摘  要  ZGM133N型中速輥式磨煤機(jī)是昆鋼安寧基地?zé)掕F廠噴煤工序煤粉制備系統(tǒng)的核心設(shè)備，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(tái)時(shí)產(chǎn)量的需求,磨機(jī)傳動(dòng)盤(pán)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(pán)抱死的現(xiàn)象，問(wèn)題的出現(xiàn)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(guò)對(duì)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。改造后不僅有效解決了傳動(dòng)盤(pán)與機(jī)座密封環(huán)頻繁泄漏和擦碰的問(wèn)題,降低了維修費(fèi)用,提高了維護(hù)效率和磨煤機(jī)安全運(yùn)行的可靠性,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(tái)中速磨煤機(jī)，ZGM133N型和ZGM133G型各一臺(tái)，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(wàn)噸，其中ZGM133N型磨機(jī)年制粉能力32萬(wàn)噸，無(wú)備機(jī)。中速磨煤機(jī)對(duì)煤質(zhì)要求高，不適宜磨硬質(zhì)煤，要求煤中無(wú)雜物、鐵器等。適宜磨制無(wú)煙煤、瘦煤、煙煤、少量褐煤。

煉鐵廠噴吹煤來(lái)源十分復(fù)雜，質(zhì)量?jī)?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(chē)運(yùn)輸和混配煤，導(dǎo)致煤中雜物異物多，又無(wú)有效的分揀設(shè)備，堆存場(chǎng)地小、無(wú)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(tái)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(tái)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(pán)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(pán)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)行工藝，密封環(huán)處漏風(fēng)會(huì)抽入大量空氣進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)氧含量升高，如遇火花抽入系統(tǒng)，會(huì)引發(fā)制粉工藝收塵器布袋箱體和煤粉倉(cāng)內(nèi)的煤粉著火，甚至導(dǎo)致煤粉塵爆炸事故的發(fā)生，隱患巨大。

2  磨煤機(jī)傳動(dòng)盤(pán)密封故障原因分析

2.1 磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)構(gòu)造

ZGM133N型磨煤機(jī)傳動(dòng)盤(pán)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，屬于迷宮式密封。生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，傳動(dòng)盤(pán)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)。（圖1）整個(gè)機(jī)座密封環(huán)外徑Φ2 447 mm、內(nèi)徑Φ2 223 mm±0.14 mm、厚度110 mm,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(pán)外壁的設(shè)計(jì)安裝間隙為0.5 mm±0.2 mm，過(guò)大失去密封作用、過(guò)小會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中與機(jī)座密封環(huán)擦碰。

                           圖1  密封環(huán)設(shè)計(jì)圖

2.2 原因分析

磨煤機(jī)傳動(dòng)盤(pán)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(kāi)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≤2 mm及火星從傳動(dòng)盤(pán)部位冒出。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)盤(pán)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(pán)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：

（1） 傳動(dòng)盤(pán)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(pán)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(guò)擋渣環(huán)后，顆粒石子煤已無(wú)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(pán)中部密封止口設(shè)計(jì)安裝間隙2 mm±0.5 mm，擋渣環(huán)高度350 mm、厚度16 mm,傳動(dòng)盤(pán)中部密封止口圓周直徑φ2 610 mm±1.0 mm。擋渣環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)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(pán)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?cè)酱?，不能有效阻止顆粒石子煤通過(guò)，通過(guò)擋渣環(huán)的顆粒石子煤尺寸越來(lái)越大。還形成惡性循環(huán)，劣化加劇。

（2) 磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)間隙過(guò)小

磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)安裝間隙為0.5 mm±0.2 mm，傳動(dòng)盤(pán)最小處圓周直徑Φ2 222 mm、機(jī)座密封環(huán)圓周直徑Φ2 223 mm±0.14 mm；（圖2）磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)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(guò)小。磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)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(zhǎng)年在160 ℃左右，由于熱輻射的原因傳動(dòng)盤(pán)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。

 圖2  機(jī)座密封環(huán)安裝位置圖

(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(lái)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(guò)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(guò)擋渣環(huán)進(jìn)入機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)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(pán)卡塞。

(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(shì)必穿過(guò)擋渣環(huán)進(jìn)入機(jī)座密封環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)之間的間隙；不斷堆積并將密封風(fēng)室填滿。

(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(guò)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(pán)之間的間隙。

3  改造方案

通過(guò)分析，磨煤機(jī)傳動(dòng)盤(pán)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(pán)抱死的主要原因是傳動(dòng)盤(pán)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(pán)間隙過(guò)小導(dǎo)致。因此改造的方向主要是優(yōu)化傳動(dòng)盤(pán)與擋渣環(huán)間的密封型式，有效增大密封環(huán)與傳動(dòng)盤(pán)間隙。通過(guò)對(duì)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。

3.1 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(pán)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(cè)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30 mm、厚度4 mm的扁鋼。利用磨煤機(jī)檢修，打開(kāi)一次風(fēng)室人孔，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(pán)密封止口間的軸向間隙在1 mm～ 1.5 mm，兩者平行度偏差≤0.5 mm，焊接固定。

3.2 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(pán)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(chǎng)實(shí)際測(cè)量制作，整體保證填充物固定后與傳動(dòng) 盤(pán)外壁間仍有0.5 mm間隙。填充物下部用壓板壓實(shí)、螺栓固定。壓板制作為剖分式，便于拆裝。（圖3、圖4）上部適當(dāng)增加傳動(dòng)盤(pán)與機(jī)座密封環(huán)安裝間隙，由0.5 mm±0.2 mm增加到1.5 mm±0.2 mm.改進(jìn)后每月可定時(shí)卸下壓板和填充物，對(duì)上部密封齒進(jìn)行檢查、清理。

                            圖3  密封環(huán)改造圖

 圖4  密封環(huán)改造局部剖視圖

4  改造效果

4.1 運(yùn)行情況對(duì)比

對(duì)磨煤機(jī)機(jī)座密封環(huán)進(jìn)行改造后，傳動(dòng)盤(pán)部位未再發(fā)生漏風(fēng)、漏煤現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)噪音和粉塵有效降低，生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境得到大幅改善；制粉系統(tǒng)漏風(fēng)率降低后，系統(tǒng)氧含量由改造前的10 %下降到8 %以下；傳動(dòng)盤(pán)卡阻和擦碰起火花現(xiàn)象也未在發(fā)生過(guò)，設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)有效抑制；檢修維護(hù)工作量大幅減輕，維護(hù)時(shí)的人員投入由改造前的5人降低為3人即可完成；磨煤機(jī)運(yùn)行更加安全可靠。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

? 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(méi)有進(jìn)行更換，使用情況都還正常；每半年只需拆開(kāi)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。

改造前后對(duì)比，節(jié)省備件材料費(fèi)：

20 000×2×5-100×2×5=199 000元

? 間接經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)座密封環(huán)實(shí)施改造后，降低了更換機(jī)座密封環(huán)過(guò)程中人工支出和檢修成本；克服了傳動(dòng)盤(pán)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≦6 %的安全生產(chǎn)要求和制粉系統(tǒng)運(yùn)行工藝安全創(chuàng)造了有利保證；無(wú)粉塵揚(yáng)塵外溢后生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境也得到大幅改善，絕了因傳動(dòng)盤(pán)卡阻和擦碰起火花被吸入制粉系統(tǒng)后帶來(lái)的重大安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)；最大程度的避免了因傳動(dòng)盤(pán)卡阻造成磨機(jī)電機(jī)、減速機(jī)堵轉(zhuǎn)帶來(lái)的重大設(shè)備事故；磨機(jī)電機(jī)、減速機(jī)作為制粉系統(tǒng)的核心設(shè)備，價(jià)格都比較昂貴，同時(shí)還避免了因設(shè)備故障造成的停產(chǎn)等經(jīng)濟(jì)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(chǔ)。

5  結(jié)束語(yǔ)

ZGM133N中速磨煤機(jī)機(jī)座密封系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造，有效解決了傳動(dòng)盤(pán)與機(jī)座密封環(huán)頻繁泄漏和擦碰的問(wèn)題,消除了重大安全生產(chǎn)隱患。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。

參考資料

[1] 北京電力設(shè)備總廠，ZGM133N型中速輥式磨煤機(jī)使用說(shuō)明書(shū)，2011

[2] 北京電力設(shè)備總廠，ZGM133N型中速輥式磨煤機(jī)安裝圖冊(cè)，2011

[3]金艷娟，高爐噴煤技術(shù)，冶金工業(yè)出版社，2005

[4]湯清華等編著，高爐噴煤知識(shí)問(wèn)答，冶金工業(yè)出版社，2016