汪青云

摘 ?要：近年來，脫硫機(jī)械設(shè)備在電力行業(yè)、化工行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，取得了較好的脫硫效果。該文針對(duì)脫硫機(jī)械設(shè)備中存在的密封性能差的問題，提出改進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)提高脫硫機(jī)械設(shè)備的使用壽命、改善脫硫效果有著非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：脫硫機(jī)械設(shè)備 ?密封性能 ?設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TK224 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（b）-0048-02

近年來，隨著低碳環(huán)保理念的不斷深入人心，如何節(jié)能減排、降低污染成為工業(yè)領(lǐng)域所共同關(guān)心的話題。煤炭是我國重要的能源，由于我國煤炭中含有硫的比例較高，導(dǎo)致煤炭燃燒產(chǎn)生大量的二氧化硫（SO2）。而硫是各類化工產(chǎn)品中重要的污染源，二氧化硫（SO2）對(duì)生態(tài)環(huán)境造成惡劣的破壞。目前，脫硫機(jī)械設(shè)備在各類鋼鐵企業(yè)、工礦企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，主要工藝有石膏法、噴霧干燥法、煙氣脫硫等。然而，部分脫硫機(jī)械設(shè)備在使用中逐漸暴露了一些問題，如密封系統(tǒng)發(fā)生故障等問題。該文以煙氣脫硫機(jī)械設(shè)備為例，對(duì)脫硫機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，為脫硫機(jī)械設(shè)備的改良設(shè)計(jì)提供有益的思路。

1 ?脫硫機(jī)械設(shè)備發(fā)生泄漏原因分析

作為一種廣泛應(yīng)用的脫硫設(shè)備，煙氣脫硫設(shè)備具有較好的脫硫效果和較低的成本。然而，改類設(shè)備最常見的故障之一為礦粉泄漏，即密封系統(tǒng)發(fā)生故障。該故障的發(fā)生一般是由于零件損壞、加工精度、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素有關(guān)。此外，如若密封兩側(cè)存在壓力差，也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)縫隙而導(dǎo)致礦粉泄漏。

一般而言，脫硫機(jī)械設(shè)備的密封設(shè)計(jì)常采用混以石墨粉的油浸石棉進(jìn)行填料。這種填料不會(huì)腐蝕密封面，填料經(jīng)過擠壓會(huì)產(chǎn)生一層油膜附著在軸表面上，產(chǎn)生較好的潤滑性，此方案具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和浮動(dòng)彈性，因此得到了廣泛的應(yīng)用。然而，該設(shè)備在長期應(yīng)用中，會(huì)因?yàn)橐韵略驅(qū)е旅摿驒C(jī)械設(shè)備發(fā)生泄漏而出現(xiàn)故障。

1.1 無法長期保持良好的潤滑特性

設(shè)備在長期工作中，石棉纖維中含有的油逐漸耗盡，導(dǎo)致油膜最終中斷，使得填料與軸之間再無潤滑作用，進(jìn)而導(dǎo)致填料與軸之間發(fā)生直接摩擦，繼而導(dǎo)致軸承發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至引起火災(zāi)。且礦粉在與軸表面接觸時(shí)也發(fā)生摩擦，進(jìn)一步加大了對(duì)軸的損傷，還會(huì)因礦粉的泄漏造成空氣污染，對(duì)操作人員的身體造成傷害。

1.2 填料無法保持恰當(dāng)?shù)膲壕o

在添加填料時(shí)，若壓得過緊會(huì)進(jìn)一步加重軸的磨損，縮短軸的使用壽命;壓得過松則無法達(dá)到密封的效果。因此，在進(jìn)行填料添加時(shí)，松緊程度難以準(zhǔn)確把握，一般依靠技術(shù)人員的現(xiàn)場操作和維護(hù)。在實(shí)際工作中，一般均讓填料處于偏緊的狀態(tài)。然而，壓緊的填料在軸的方向受力是無法均勻的，臨近壓蓋端的受力最大，非常容易導(dǎo)致此處的軸頸部發(fā)生快速磨損。

1.3 填料磨損較大，需要隨時(shí)留意，如有發(fā)現(xiàn)損毀應(yīng)立即更換

在設(shè)備的長期運(yùn)行下，填料會(huì)因磨損而導(dǎo)致體積減小、壓緊力降低，且其中浸漬的潤滑油也會(huì)損耗殆盡，若不及時(shí)更換會(huì)發(fā)生泄漏。因此需要技術(shù)人員定期檢查填料狀態(tài)，并及時(shí)更換損毀的填料，而這也會(huì)導(dǎo)致成本上升。

1.4 軸表面在長期運(yùn)行中會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕而導(dǎo)致磨損

軸一般采用不銹鋼材質(zhì)，填料中所含有的石墨粉在與不銹鋼的長期接觸中會(huì)逐漸發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致不銹鋼軸表面逐漸被溶解，使得軸表面變得粗糙，進(jìn)一步加速軸的磨損，導(dǎo)致泄漏的發(fā)生。

2 ?改進(jìn)的脫硫機(jī)械設(shè)備密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過上述分析可見，在脫硫機(jī)械設(shè)備的礦粉輸送環(huán)節(jié)中，采用密封填料的結(jié)構(gòu)效果不是很好，易發(fā)生泄漏現(xiàn)象，給煙氣排放、空氣污染造成了惡劣效果。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)脫硫機(jī)械設(shè)備的改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高密封效果。

2.1 設(shè)計(jì)思路

在原有的脫硫機(jī)械設(shè)備的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于礦粉較為細(xì)膩，如若填料與軸發(fā)生磨損等因素就會(huì)導(dǎo)致粉塵泄漏。因此，在進(jìn)行密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：（1）減少粉塵與軸的密封面直接接觸的機(jī)會(huì)，減少對(duì)軸表面的磨損。（2）消除或盡量減輕軸頸部對(duì)礦粉的壓力，降低礦粉向機(jī)殼處移動(dòng)的動(dòng)力。（3）結(jié)構(gòu)簡單，易于技術(shù)人員的操作、維護(hù)和檢修。

2.2 密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照螺旋密封理論和“迷宮”密封理論來進(jìn)行設(shè)計(jì)。按照類似穿越“迷宮”的設(shè)計(jì)，將不銹鋼嵌入到壓蓋的狹槽中，同時(shí)在螺旋密封軸上開設(shè)螺旋槽，達(dá)到迷宮螺旋封鎖、避免礦粉泄漏的目的。

2.2.1 螺旋密封理論

在密封的軸表面設(shè)計(jì)一道螺旋槽，密封的孔設(shè)計(jì)為光表面，螺旋槽的齒是連續(xù)的。通過螺旋槽的介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)會(huì)因齒而發(fā)生改變，而作為推進(jìn)裝置的螺旋槽會(huì)與介質(zhì)產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，并形成泵送壓頭，與被密封的介質(zhì)產(chǎn)生的壓力實(shí)現(xiàn)平衡，以實(shí)現(xiàn)密封的效果。螺旋密封的間隙要求越小越好，越小則密封性能越好。同時(shí)，為了減少摩擦和磨損的發(fā)生，還可在密封孔上涂上一層石墨。

2.2.2 “迷宮”密封理論

在轉(zhuǎn)軸的周圍，設(shè)計(jì)若干個(gè)順序排列的環(huán)形密封齒，齒與齒之間會(huì)形成節(jié)流間隙以及膨脹空間。當(dāng)被密封的介質(zhì)通過時(shí)會(huì)遇到密封齒時(shí)，介質(zhì)會(huì)有類似穿越曲折“迷宮”而產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)阻漏的目標(biāo)。

2.2.3 ?改進(jìn)的密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

（1）該密封結(jié)構(gòu)緊湊，能夠有效地節(jié)約空間，即使在軸承空間較小的場合也能得到靈活的安裝和應(yīng)用。

（2）該密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較好的穩(wěn)定性、可靠性，能適用于化工、鋼鐵等不同行業(yè)的脫硫場景。

（3）該密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、靈活，制作簡單，機(jī)械加工容易，采用Q-235級(jí)鋼即可順利加工和應(yīng)用，也方便技術(shù)人員進(jìn)行操作維護(hù)。

（4）該設(shè)計(jì)中，壓蓋在螺釘?shù)目刂葡码S著軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，壓蓋中的填料與軸一起發(fā)生運(yùn)動(dòng)，兩者處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。如若礦粉滲入壓蓋，由于填料與軸之間是相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，不存在空隙，因此礦粉不會(huì)發(fā)生泄漏，也不會(huì)對(duì)軸表面造成磨損。

（5）壓蓋和填料盒之間的填料的壓緊程度可由緊定螺絲控制和調(diào)整，如若礦粉發(fā)生泄漏，則只會(huì)在填料和壓蓋槽面發(fā)生輕微的磨損。

此外，該設(shè)計(jì)成本較低，不會(huì)增加脫硫機(jī)械設(shè)備的整體成本，能有效幫助工礦企業(yè)節(jié)約成本。

3 ?結(jié)語

當(dāng)前，脫硫機(jī)械設(shè)備在礦山企業(yè)、化工企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，對(duì)環(huán)境保護(hù)發(fā)揮了重要的作用。如何保障脫硫機(jī)械設(shè)備的良好運(yùn)行，提高運(yùn)行效率是技術(shù)人員非常關(guān)心的話題。針對(duì)脫硫機(jī)械設(shè)備中存在的密封性能不佳的不足，對(duì)原有的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提高密封效果，減少操作環(huán)境中的粉塵，改善員工的操作環(huán)境，減輕對(duì)員工的身體傷害，對(duì)提高脫硫機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率有著非常重要的作用。

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