彭禮勇,余 浩
(重慶湘渝鹽化股份有限公司,重慶 萬州 404001)
當(dāng)前新能源汽車飛速發(fā)展,對鋰電需求量大增,進(jìn)而帶動純堿產(chǎn)品大量用于鋰電生產(chǎn)中,而鋰電生產(chǎn)中對純堿中雜質(zhì)潤滑脂的含量控制要求嚴(yán)格。我公司生產(chǎn)售出的純堿產(chǎn)品由于油含量偏高被客戶投拆,走訪客戶生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品溶解后有油膜漂浮在溶液表面,我公司生產(chǎn)中的油液進(jìn)入純堿成品中的可能性極大。
經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)只有煅燒爐對產(chǎn)品進(jìn)油影響最大。
蒸汽煅燒爐是純堿企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,其作用是利用3.5 MPa的中壓蒸汽,將NaHCO3加熱分解為Na2CO3和爐氣(CO2、H2O)。湘渝鹽化共有4臺φ3000×30000的輕灰蒸汽煅燒妒。該系統(tǒng)實(shí)際的生產(chǎn)能力已超出設(shè)計值,各項生產(chǎn)工藝指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。
煅燒爐在進(jìn)堿與預(yù)混器接口處有一對動靜密封環(huán)、爐頭出堿罩處有二對動靜密封環(huán)。為降低動靜密封環(huán)處磨損和漏堿及漏風(fēng),需在動靜密封環(huán)密封面上加注潤滑脂。在運(yùn)行過程中,密封面由于摩擦和產(chǎn)品溫度的影響(產(chǎn)品溫度200 ℃左右),進(jìn)堿端密封環(huán)溫度實(shí)測150 ℃左右,出堿端密封處溫度達(dá)180 ℃以上。如果潤滑脂性能及注油量控制不到位便會造成密封環(huán)磨損加劇或大量潤滑脂進(jìn)入產(chǎn)品中。
針對以上問題我公司制定了二步走的改進(jìn)措施,首先是采用耐高溫的潤滑脂替換先前使用的普通二硫化鉬鋰基脂,使?jié)櫥诟邷叵虏灰椎温涠M(jìn)入產(chǎn)品中。然后在大修更換密封環(huán)時同步改進(jìn)密封環(huán)結(jié)構(gòu),使?jié)櫥粫M(jìn)入產(chǎn)品中。
我公司煅燒爐密封采用普通3#二硫化鉬鋰基脂,主要性能參數(shù)見表1。其滴點(diǎn)只有170 ℃左右,運(yùn)行中出堿端密封環(huán)處注入的潤滑脂在高溫下變液態(tài)流出,滴落進(jìn)入產(chǎn)品中。
表1 3#二硫化鉬鋰基脂主要參數(shù)
針對煅燒爐運(yùn)行狀況我公司聯(lián)系中國石化公司技術(shù)人員一道對潤滑脂進(jìn)行了重新選型,選用了用于冶金燒結(jié)廠的7035燒結(jié)機(jī)滑道專用軌道密封脂,其為尿基潤滑脂,性能參數(shù)見表2。該潤滑脂和一般的皂基(鋰基、復(fù)合鋰基等)相比高溫下分油較小、膠體安定性較好,且滴點(diǎn)較高達(dá)300 ℃以上,特別是潤滑點(diǎn)溫度大于120 ℃時尿基潤滑脂有變干的趨勢,有利于提高密封效果。其還具有較好的承載能力及卡咬負(fù)荷,使其具有良好的潤滑性能,可以大幅降低密封面的磨損。更換后從密封面溢出的潤滑脂由原來的液體狀變成了干狀。為了保證合理的供油量,我公司選擇了WRK-A型潤滑設(shè)備程控器來控制多點(diǎn)注油泵來對密封面注油,通過對比摸索出了較合理的注油時間和間隔時間:注油1 min停5 min,如果注油時間與停機(jī)時間比值再減少便出現(xiàn)密封面漏堿的問題,間隔時間過長易造成油管堵塞等問題。
2.2.1 潤滑脂進(jìn)入產(chǎn)品途徑分析
1)進(jìn)堿密封
進(jìn)堿動密封結(jié)構(gòu)如圖1所示,進(jìn)堿端密封的密封動環(huán)是安裝在煅燒爐端面的動環(huán)座上,動環(huán)密封座內(nèi)與預(yù)混器內(nèi)外筒體組成動迷宮密封。靜環(huán)安裝在預(yù)混器筒體上一個可軸向移動的靜密封座上,靜密封座與預(yù)混器筒體采用填料進(jìn)行密封,壓簧壓在靜環(huán)密封座使動靜密封環(huán)密封面接觸。運(yùn)行時潤滑脂從靜環(huán)注入動靜密封面,大部分潤滑脂從外圓滴落到地面,且在運(yùn)行過程中煅燒爐內(nèi)的堿有往外漏的作用力,掉入密封面內(nèi)的密封潤滑脂會被外漏的堿帶出爐外。
表2 7035燒結(jié)機(jī)滑道專用軌道密封脂主要參數(shù)
2)出堿罩密封
出堿罩左側(cè)密封結(jié)構(gòu)如圖2所示,密封動環(huán)安裝在汽室外面,密封靜環(huán)通過靜環(huán)固定環(huán)安裝在出堿罩外側(cè)不銹膨脹板上。拉簧外拉膨脹板使動靜密封環(huán)接觸。潤滑脂從靜環(huán)注入動靜密封面,大部分潤滑脂在運(yùn)行中從外圓滴落到地面,由于運(yùn)行中爐內(nèi)溫度高且有一定爐壓,進(jìn)入密封面內(nèi)部的潤滑脂會被外漏的堿帶出爐外。
出堿罩右側(cè)密封結(jié)構(gòu)如圖2所示,密封動環(huán)安裝在汽室中心管端面法蘭上,密封靜環(huán)通過靜環(huán)固定環(huán)安裝在出堿罩內(nèi)側(cè)不銹膨脹板上。通過壓簧壓膨脹板使動靜密封環(huán)接觸。由于動靜環(huán)均安裝在出堿罩的內(nèi)部,潤滑脂從靜環(huán)注入動靜密封面后,大部分潤滑脂從外圓滴落到出堿罩內(nèi)而混入產(chǎn)品中,少量從中心管處溢漏到外面。此密封結(jié)構(gòu)不合理,是造成潤滑脂進(jìn)入產(chǎn)品的主要原因。
圖2 原出堿罩結(jié)構(gòu)
2.2.2 出堿罩右側(cè)密封改進(jìn)
出堿罩右側(cè)密封結(jié)構(gòu)存在的問題主要原因是安裝位置不合理。解決的措施是將動靜環(huán)的的安裝位置從出堿罩內(nèi)移到外部。將靜環(huán)由原來裝在出堿罩膨脹環(huán)內(nèi)側(cè)改到安裝在外側(cè),固定環(huán)改到內(nèi)側(cè),在中心管原安裝動環(huán)處加工一個襯套將動環(huán)安裝到外面,為保證膨脹板相對位置不變,襯套厚度應(yīng)等于原一個動環(huán)厚度加二個靜環(huán)厚度,同時將原來保證密封壓在靜環(huán)固定環(huán)上的壓簧改成拉簧。
為保證襯套和運(yùn)密封安裝方便,襯套和動環(huán)用雙頭螺栓安裝在原安裝動環(huán)的法蘭上,襯套與中心管外圓采用H10/h9的間隙配合。為保證運(yùn)行時襯套與靜環(huán)之間不發(fā)生摩擦,靜密封內(nèi)孔比襯套外徑大約25 mm,膨脹環(huán)內(nèi)孔尺寸進(jìn)行同步更改。改造后動環(huán)外側(cè)面與汽軸端面還有200 mm距離,完全不影響密封填料的更換。襯套村質(zhì)選用16Mn,動靜密封環(huán)材料參照原廠家選用球墨鑄鐵。
更改的方法與更換原動靜密封環(huán)及膨脹板基本一樣,需先拆下汽室、汽軸及出堿罩。安裝時先將襯套安裝到中心管上并穿上緊固的雙頭螺栓(為保證在緊固時螺帽不發(fā)生轉(zhuǎn)動,將螺帽用電焊點(diǎn)焊在法蘭上),同時將出堿罩右側(cè)的壓簧支架改成拉簧支架;再將改造后的膨脹板、靜環(huán)、靜環(huán)固定環(huán)安裝到出堿罩上(與原安裝位置相反靜環(huán)安裝在外面),左側(cè)膨脹板、靜環(huán)、靜環(huán)固定環(huán)安裝方法與原一樣;然后將組裝好的出堿罩回裝到汽室上后再將動環(huán)安裝到中心管及襯套的外側(cè)并用螺帽進(jìn)行緊固;最后安裝壓簧及恢復(fù)汽軸。改造后的結(jié)構(gòu)見圖3所示。
圖3 改造后出堿罩右側(cè)密封結(jié)構(gòu)
更換長城7035密封脂和改造出堿汽軸側(cè)密封結(jié)構(gòu)后,密封脂滲入爐體內(nèi)污染堿成品得到極大改善,提高了純堿產(chǎn)品品質(zhì);減少了潤滑脂消耗,改造前四臺煅燒爐每月需用二硫化鉬鋰基脂7 500 kg左右,改造后每月消耗7035燒結(jié)機(jī)滑道專用軌道密封脂2 800 kg,每年節(jié)約80多萬元;隨著潤滑脂用量減少,需要外送處理的含油廢堿也同步減少;爐體粉塵外漏問題也得到極大改善,改造達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。