关于碎煤加压气化炉灰锁上下阀、煤锁下阀密封改造的探讨

摘要：碎煤加压气化装置鲁奇气化炉1978年自德国技术引进，1998年实现国产化，全国各大企业对该技术的引用上，在灰锁上下阀轴密封部分一直沿袭使用填料密封；大唐克旗煤制气、阜新煤制气现已运行和正在安装的加压气化炉均由赛鼎负责设计，灰锁上下阀、煤锁下阀填料均采用碳纤维盘根密封，使用65#气缸油高压滴注润滑，正常运行后需安排每班4名专人日常进行24小时维护检查（按十六台气化炉做人员计划），克旗煤制气试车过程中气化炉因灰锁上下阀、煤锁下阀填料漏造成多次减负荷或停车事故。随着国内机械密封技术的日趋发展，现该部密封已具备使用机械密封的条件。

关键词：碎煤加压气化炉 ； 机械密封；灰锁设备密封

一、盘根密封与机械密封优缺性分析

（一）盘根密封的缺点：

1.对气体的密封性能差，导致易燃，易爆，有毒气体的泄露。存在较多的安全隐患。

2.盘根密封需要及时补充润滑液（灰锁现状）。润滑油进入密封腔体对工艺介质和环境，造成不同程度的污染，费用较大。

3.盘根密封使用寿命短，更换频率高。劳动强度大，需要工作人员经常巡察。

（二）盘根密封的优点：

1.成本低。

2.对粘性介质密封效果好。耐强酸，强碱。

3.适用于固体介质密封。

（三）机械密封的优点（以第三代集装式机械密封为例说明）：

1.对气体液体的密封性能较好。

2.安装方便，整体装入式设计，无需调整。

3.耐高压约6Mpa。

4.带冷却系统的机械密封可耐高温约500度左右。冷却液循环系统会将机封内部温度降至100左右。避免高温对机封内部部件损坏和失效。

5.使用寿命长，一般1—3年。特殊环境条件下几个月或者半年。

（四）机械密封的缺点：

1.机械密封对设备的运行状态有一定要求，如轴的窜动，跳动，振动。

2.一次性投资成本较高。

二、经济性及先进性分析：

（一）灰锁上下阀使用盘根密封现状：

1.人工投入：每班安排4名工人进行检查维护，每班成本约600元，单台单点分担成本25元。

2.润滑油成本，平均每点日消约4.5升，每台炉10点，日耗45升，日消耗成本877.5元； （现在市场价每升19.5元）。

3.盘根消耗：15日加盘根1圈，2个月彻底更换一次，一次约9—12圈。平均月消耗盘根7圈2.8米约5Kg；约2000元左右，日均消耗70元。

4.灰锁填料函位置紧凑，盘根更换拆装困难，维修时间长。

（二）灰锁上下阀更换机械密封试验成功情况预计：

1.一次性投入3.2万元左右，预期寿命6个月。

2.机封更换作业时长不超过4个小时。

（三）综合比较

1.盘根密封一次投入小，劳动强度大。

2.机械密封一次性投入高，检维修方便。

三、灰锁设备改造机械密封方案

（一）机械密封外观图（整体装入式设计）：

1.介质压力3.2Mpa.机械密封设计为双端面集装式结构。端面平衡型设计可承受压力-0.4—6Mpa。

2.高溫400度。机械密封带有循环水冷却系统，循环水对整个机械密封进行冷却，使机械密封内部温度控制在纸150度以下。

3.轴的窜动、跳动、振动。机械密封设计允许轴窜动量为0.5mm，轴的跳动为0.7mm，较宽的密封面设计不受振动影响。

4.机械密封弹簧不与介质接触。弹簧在冷却水的保护下不会使弹簧在高温下失效。弹簧受力方向与工艺介质压力方向一致。腔体内部无工艺介质时压力为0，弹簧压力为3.5Mpa。随着工艺介质的进入压力的增大，弹簧压力也增大。第二端面弹簧压力基本衡定，弹簧压力3.5Mpa，冷却水压力1.0Mpa-4.5Mpa。

5.摆动轴在工艺介质压力下向外窜动时受到外部滑动轴承的定位。摆动轴在工艺介质无压力时，受到机械密封弹簧的压力使摆动轴向里窜动。为解决此问题，在机械密封定位环设计有8个顶丝，顶丝的调整量为0.5mm，使摆动轴向里的窜动量保持在0.5mm以下，此时介质端面弹簧压力约为3Mpa。当工艺介质进入压力上升时，摆动轴回到原来位置，弹簧压缩0.5mm，压力回到3.5Mpa.以此反复工作。

6.机械密封安装与拆卸总共三部分：

第一部分，先安装压盖，压盖从165mm的空隙放入。第二部分，机械密封整体从？180mm的孔中套在轴上压入密封室内。第三部分，剖分式压环装入机械密封和压盖中间。以后更换机械密封时，不用抽轴，在紧急状况下可迅速取出机械密封，急时装入盘根应急。

7.机械密封零部件材质，金属部件为316不锈钢，密封端面为高硬度反应烧结碳化硅，辅助密封圈为耐高压高温水蒸汽全氟醚，压盖和压环材质为45号钢，调质硬度230HB。

四、灰锁上下阀机械密封预期使用效果

1.使用寿命长预期6个月，甚至更长。

2.安装方便，拆卸方便，不需要太多人力，更不需要经常更换，提高生产效率。

3.不需要润滑液。

4.密封效果好。

五、结束语

本文通过对碎煤加压气化炉灰锁上下阀、煤锁下阀密封的实机应用和改造进行探讨，比较各自优缺点进行探讨，在全面考虑设备安全及操作便利的情况下，选择性价比较高的操作方式是未来发展的方向。

参考文献：

[1]现代机械社里手册.第3卷/秦大同，谢里阳主编.北京：化学工业出版社，2011.1.

[2] GB6556-86《机械密封的型式、主要尺寸、材料和识别标志》.

（作者单位：大唐阜新能源化工工程有限公司）