氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)機械密封應用的探討-

1、氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)機械密封應用的探討【摘要】氧化鋁是我國工業(yè)制造不可缺少的重要生產(chǎn)原料,在氧化鋁生產(chǎn)中,根據(jù)選礦拜耳法氧化鋁法生產(chǎn)的工藝流程,建議企業(yè)盡可能的采用雙端面機械密封取代單端面機械密封,可以提高機械密封使用壽命,使密封壽命周期與泵周期相同;此外,還應根據(jù)自身生產(chǎn)使用工況由專業(yè)的密封生產(chǎn)廠設(shè)計密封,同時泵廠也應依據(jù)標準設(shè)計相應密封腔體流程,通過逐步的推進,減少泵的種類和密封的種類,既可以減低購買生產(chǎn)配件的成本,又提高機械密封的壽命。關(guān)鍵詞:氧化鋁生產(chǎn),機械密封,應用氧化鋁是我國工業(yè)制造不可缺少的重要生產(chǎn)原料,據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計2010年上半年全國氧化鋁產(chǎn)量累計為3000萬噸。目前我

2、國的氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)主要采用燒結(jié)法和選礦拜耳法進行氧化鋁生產(chǎn)。在選礦拜耳法生產(chǎn)工藝流程中,輸送物料多以固體與液體狀態(tài)混合狀態(tài)存在,通過溶液泵、渣漿泵驅(qū)動實現(xiàn)各個工序間物料的流動,由于生產(chǎn)物料常含高硬度顆粒、且物料高溫后呈液態(tài),溫度降低又呈變?yōu)楣虘B(tài),極易使機械密封失效,鑒于溶液泵、渣漿泵的密封中機械密封占90%,所以機械密封失效則會引起生產(chǎn)設(shè)備運行障礙,造成生產(chǎn)損失。因此,如何提高機械密封在氧化鋁生產(chǎn)中的使用期限、降低成本是生產(chǎn)企業(yè)面臨-的重要問題,本文通過對氧化鋁生產(chǎn)中機械密封的使用問題加以論述,旨在提高機械密封使用壽命,使密封壽命周期與泵周期相同,降低生產(chǎn)成本。在選礦拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程中,與

3、機械密封相關(guān)的主要工序有供礦、磨機、浮選、分解、溶出等在生產(chǎn)過程中,輸送的物料主要為渣漿,在設(shè)備使用過程中總會有微量的渣漿進入密封端面或間隙,造成密封端面磨損,阻塞動環(huán),導致密封動換環(huán)不能補償泵的竄動,引起密封泄漏;此外,微量的渣漿也會造成凝固彈簧,如果動環(huán)無力貼合則會形成密封泄漏。根據(jù)氧化鋁生產(chǎn)用渣漿泵的單端面及雙端面機械密封的結(jié)構(gòu)和工作原理,作者認為采用雙端面密封取代單端密封可有效減少渣漿進入密封,降低泄漏,降低生產(chǎn)成本。目前氧化鋁用渣漿泵上所用機械密封中,單端面機械密封所占比重較大,我們企業(yè)使用的單端面機械密封只有一對密封副,其結(jié)構(gòu)形式有B172、B173兩種。B172型(圖1所示采用隔

4、膜保護彈簧,避免彈簧因高溫和腐蝕失效,以提高機械密封的使用壽命,此型密封可用低壓外接水冷方式進行冷卻、沖洗,由于隔膜隨動環(huán)傳動,當物料為重顆粒工況時,容易磨壞隔膜,造成彈簧阻塞,密封失效。B173型(圖2所示機械密封為單端面、大彈簧、非平衡型、靜環(huán)補償,是目前在渣漿泵類機械密封中使用非常普遍的一種結(jié)構(gòu)形式,主要用于無外接沖洗條件下的工況,該密封彈簧外置,泄漏的顆粒不會對密封彈簧造成的影響,但不適應物料溫度過高的場合。認為,在氧化鋁生產(chǎn)中,根據(jù)工藝流程的不同階段,選用不同的機械密封結(jié)構(gòu)形式和不同的輔助密封形狀和與物料相符的材質(zhì),能夠取得好的密封效果。但生產(chǎn)實踐中,我們發(fā)現(xiàn)單端面機械密封易失效、泄

5、漏,通過對受損的機械密封進行剖析,作者發(fā)現(xiàn),密封失效的主要原因有:(1泄漏介質(zhì)在密封圈處形成介質(zhì)的沉淀堆積,影響密封圈的密封效果,同時影響補償環(huán)的追隨性。(2由于高壓的腔體壓力不斷地驅(qū)使介質(zhì)穿過密封副的貼合端面,一旦有小顆粒進入并撐開端面,就不斷地有更多地顆粒進入端面,造成端面的磨損和失效。為了避免單端面機械密封易失效、泄漏的問題,作者建議盡可能的考慮更多采用雙端面機械密封,雙端面機械密封是在單端面密封的基礎(chǔ)上增加一對密封副來密封, 圖1 B172型機械密封圖2 B173型機械密封冷卻水雙端面機械密封在工作中,須在密封腔內(nèi)注入封液,封液既能起到冷卻潤滑作用,又可以起到封堵作用。根據(jù)不同的使用條

6、件,雙端機械密封有BB型和UB型。BB型(圖3所示的雙端面機械密封由于外端機械封采用的是外裝式,優(yōu)點:彈簧外置,不會與介質(zhì)過多的接觸,但如果封液壓力太高,也會使外端密封打開,介質(zhì)泄漏。同時,如果介質(zhì)壓力遠高于封液壓力,渣漿介質(zhì)也會由于壓差被壓入密封端面,使密封端面磨損造成壽命縮短。UB型(圖4所示的雙端面機械密封,其雙端均為內(nèi)裝式機械密封,封液冷卻密封端面,當封液壓力高于介質(zhì)壓力0.3MPa以上時,由于壓差的作用,封液穿過并潤滑密封端面同時又封堵介質(zhì)進入的密封端面,使用壽命相應延長。一般認為,只要控制好封液壓力,就可以減少雙端集裝式的內(nèi)、外漏量,即使密封的物料泄漏到密封腔體的高壓水中,由于是封

7、閉的循環(huán)系統(tǒng),泄漏的物料也容易回收和處理,減少物料泄漏對環(huán)境的影響。 圖3 BB型的雙端面機械密封圖4 UB型的雙端面機械密封經(jīng)過使用壽命統(tǒng)計,加壓的雙端面機械密封的使用壽命超過單端機械密封壽命的3倍以上。雖然,雙端面機械密封的冷卻水系統(tǒng)須單獨設(shè)計,初裝成本高,其價格較單面機械密封采購價格高2倍左右。但單端機械密封因壽命短,多次安裝造成的停車、停產(chǎn),多次更換零部件及安裝的費用,以及物料泄漏對環(huán)境的污染等長遠問題。如果綜合考慮用雙端機械密封取代單端機械密封不僅壽命長,運行成本也較低。在我們的企業(yè)生產(chǎn)中,除了上述影響機械密封使用壽命、造成泄漏外,還存在一些導致密封泄漏的因素,由于需采購泵和密封件的

8、類型、型號眾多,特別是密封件彼此不能替代的問題,如果僅按常規(guī)而不針對行業(yè)性制造件進行盲目采購,常造成密封配件與泵不相匹配,使采購的密封件廢棄堆積或壽命減少,影響生產(chǎn)運行,致使生產(chǎn)成本提高。面對這些問題我們發(fā)現(xiàn):有些泵廠在設(shè)計泵時,沒有考慮到鋁行業(yè)的特點,只按常規(guī)的工況進行設(shè)計,選擇的密封腔以及護板與葉輪之間的間隙過小,造成密封摩擦熱的帶出,同時造成泵停止運轉(zhuǎn)后,物料在密封及腔體內(nèi)沉積,密封壽命減短;有些密封廠家提供的產(chǎn)品在設(shè)計細節(jié)處,沒有注意到如表面粗造度、倒角角度等,造成介質(zhì)的聚集,摩擦表面磨損嚴重的問題,也導致密封壽命的縮短。因此,建議企業(yè)應根據(jù)自身生產(chǎn)使用工況由專業(yè)的密封生產(chǎn)廠設(shè)計密封,再請泵廠按標準設(shè)計相應密封腔體流程,通過逐步的推進,減少泵的種類和密封的種類,既可以減低購買生產(chǎn)配件的成本,又提高機械密封的壽命。圖5為我們公司目前使用渣漿泵的結(jié)構(gòu)圖,由圖可以看出,機械密封的腔體與泵殼是通過螺紋連接的分離部件,也就是說,通過選擇不同相同的機械密封腔體,進而配套相同型號的密封。因此,我們可以用這種方法來統(tǒng)一溶液泵或渣漿泵使用密封型號,簡化密封種類。這種設(shè)想僅需通過與泵廠的協(xié)商就能實現(xiàn)。 圖5 渣漿泵的結(jié)構(gòu)圖綜上所述,選礦拜耳法氧化鋁法生產(chǎn)的工藝流程,采用雙端面機械密封取代單端面機械密封,可以提高機械密封使用壽命,使密封壽命周期與泵周期相同;此外,還