แหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์สำหรับกระบอกสูบอบแห้งในอุตสาหกรรมกระดาษ: ทางออกสำหรับงานให้ความร้อนด้วยไอน้ำ 150-200℃

กระบอกอบแห้งของเครื่องกระดาษให้ความร้อนผิวกระบอกจากภายในด้วยไอน้ำอิ่มตัวเพื่อระเหยความชื้นจากกระดาษ เครื่องกระดาษแต่ละเครื่องมี 50-80 กระบอกอบแห้ง โดยแต่ละกระบอกต้องใช้ซีลกลที่ปลายทั้งสองด้านเพื่อป้องกันการรั่วไหลของไอน้ำ บทความนี้นำเสนอการเลือกแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์สำหรับกระบอกอบแห้ง โดยอ้างอิงจากประสบการณ์การใช้งานของ Huahao Sealing ในโรงงานกระดาษหลายแห่ง

1. ลักษณะการใช้งาน

กระบอกอบแห้งใช้ไอน้ำอิ่มตัวที่ความดัน 0.4-1.3 MPa (150-200℃); ไอน้ำควบแน่นภายในปล่อยความร้อน และน้ำกลั่นถูกระบายผ่านท่อไซฟอน โหมดความล้มเหลวหลัก ได้แก่ การสึกหรอจากการกัดกร่อนของไอน้ำที่แหวนกราไฟต์ (35%), อายุความร้อนของโอริง (22%), การติดขัดจากการกัดกร่อนของสปริง (18%), การแตกจากแรงกระแทกน้ำค้อนของน้ำกลั่น (15%) แรงกระแทกน้ำค้อนเป็นปัญหาที่ร้ายแรงที่สุด — เมื่อมีน้ำกลั่นสะสม ไอน้ำจะดันน้ำกลั่นให้กลายเป็นเส้นน้ำความเร็วสูงกระแทกผิวหน้า โดยแรงดันทันทีอาจสูงถึง 5-8 MPa ซึ่งเกินกว่าความแข็งแรงอัดของกราไฟต์อย่างมาก

น้ำดำเยื่อกระดาษ (ประกอบด้วย NaOH, Na₂S, ลิกนิน, pH 9-11) ซึมผ่านตามแกนหมุนเข้าสู่ห้องซีล และตกผลึกบนผิวหน้าหลังการอบแห้ง ทำให้เกิดการสึกหรอเพิ่มขึ้น

2. การเลือกวัสดุ

2.1 กราไฟต์อัดซึมด้วยเรซินอีพ็อกซี่

สำหรับงานกระบอกอบแห้ง แนะนำกราไฟต์อัดซึมด้วยเรซินอีพ็อกซี่ M106K หลังการอัดซึมด้วยอีพ็อกซี่ ความพรุนลดลงต่ำกว่า 1.5% ทนต่อการกัดกร่อนจากไอน้ำที่ 200℃ เป็นเวลานานโดยไม่สลายตัว การทดสอบ 5000 ชั่วโมงในไอน้ำที่ 180℃ พบว่าความพรุนของกราไฟต์อัดซึมด้วยอีพ็อกซี่เพิ่มจาก 1.4% เป็น 1.7% ขณะที่กราไฟต์อัดซึมด้วยฟีนอลิกเพิ่มเป็น 3.2% และเริ่มเกิดการรั่วซึมของไอน้ำ

2.2 วัสดุคู่กัน

แนะนำใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ซินเทอร์ (SSiC) โดยมีความแข็ง HV 2500 ซึ่งสูงกว่ากราไฟต์ที่มีความแข็ง HV 80-120 อย่างมาก เพื่อให้แหวนกราไฟต์ซึ่งเป็นแหวนอ่อนสึกหรอก่อนตามการออกแบบที่คาดหวัง ช่วยให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น

3. การออกแบบโครงสร้างแบบแหวนแยก

3.1 ข้อดีของแหวนแยก

ซีลกลแบบแหวนแยกแบ่งแหวนซีลตามแนวแกนเป็นสองซีก ทำให้สามารถติดตั้งจากด้านแกนหมุนโดยไม่ต้องถอดกระบอกอบแห้งออก เวลาการเปลี่ยนชุดเดียวลดลงจาก 4-6 ชั่วโมง เหลือเพียง 1-1.5 ชั่วโมง

3.2 เบลโลว์แทนสปริง

งานกระบอกอบแห้งมีความชื้นสูง; สปริงแบบทั่วไปมักเกิดการติดขัดจากการกัดกร่อน แนะนำใช้เบลโลว์สแตนเลส AM350 แทนสปริง — ไม่มีชิ้นส่วนเลื่อน ทำหน้าที่ทั้งเป็นชิ้นส่วนยืดหยุ่นและซีลเสริม ช่วยลดการใช้โอริง

3.3 การควบคุมความดันเฉพาะที่ผิวหน้า

งานไอน้ำมีความดันของตัวกลางต่ำ (0.4-1.3 MPa); ความดันเฉพาะที่ผิวหน้าตั้งไว้ที่ 0.4-0.5 MPa หากต่ำเกินไปจะทำให้ผิวหน้าเปิดจากความผันผวนของความดันไอน้ำ หากสูงเกินไปจะเร่งการสึกหรอ

4. ระบบกั้นไอน้ำ

ห้องพิวร์จที่อยู่ภายนอกซีลจะได้รับอากาศความดันต่ำ 0.05-0.1 MPa หรือไอน้ำความดันต่ำที่ได้จากการควบแน่น เพื่อสร้างการไหลย้อนกลับที่ป้องกันไม่ให้ไอน้ำเข้าสู่ตัวเรือนแบริ่ง หากไอน้ำเข้าสู่ตัวเรือนแบริ่ง จะทำให้จาระบีเกิดการอิมัลชันเป็นสีขาว ลดความหนืดลง 60% และทำให้อายุการใช้งานของแบริ่งลดลงจาก 50000 ชั่วโมงเหลือเพียง 8000 ชั่วโมง ด้วยระบบพิวร์จ ความชื้นในตัวเรือนแบริ่งจะลดลงจาก 95% RH เหลือต่ำกว่า 60% RH

5. กรณีศึกษาของ Huahao Sealing

สายการผลิตกระดาษพิเศษที่มีกำลังการผลิต 50000 ตันต่อปี (เส้นผ่านศูนย์กลางถังอบแห้ง 1.5 ม., ความดันไอน้ำ 1.0 MPa, อุณหภูมิ 185℃, จำนวน 56 ถัง) เดิมใช้แหวนแยกซีลยี่ห้อที่นำเข้าซึ่งมีอายุการใช้งานเฉลี่ย 4000 ชั่วโมง และมีการหยุดเครื่องเนื่องจากการรั่วไหล 6 ครั้งต่อปี โดยแต่ละครั้งมีค่าใช้จ่ายประมาณ 80000 หยวน หลังจากเปลี่ยนมาใช้โซลูชันของ Huahao Sealing ที่ประกอบด้วย M106H + SSiC + กระเปาะ AM350 + ระบบพิวร์จ ในปี 2021 อายุการใช้งานเฉลี่ยเพิ่มเป็น 12000 ชั่วโมง การหยุดเครื่องประจำปีลดลงเหลือ 2 ครั้ง ช่วยประหยัดค่าเสียโอกาสจากการหยุดเครื่องประมาณ 320000 หยวน และค่าอะไหล่ 180000 หยวนต่อปี

แกนหลักของการเลือกใช้: อุณหภูมิไอน้ำเป็นตัวกำหนดชนิดของการอัดซึม (ภายใน 200℃ เลือกอีพ็อกซี่), สภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงกำหนดชิ้นส่วนยืดหยุ่น (ใช้กระเปาะแทนสปริง), ความต้องการในการบำรุงรักษากำหนดรูปแบบโครงสร้าง (ถ้ามีหลายถังเลือกแบบแยก)