李智勇 王強
（昆鋼煉鐵廠）
摘 要：昆鋼安寧基地煉鐵廠噴煤工序煤粉制備系統(tǒng)使用的是北京電力設備總廠2011年生產(chǎn)的ZGM133N型中速輥式磨煤機，投運前期設備運行一直很穩(wěn)定，隨著磨煤機累計運行時間的增加、原料條件的惡化、提高臺時產(chǎn)量的需求,磨機傳動盤與機座密封環(huán)部位頻繁發(fā)生漏風、漏煤的情況,甚至出現(xiàn)局部擦碰冒火花和傳動盤抱死的現(xiàn)象，因點巡檢發(fā)現(xiàn)及時緊急停機，未釀成事故；但問題的出現(xiàn)已嚴重影響磨煤機的安全運行和制粉系統(tǒng)的生產(chǎn)安全。通過對磨煤機機座密封環(huán)的結構進行改造，在部分保留原迷宮密封的基礎上增加了一定厚度的軟密封。通過改造有效解決了傳動盤與機座密封環(huán)頻繁泄漏和擦碰等問題,不僅降低了維護費用,還提高了維護效率，提高了磨煤機安全運行的穩(wěn)定性,極大保證了制粉系統(tǒng)生產(chǎn)的工藝安全。
關鍵詞：ZGM133N中速輥式磨煤機；制粉系統(tǒng)；機座密封；迷宮密封；氧含量
1 設備概況
安寧基地煉鐵廠噴煤制粉系統(tǒng)現(xiàn)有兩臺中速磨煤機，ZGM133N型和ZGM133G型各一臺，均由北京電力設備總廠生產(chǎn)。ZGM133N型磨機2012年投運，ZGM133G型2020年投運；年總制粉能力66萬噸，其中ZGM133N型磨機年制粉能力32萬噸，無備機。中速磨煤機對煤質(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輸和混配煤，導致煤中雜物異物多，又無有效的分揀設備，堆存場地小、無充分的晾曬風干時間等因素影響，磨煤機產(chǎn)能亦受到嚴重制約。2020年以前單臺磨機保高爐生產(chǎn)期間，經(jīng)常出現(xiàn)制粉量趕不上噴煤量，生產(chǎn)壓力大，導致趕產(chǎn)量的情況，設備磨損加劇，維護時間不足；工藝參數(shù)把控不到位，運行時間的增加；加之原料條件的惡化、提高臺時產(chǎn)量的需求等因素疊加,導致磨機機座密封環(huán)與傳動盤部位頻繁出現(xiàn)漏風、后期進一步出現(xiàn)漏煤的情況，有時甚至出現(xiàn)密封環(huán)邊緣與傳動盤擦碰局部發(fā)紅冒火星的現(xiàn)象。因噴煤制粉系統(tǒng)屬負壓運行系統(tǒng)，密封環(huán)處漏風會抽入大量空氣進系統(tǒng)，導致系統(tǒng)氧含量升高，如遇火花抽入系統(tǒng)，則無異于給系統(tǒng)埋下了不定時炸彈，隱患巨大。
3 磨煤機傳動盤密封故障原因分析
3.1 磨煤機機座密封環(huán)構造
ZGM133N型磨煤機傳動盤密封是依靠機座密封環(huán)內(nèi)圈上依次排列均勻分布呈鋸齒形結構的環(huán)行密封齒來實現(xiàn)的，屬于迷宮式密封。生產(chǎn)運行過程中，傳動盤處于旋轉(zhuǎn)運動狀態(tài)，機座密封環(huán)與磨機機座固定在一起呈靜止狀態(tài)。整個機座密封環(huán)外徑Φ2447mm、內(nèi)徑Φ2223±0.14mm、厚度110mm（結構如圖一）,在沿機座密封環(huán)的軸線上分布著呈鋸齒形結構的16條齒槽。機座密封環(huán)與傳動盤外壁的設計安裝間隙為0.5±0.2mm，過大失去密封作用、過小會導致傳動盤在旋轉(zhuǎn)過程中與機座密封環(huán)擦碰。
圖一 密封環(huán)設計圖
3.2 原因分析
磨煤機傳動盤密封環(huán)初期泄漏時，只是輕微漏風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及火星從傳動盤部位冒出。通過對傳動盤和機座密封環(huán)結構及運行情況進行分析，判斷磨煤機傳動盤機座密封環(huán)出現(xiàn)泄漏、擦碰、卡阻抱死主要有以下原因：
3.2.1 傳動盤與擋渣環(huán)間的密封型式存在設計缺陷
磨煤機在機座內(nèi)側與傳動盤中部間設有擋渣環(huán)，擋渣環(huán)是阻擋顆粒石子煤進入機座密封環(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，不可避免的會在機座密封室內(nèi)形成堆積。
擋渣環(huán)與傳動盤中部密封止口設計安裝間隙2±0.5mm，擋渣環(huán)高度350mm、厚度16mm,，傳動盤中部密封止口圓周直徑φ2610±1.0mm。擋渣環(huán)與傳動盤中部密封止口間隙在設計和理論上是能夠保證的，但實際生產(chǎn)中擋渣環(huán)與傳動盤密封止口之間的間隙隨著運行時間的增加、卡塞石子煤的原因間隙會越變越大，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 磨煤機機座結構圖
3.2.2 磨煤機機座密封環(huán)與傳動盤間隙過小
磨煤機機座密封環(huán)與傳動盤的設計 安裝間隙為0.5±0.2mm，傳動盤最小處圓周直徑Φ2222mm、機座密封環(huán)圓周直徑Φ2223±0.14mm（如圖二）；磨煤機機座密封環(huán)與傳動盤間隙在理論上是能夠保證的，但這兩個工件因單體尺寸大，在加工、運輸、安裝中都不可避免的會出現(xiàn)偏差、變形，設計配合間隙又過小。磨煤機機座密封環(huán)與傳動盤的同心度在實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 擦碰。加之為磨制合格的煤粉，磨煤機運行工況下一次風室溫度基本穩(wěn)定在300℃左右，機座密封環(huán)工作溫度長年在160℃左右，由于熱輻射的原因傳動盤工作溫度也能達到70～80℃，考慮金屬膨脹系數(shù)的原因，密封間隙進一步縮小。
3.2.3 煤種多煤質(zhì)差
由于噴吹煤價格的不斷攀升和追求噴吹經(jīng)濟效益最大化，不得不尋找質(zhì)優(yōu)價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。磨煤機在運行過程中，排渣量明顯增加。由于一次風室空間有限，如果排渣不及時，煤渣堆積后不可避免的會穿過擋渣環(huán)進入機座密封環(huán)與傳動盤之間的間隙，密封風室內(nèi)煤渣堆積到一定程度，最終造成密封環(huán)破壞，傳動盤卡塞。
3.2.4 運行中刮板脫落
根據(jù)日常運行經(jīng)驗，刮板間隙調(diào)整不當或刮板磨損后未及時進行更換都會導致刮渣效果變差，在煤渣量較大時更會加劇刮渣板的磨損，甚至脫落。刮渣板脫落后，大量煤渣堆積在一次風室，一次風室塞滿后煤渣勢必穿過擋渣環(huán)進入機座密封環(huán)與傳動盤之間的間隙；不斷堆積并將密封風室填滿。
3.2.5 運行調(diào)整不當
因現(xiàn)有制粉工藝屬于負壓運行系統(tǒng)，煤粉顆粒在磨煤機內(nèi)部由下而上向上運動的動力完全依靠主排風機抽力形成的負壓，在制粉系統(tǒng)啟停機操作和磨機運行過程中，每當工藝參數(shù)控制不當，就會造成磨煤機堵塞，導致一次風室、密封風室全部被煤充滿，煤粒不可避免的進入機座密封環(huán)與傳動盤之間的間隙。
4 改造方案
通過分析，認為磨煤機傳動盤與機座密封環(huán)部位頻繁出現(xiàn)漏風、漏粉、擦碰、傳動盤抱死的主要原因是傳動盤與擋渣環(huán)間的密封型式存在設計缺陷和磨煤機機座密封環(huán)與傳動盤間隙過小導致。因此改造的方向主要是優(yōu)化傳動盤與擋渣環(huán)間的密封型式，想辦法有效增大密封環(huán)與傳動盤間隙。通過對擋渣環(huán)、機座密封環(huán)結構進行分析，提出如下改造方案。
4.1 擋渣環(huán)上部增加密封護板
擋渣環(huán)上部增加密封護板，可有效防止擋渣環(huán)與傳動盤密封止口因磨損間隙增大后，阻擋顆粒煤進入密封風室。根據(jù)圖紙尺寸和實際測繪，確定護板尺寸，沿擋渣環(huán)圓周環(huán)形分布，材料采用寬度30mm、厚度4mm的扁鋼。利用磨煤機檢修，打開一次風室入孔，將密封護板貼合在擋渣環(huán)外壁上，調(diào)整護板與傳動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 機座密封環(huán)改造
在延用原迷宮密封結構的基礎上，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盤擦碰后沿圓周運動，結構設計為V型燕尾槽，羊毛氈寬度尺寸根據(jù)現(xiàn)場實際測量制作，整體保證填充物固定后與傳動 盤外壁間仍有0.5mm間隙。填充物下部用壓板壓實、螺栓固定。（如圖三、圖四）壓板制作為剖分式，便于拆裝。上部適當增加傳動盤與機座密封環(huán)安裝間隙，由0.5±0.2mm增加到1.5±0.2mm.改進后每月可定時卸下壓板和填充物，對上部密封齒進行檢查、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 運行情況對比
對磨煤機機座密封環(huán)進行改造后，傳動盤部位在再發(fā)生漏風、漏煤現(xiàn)象，傳動盤卡阻和擦碰起火花現(xiàn)象也未在發(fā)生過，設備運行風險及檢修維護工作量大幅減小，磨煤機運行更加安全、可靠。
5.2 經(jīng)濟效益
5.2.1直接經(jīng)濟效益
機座密封環(huán)未改造前的使用壽命根據(jù)廠家提供的使用標準和實際使用情況，基本使用每半年需進行更換，每年需更換2套。密封環(huán)價格/套。機座密封環(huán)自改造后，迄今為止已5年沒有進行更換，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20000×2×5-100×2×5=199000元，還降低了機座密封環(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)濟效益
機座密封環(huán)實施改造后，有效克服了傳動盤部位的漏風、漏粉現(xiàn)象，為降低制粉系統(tǒng)氧含量并達到≦6%的安全生產(chǎn)要求和制粉系統(tǒng)運行工藝安全創(chuàng)造了有利保證，無粉塵揚塵外溢后生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境也得到大幅改善。杜絕了因傳動盤卡阻和擦碰起火花被吸入制粉系統(tǒng)后帶來的重大安全生產(chǎn)風險，最大程度的避免了因傳動盤卡阻造成磨機電機、減速機堵轉(zhuǎn)帶來的重大設備事故；磨機電機、減速機作為制粉系統(tǒng)的核心設備，單體價值少則七八十萬。同時還避免了因設備故障造成的停產(chǎn)等經(jīng)濟損失，有力保障了高爐噴吹煤粉的供給，為高爐提煤降焦奠定了基礎。
6 結束語
ZGM133N中速磨煤機機座密封系統(tǒng)經(jīng)過改造，有效解決了傳動盤與機座密封環(huán)頻繁泄漏和擦碰的問題,消除了重大安全生產(chǎn)隱患。不僅降低了維護費用,還提高了維護效率，提高了磨煤機安全運行的穩(wěn)定性,極大保證了制粉系統(tǒng)生產(chǎn)的工藝安全。
參考資料
ZGM133N型中速輥式磨煤機使用說明書———————北京電力設備總廠
高爐噴煤技術——————————————————冶金工業(yè)出版社 金艷娟主編
來源：《昆鋼科技》
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