邊東升，聶鵬飛

(河北大唐國(guó)際王灘發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 樂(lè)亭 063611)

新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器在600MW火力電廠的應(yīng)用

邊東升，聶鵬飛

(河北大唐國(guó)際王灘發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 樂(lè)亭 063611)

河北大唐國(guó)際王灘發(fā)電有限責(zé)任公司脫硫裝置中原來(lái)采用的機(jī)械式攪拌器已經(jīng)運(yùn)行4年了，因機(jī)械式攪拌器的軸承和機(jī)械密封容易損壞而導(dǎo)致泄漏，且其維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用都很高，于2010年10月將其更換為磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器，實(shí)現(xiàn)靜密封無(wú)泄漏的要求，且大大降低維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用。該新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器效果顯著且全部為國(guó)有技術(shù)，值得推廣。

石灰石—石膏濕法脫硫；攪拌器；磁力驅(qū)動(dòng)；靜密封；無(wú)泄漏。

1 概述

河北大唐國(guó)際王灘發(fā)電有限責(zé)任公司于2005年7月20日，經(jīng)國(guó)家發(fā)改委以發(fā)改能源[2005]1312號(hào)文核準(zhǔn)立項(xiàng)建設(shè)王灘發(fā)電廠一期工程2×600 MW。一期工程于2004年3月開(kāi)工建設(shè)，2005年12月通過(guò)168小時(shí)試運(yùn)，2006年1月進(jìn)入試生產(chǎn)，與主體工程配套的環(huán)境保護(hù)設(shè)施同時(shí)建成并投入運(yùn)行[1]。

主要污染物是煙氣，工程采取石灰石—石膏濕法脫硫工藝，設(shè)計(jì)脫硫效率為95%，脫硫工藝系統(tǒng)主要包括：石灰石漿液制備系統(tǒng)、SO2吸收氧化系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水排放系統(tǒng)、工藝水體系及排水系統(tǒng)。其他還有除塵設(shè)施，低氮氧化物燃燒器，煙氣自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等措施進(jìn)一步保證環(huán)保效果。

大唐王灘電廠在原脫硫裝置中，為了罐內(nèi)漿液攪拌均勻，防止?jié){液沉淀，在每個(gè)罐壁上安裝了4臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器，轉(zhuǎn)速106 r/min，配用功率：45 kW，攪拌器軸徑φ100，槳葉軸徑φ160，塔徑16.5 m，塔高38 m，漿液高度9 m～10 m。攪拌器在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的傳動(dòng)扭矩為5300 Nm，徑向載荷為68800 N，軸向載荷為17568 N。

本文探討的就是國(guó)產(chǎn)磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器與進(jìn)口機(jī)械密封式攪拌器同時(shí)在大唐王灘電廠脫硫裝置上應(yīng)用，兩種技術(shù)設(shè)備在結(jié)構(gòu)、設(shè)備安裝、運(yùn)行維護(hù)成本、整體造價(jià)及攪拌功能上各自不同特點(diǎn)的對(duì)比。

2 原機(jī)械式攪拌器介紹

機(jī)械式攪拌器的結(jié)構(gòu)

一般機(jī)械式攪拌器是由攪拌器、電機(jī)、釜體法蘭、釜體法蘭蓋、支架、沖洗管、聯(lián)軸器和驅(qū)動(dòng)部件組成。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 原機(jī)械式攪拌器結(jié)構(gòu)

3 磁力驅(qū)動(dòng)原理和磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器

3.1 磁力驅(qū)動(dòng)原理

磁力驅(qū)動(dòng)由內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子組成，外磁轉(zhuǎn)子由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用磁場(chǎng)耦合特性帶動(dòng)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，完成非接觸的力矩傳遞，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子通過(guò)聯(lián)軸器與下軸及攪拌槳聯(lián)成一體，實(shí)現(xiàn)攪拌的目的。

如圖2所示，隔離套與攪拌器腔體是靜密封，漿液都封在隔離套之內(nèi)；外磁轉(zhuǎn)子在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)磁力傳動(dòng)，磁力線透過(guò)隔離套，帶動(dòng)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，最后內(nèi)磁轉(zhuǎn)子帶動(dòng)軸承和葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。簡(jiǎn)單的說(shuō)：就是隔離套不動(dòng)，電機(jī)帶著外磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)，通過(guò)磁力傳動(dòng)的作用，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子就開(kāi)始動(dòng)了。同時(shí)里面的軸承和葉輪也就開(kāi)始動(dòng)了。再結(jié)合材料的選取，泄露和腐蝕可以同時(shí)得到保證。

圖2 磁力驅(qū)動(dòng)原理

隔離是非旋轉(zhuǎn)件，起密封和承壓作用，隔套將內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及介質(zhì)與外磁轉(zhuǎn)子完全隔絕，與釜體構(gòu)成一個(gè)封閉密封腔，使釜內(nèi)介質(zhì)處于完全封閉狀態(tài)，因而可實(shí)現(xiàn)靜密封、耐高壓、無(wú)泄漏的目的。從根本上解決了攪拌過(guò)程中的跑、冒、滴、漏問(wèn)題。

3.2 磁力驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)

⑴無(wú)泄漏：靜密封，解決了反應(yīng)釜軸封失效和泄漏問(wèn)題；

⑵節(jié)能：無(wú)接觸傳動(dòng)，可減少攪拌功率損耗約20%左右；

⑶設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小，噪聲低。

⑷適合于各種極毒、易燃、易爆以及其它滲透力強(qiáng)的化工工藝過(guò)程；石油化工、有機(jī)合成制藥、食品、電力等工藝中?？蓪?shí)現(xiàn)各個(gè)安裝位置的攪拌。側(cè)攪拌、頂攪拌、底部攪拌等。

3.3 磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器

由攪拌器、磁力驅(qū)動(dòng)裝置、釜體法蘭、釜體法蘭蓋、支架、驅(qū)動(dòng)部件組成。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器的結(jié)構(gòu)

4 機(jī)械密封攪拌機(jī)與磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器的對(duì)比

4.1 世面結(jié)構(gòu)對(duì)比

⑴機(jī)械密封攪拌器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①攪拌器：攪拌器與軸用鍵聯(lián)接，自用葉輪螺母緊固；攪拌器為推進(jìn)式結(jié)構(gòu)。

②塔體法蘭：連接和定位攪拌器的作用。

③支架：支架的一側(cè)與減速機(jī)以法蘭相連接，另一側(cè)與塔體法蘭連接。

④釜體法蘭蓋：釜體法蘭蓋上設(shè)有機(jī)械密封腔體，軸封采用機(jī)械密封，正常的密封應(yīng)保持在每小時(shí)約5 ml的泄漏量。軸承安裝在機(jī)械密封上(即機(jī)械密封承擔(dān)軸承體的作用)，形成攪拌器主軸定位于機(jī)械密封，而機(jī)械密封又定位于軸承，這樣，軸承與機(jī)械密封之間存在力的相互作用，在一方損壞的情況下，另一方也必將損壞，軸承為滾動(dòng)軸承。

⑤軸承為滾動(dòng)軸承，軸承數(shù)量一個(gè)。軸長(zhǎng)度為1200 mm。

⑥聯(lián)軸器：采用爪形聯(lián)軸器連接，需要調(diào)整連軸器的同心度。

⑦驅(qū)動(dòng)部件：驅(qū)動(dòng)部件通過(guò)螺栓直接固定于固定支撐上，須將驅(qū)動(dòng)部件拆卸后吊離可進(jìn)行檢修攪拌器。

⑵磁力攪拌器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①攪拌器、釜體法蘭和支架等和機(jī)械式攪拌器基本一致；

②軸承為滑動(dòng)軸承，數(shù)量二個(gè)。軸長(zhǎng)度1000 mm。

③釜體法蘭蓋：軸承體安裝在釜體法蘭蓋上，軸承體內(nèi)裝有前后兩套滑動(dòng)軸承，攪拌器主軸定位于軸承，軸承定位于軸承體，將攪拌產(chǎn)生的力直接傳遞于釜體上。

④取消聯(lián)軸器和機(jī)械密封，但比機(jī)械攪拌器多出內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，外磁轉(zhuǎn)子和隔離套。

⑤驅(qū)動(dòng)部件：結(jié)構(gòu)與機(jī)械式攪拌器一致。

兩種結(jié)構(gòu)比較明顯不同主要兩點(diǎn)，①在軸承上機(jī)械攪拌器采用單滾動(dòng)軸承，為點(diǎn)接觸，軸長(zhǎng)度為1200 mm。軸承承受徑向力大，對(duì)軸承機(jī)械強(qiáng)度和安裝精度要求高。磁力攪拌器采用兩個(gè)滑動(dòng)軸承，為面接觸，軸長(zhǎng)度1000 mm。軸承承受徑向力小，對(duì)軸承機(jī)械強(qiáng)度和安裝精度要求相對(duì)較低。②磁力攪拌器沒(méi)有了機(jī)械密封，連接全部為法蘭連接，完全實(shí)現(xiàn)零泄漏。此點(diǎn)機(jī)械攪拌器無(wú)法做到。

4.2 機(jī)械攪拌器與磁力攪拌器安裝調(diào)試對(duì)比

機(jī)械攪拌器安裝調(diào)試需經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)人員，需要專業(yè)安裝工具。對(duì)中調(diào)試及軸承間隙要求高。(進(jìn)口攪拌器要求測(cè)量新軸承間隙，新軸承間隙在0.12 mm～0.25 mm，外套與軸承座無(wú)轉(zhuǎn)圈現(xiàn)象。電動(dòng)機(jī)找中心， 軸向偏差不超過(guò)0.1 mm。)

磁力攪拌器整體安裝，無(wú)需對(duì)中。安裝工作主要是連接法蘭的螺栓不需專業(yè)人員簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可，安裝工具為手拉葫蘆和扳手等普通工具，不需專門(mén)工具。相對(duì)進(jìn)口機(jī)械攪拌器安裝快捷，工作量小。

4.3 運(yùn)行維護(hù)成本對(duì)比

機(jī)械攪拌器對(duì)軸承要求溫度不高于室內(nèi)溫度50 ℃，溫度最高值不得超過(guò)75℃。軸承箱的潤(rùn)滑使用干基潤(rùn)滑脂，第一次更換潤(rùn)滑油的時(shí)間2400運(yùn)行小時(shí)，以后更換潤(rùn)滑油的時(shí)間每3600運(yùn)行小時(shí)，半年至少一次。機(jī)械密封視運(yùn)行情況不定期更換，機(jī)械攪拌器的在王灘電廠機(jī)械密封失效更換情況：自2008年～2010年，三年期間，8臺(tái)機(jī)械式攪拌器共發(fā)生泄漏10臺(tái)次，個(gè)別臺(tái)次在一年內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)數(shù)次。更換一個(gè)進(jìn)口機(jī)封需要10多萬(wàn)元，成本較高。

磁力攪拌器沒(méi)有機(jī)械密封，沒(méi)有更換機(jī)械密封的工作量，軸承采用水潤(rùn)滑冷卻，冷卻水流入漿液中，硬質(zhì)合金軸承硬度高，摩擦力小，導(dǎo)熱性能好，正常運(yùn)行壽命超過(guò)五年。所以在軸承運(yùn)行壽命內(nèi)，磁力攪拌器可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)運(yùn)行，維護(hù)成本為零。

4.4 進(jìn)口機(jī)械密封攪拌器與國(guó)產(chǎn)磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器造價(jià)對(duì)比

國(guó)產(chǎn)磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器與進(jìn)口機(jī)械密封攪拌器價(jià)格差距明顯。

電機(jī)功率45 kW：大唐王灘電廠安裝的機(jī)械攪拌器，配套進(jìn)口減速機(jī)，攪拌葉輪及接觸漿液部件采用1.4529鋼，整體造價(jià)在50萬(wàn)元左右。磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器，配套進(jìn)口減速機(jī)，攪拌葉輪及接觸漿液部件采用1.4529鋼，整體造價(jià)在42萬(wàn)元左右。

電機(jī)功率30 KW：以國(guó)內(nèi)某電廠4×600 MW電廠脫硫攪拌器招標(biāo)為例，進(jìn)口攪拌器報(bào)價(jià)35萬(wàn)元人民幣，磁力攪拌器報(bào)價(jià)32萬(wàn)元人民幣。

從電廠的角度綜合考慮，即使兩種攪拌器價(jià)格相同，選用磁力攪拌器也是合適的，畢竟磁力攪拌器的運(yùn)行維護(hù)成本是非常低的，只需5年更換一次軸承即可。

4.5 綜合性能對(duì)比

綜合性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 綜合性能對(duì)比

5 結(jié)論

河北大唐國(guó)際王灘發(fā)電有限責(zé)任公司于2010年9月將原脫硫裝置用機(jī)械式攪拌器改造成了磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器，自投運(yùn)以來(lái)，取得了良好效果，主要體現(xiàn)在：

⑴磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器保留了原機(jī)械式攪拌器的性能，同時(shí)其密封結(jié)構(gòu)為靜密封，可以徹底解決泄露問(wèn)題，同時(shí)大大降低維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用，值得推廣；

⑵磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器可以比較容易的實(shí)現(xiàn)在線檢修，可以進(jìn)一步確保主設(shè)備的安全可靠運(yùn)行；

⑶磁力驅(qū)動(dòng)攪拌器系國(guó)產(chǎn)設(shè)備，零配件選購(gòu)快捷方便。

[1]趙克中．磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)與設(shè)備[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．

[2]Q/GC 03-2004，CJBQ型永磁傳動(dòng)攪拌器[S]．

Application of New type Desulfurize Device with Magnetic Force Drive Blender to 600MW Thermal Power Plant

BIAN Dong-sheng, NIE Peng-fei
(Hebei Datang Wangtan Power Generation Co.,Ltd., Laoting 063611, China)

The mechanical stirrer of FGD using in Datang International Power Generation Co., Ltd., had been running for 4 years, and for heavy and expensive maintainance and for easy leakage, we replace it with the new magnetic stirrer to reach the requirements of static seal, no-leakage, easy maintainance and cheap. For the clear advantage of this magntic stirrer in FGD, the stirrer with all independent technic is value to be popularized.

limestone - gypsum FGD process; stirrer; magnetic drive; static seal; no leakage.

TM621

B

1671-9913(2011)01-0055-04

2010-12-15

邊東升(1970-)，男，工程師，長(zhǎng)期從事火力發(fā)電廠運(yùn)行、檢修和管理工作。