蜂窝密封在高炉煤气透平上的应用.pdf

《蜂窝密封在高炉煤气透平上的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、冶金／矿山通用机械伽、G’，i，llletaIlurgic，Ⅱ』&ffinelndustrl，I西安航天华威化工生物工程有限公司(陕西710075)王艳【摘要】介绍了蜂窝密封的结构与原理，并通过对高炉煤气透平进行技术改造，将原有迷宫密封更换成蜂窝密封，取得良好的改造效果，为蜂窝密封在煤气透平上的广泛应用提供了借鉴。【关键词】煤气透平蜂窝密封改造一、前言高炉煤气余压回收透平装置简称TRT(TopGasPressureRecoveryTurbine)，其是利用高炉炉顶煤气具有的压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机膨胀作功，驱动发

2、电机发电，进行能量回收的一种装置。因其具有良好的经济性、环保性，在各大钢铁公司高炉中有着广泛的应用。鉴于工作介质的特殊性，一旦泄漏，会给设备和人身安全带来严重威胁。因此煤气透平的密封显得尤为关键。基于某钢厂煤气透平的改造过程，对蜂窝密封进行了应用改进。二、密封改造概况某钢厂24高炉煤气透平机组，自2008年投运，运行初期，轴端密封效果较好，基本实现了零泄漏，但随着机组运行时间增长，轴端碳环密封不断磨损，开始发生煤气泄漏，并多次出现CO含量超标，泄漏量甚至达到l000ppm(1ppm=10‘4％，下同)以上(透平机组厂房内)

3、，严重影响机组的安全运行和正常维护。该煤气透平机组，用于2000m3高炉工艺流程，干湿两用型，型号MPLl2．3—286．4／180，介质为高炉煤气，其具体成分见下表。高炉煤气成分机组轴端采用内部拉别令迷宫密封+外部碳环密封组成的两级密封形式。结构如图l所示。拉别令密封，是在转子上镶嵌高低错列的密封齿条，与密封套上的密封槽相配合，形成节流环，使密封介质产生节流效应，以限制泄漏的非接触式动密封，该密封对煤气泄漏有一定阻止作用。碳环密封属于浮动密封的一种，转子在高速旋转时呈旋浮状态，对碳环连续撞击，碳环沿径向滑动，这时靠弹簧的

4、作用，使碳环内环面与轴套外圆面之间间隙始终保持最小有效间隙，实现碳环的有效密封。密封氮H厂}71———一弋l卜—一图1密封结构示意图1、5．碳环密封2．4．拉别令密封3．定子6．发电机7．煤气透平2016年黝钏WWW烹etfi用x罢co簟rn49第6期．10、GIVl冶金／矿山通用机械IGMtnWetallurgit—nl&,tlineIndustrl气以大干被密封煤气20～30kPa压力进行封堵。两级密封结构虽可以较为有效地防止煤气的泄漏，但也存在着一些缺点。一是密封齿易磨损导致密封失效；二是运行中碳环由于存在磨损，使密

5、封间隙逐渐增大；三是碳环材质、加工等方面会直接影响密封效果。随着机组运行时间的增长，密封间隙逐渐增大，煤气开始泄漏，这就需要消耗大量氮气进行密封，运行成本随之增加。鉴于蜂窝密封结构已在汽轮机等透平机械中广泛使用，有着良好的密封效果，因此在该煤气透平改造过程中，对其进行了尝试性应用。三、蜂窝密封简介蜂窝密封早期主要应用于航天领域。由于其良好的密封特性和动力特性，在燃气轮机、汽轮机、飞机发动机等多项领域有着广泛应用。创造了良好的经济效益和社会效益。1．蜂窝密封结构与原理蜂窝密封由镍基耐高温合金蜂窝带与密封环组成，安装在静止密封

6、体上，与相应的转子部件一起构成的密封结构。蜂窝带由内表面为正六面体的蜂窝芯格有规则地排列而成。根据密封环体尺寸，在真空钎焊炉中通过钎焊技术被焊接在母体密封环上。其结构如图2、3所示。23图2蜂窝密封结构1．蜂窝带2．弹簧片3．密封套4．密封环5．转子蜂窝密封为非接触式动密封，其密封机理是利用蜂窝状结构产生很强的涡流和屏障，使得工作介质流经一系列节流齿片与膨胀空腔组成的通道，产生节流、膨胀、降压效应，从而形成很大的阻尼达到阻止工作介质泄漏的密封效果。50伽www．器册：嘶年籼图3蜂窝带2．蜂窝密封特点相比于拉别令密封，蜂窝密

7、封主要有以下特点：1)由于蜂窝密封的特殊结构模式和质地软的特性，蜂窝密封不会伤及所接触的轴径表面，对轴起到良好的保护作用。2)蜂窝带的较软特性，使得蜂窝式密封的安装间隙可以取原标准间隙的下限，密封间隙小，密封效果佳。3)密封性能好。由于它是将原密封的环形腔室改成一个个蜂窝，当量节流膨胀数量、效果增加、增强，加上在蜂窝孔内回旋热能耗散，大大降低泄漏气体的流速，使涡流阻尼作用发挥到极致。4)寿命长。蜂窝式密封的蜂窝带本身非常耐磨，运行寿命长，能够长期保持密封间隙，密封效果有长久性。5)消除气流激振。密封气进入蜂窝后，形成旋流涡

8、状气流又反冲回来有利阻滞泄漏的气流，于是在轴的表面形成一层具有一定刚度的气垫，增强了轴的振动阻尼，削弱轴的振动，对缓冲异常振动具有重要意义。四、煤气透平密封改造方案原煤气透平机组轴端密封采用拉别令迷宫密封+碳环密封。此次改造采用成都爱迪新型蜂窝密封，密封组件TRT-FC自调端密封组件平NASF密封环组件