座密封環(huán)工作溫度長年在160℃左右，由于熱輻射的原因傳動(dòng)盤工作溫度也能達(dá)到70～80℃，考慮金屬膨脹系數(shù)的原因，密封間隙進(jìn)一步縮小。

3.2.3 煤種多煤質(zhì)差

由于噴吹煤價(jià)格的不斷攀升和追求噴吹經(jīng)濟(jì)效益最大化，不得不尋找質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的煤種部分替代噴吹煤，造成近年來噴吹煤煤質(zhì)不斷下降。煤種多煤質(zhì)差、可磨性指數(shù)低。磨煤機(jī)在運(yùn)行過程中，排渣量明顯增加。由于一次風(fēng)室空間有限，如果排渣不及時(shí)，煤渣堆積后不可避免的會(huì)穿過擋渣環(huán)進(jìn)入機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤之間的間隙，密封風(fēng)室內(nèi)煤渣堆積到一定程度，最終造成密封環(huán)破壞，傳動(dòng)盤卡塞。

3.2.4 運(yùn)行中刮板脫落

根據(jù)日常運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，刮板間隙調(diào)整不當(dāng)或刮板磨損后未及時(shí)進(jìn)行更換都會(huì)導(dǎo)致刮渣效果變差，在煤渣量較大時(shí)更會(huì)加劇刮渣板的磨損，甚至脫落。刮渣板脫落后，大量煤渣堆積在一次風(fēng)室，一次風(fēng)室塞滿后煤渣勢必穿過擋渣環(huán)進(jìn)入機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤之間的間隙；不斷堆積并將密封風(fēng)室填滿。

3.2.5 運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)

因現(xiàn)有制粉工藝屬于負(fù)壓運(yùn)行系統(tǒng)，煤粉顆粒在磨煤機(jī)內(nèi)部由下而上向上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力完全依靠主排風(fēng)機(jī)抽力形成的負(fù)壓，在制粉系統(tǒng)啟停機(jī)操作和磨機(jī)運(yùn)行過程中，每當(dāng)工藝參數(shù)控制不當(dāng)，就會(huì)造成磨煤機(jī)堵塞，導(dǎo)致一次風(fēng)室、密封風(fēng)室全部被煤充滿，煤粒不可避免的進(jìn)入機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤之間的間隙。

4　改造方案

通過分析，認(rèn)為磨煤機(jī)傳動(dòng)盤與機(jī)座密封環(huán)部位頻繁出現(xiàn)漏風(fēng)、漏粉、擦碰、傳動(dòng)盤抱死的主要原因是傳動(dòng)盤與擋渣環(huán)間的密封型式存在設(shè)計(jì)缺陷和磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤間隙過小導(dǎo)致。因此改造的方向主要是優(yōu)化傳動(dòng)盤與擋渣環(huán)間的密封型式，想辦法有效增大密封環(huán)與傳動(dòng)盤間隙。通過對擋渣環(huán)、機(jī)座密封環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出如下改造方案。

4.1 擋渣環(huán)上部增加密封護(hù)板

擋渣環(huán)上部增加密封護(hù)板，可有效防止擋渣環(huán)與傳動(dòng)盤密封止口因磨損間隙增大后，阻擋顆粒煤進(jìn)入密封風(fēng)室。根據(jù)圖紙尺寸和實(shí)際測繪，確定護(hù)板尺寸，沿?fù)踉h(huán)圓周環(huán)形分布，材料采用寬度30mm、厚度4mm的扁鋼。利用磨煤機(jī)檢修，打開一次風(fēng)室入孔，將密封護(hù)板貼合在擋渣環(huán)外壁上，調(diào)整護(hù)板與傳動(dòng)盤密封止口間的軸向間隙在1～ 1.5mm，兩者平行度偏差≤0.5mm，焊接固定。

4.2 機(jī)座密封環(huán)改造

在延用原迷宮密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，保留一半密封齒；減少一半密封齒并將該部位制作成空腔，用軟材料羊毛氈做內(nèi)部填充，為防止羊毛氈與傳動(dòng)盤擦碰后沿圓周運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為V型燕尾槽，羊毛氈寬度尺寸根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量制作，整體保證填充物固定后與傳動(dòng) 盤外壁間仍有0.5mm間隙。填充物下部用壓板壓實(shí)、螺栓固定。（如圖三、圖四）壓板制作為剖分式，便于拆裝。上部適當(dāng)增加傳動(dòng)盤與機(jī)座密封環(huán)安裝間隙，由0.5±0.2mm增加到1.5±0.2mm.改進(jìn)后每月可定時(shí)卸下壓板和填充物，對上部密封齒進(jìn)行檢查、清理。

圖三 密封環(huán)和壓板改造圖

圖四 密封環(huán)改造圖

5　改造效果

5.1 運(yùn)行情況對比

對磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)進(jìn)行改造后，傳動(dòng)盤部位在再發(fā)生漏風(fēng)、漏煤現(xiàn)象，傳動(dòng)盤卡阻和擦碰起火花現(xiàn)象也未在發(fā)生過，設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及檢修維護(hù)工作量大幅減小，磨煤機(jī)運(yùn)行更加安全、可靠。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

5.2.1直接經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)座密封環(huán)未改造前的使用壽命根據(jù)廠家提供的使用標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際使用情況，基本使用每半年需進(jìn)行更換，每年需更換2套。密封環(huán)價(jià)格/套。機(jī)座密封環(huán)自改造后，迄今為止已5年沒有進(jìn)行更換，使用情況都還正常；每半年只需拆開壓板檢查清理密封齒和更換密封填料，每次更換密封填料的成本約100元。前后對比：節(jié)省備件材料費(fèi)20000×2×5-100×2×5=199000元，還降低了機(jī)座密封環(huán)更換過程中的大量人工支出和檢修成本。

5.2.2間接經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)座密封環(huán)實(shí)施改造后，有效克服了傳動(dòng)盤部位的漏風(fēng)、漏粉現(xiàn)象，為降低制粉系統(tǒng)氧含量并達(dá)到