热电厂输渣系统的改造

Retrofit of Slag Discharge System in Thermal Power Plant

王飞，周敏虎



热电厂输渣系统的改造

Retrofit of Slag Discharge System in Thermal Power Plant

王飞，周敏虎

摘 要：山西某铝业公司热电厂输渣系统运转率低下，设备维护费用极高，2013年对输渣系统的工艺布置及设备结构进行了技术改造。技改后，系统的运转率提高至95%，大幅节省了设备的维护成本，改善了安全及作业环境，达到了技改的预期效果。

关键词：输渣系统；改造；链斗机

1　改造背景

山西某铝业公司成立于2002年，总体规划建设规模为年产300万吨氧化铝、60万吨电解铝、60万吨铝加工、1 550MW发电机组以及部分资源综合利用项目。发电机组的热电厂共有8台锅炉，每台锅炉与之相配套的输渣系统均采用1级链斗机、2级链斗机和3级提升机共3台设备联合输渣。原输渣系统设备全年运转率低、故障频发，8套输渣系统平均运转率为30.6%，严重制约氧化铝生产线的产能发挥。为保证锅炉正常运行，必须人工排渣，但人工排渣势必带来恶劣的环境污染，生产成本大幅增加，同时存在严重安全隐患。

表1　2012年锅炉输渣系统运转率（山西某铝业公司2013年5月提供）

2　设备运行原状及存在问题

输渣系统整体运转率低下（表1），造成设备维护成本高，维护周期长，工作量大。由于原输渣机的连接件、磨损件较多，检修任务繁重，为了满足生产需求，需频繁更换大量配件，耗费了大量维护资金，且由于采购周期等因素限制造成到货不及时，经常发生停机等待备件的情况，生产成本居高不下，经济效益低下。

主要存在以下几方面的问题：

（1）1级和2级链斗机的尾轮处堵料严重，将回程的料斗掩埋，大幅增加了运行阻力，造成停机及零部件损坏。

（2）输渣机及提升机使用的链条强度低，经常发生断链现象，易引发安全事故。

（3）链斗机的运行部分出现经常性的脱轨，导致设备卡死或链条断裂。

（4）链斗机的链条及料斗使用的板材薄，强度低，斗形由3块钢板焊接成型，因焊接变形、单件钢板下料尺寸不一致等原因，造成每个料斗尺寸误差很大。当锅炉渣温度＞150℃时，料斗发生变形引发故障，主要表现在：a链条及料斗变形后，设备跑偏严重；b料斗变形后，斗与斗间的间隙不均，造成前后斗搭接处间隙过大（见图1、图2）。如行走至进料口处，物料会直接从间隙处漏至机壳底部，导致底部积渣，加剧滚轮、料斗等部件的磨损，缩短使用寿命。

由于上述原因，造成原输渣系统每周需要检查更换局部部件，平均每3个月停运整体检修维护一次，每次对链条、导轨、料斗、护轨等进行大面积更换，平均7人连续工作168h以上才能完成，严重影响了锅炉的正常运转。

图1　设备运转现状　

图2　料斗变形严重

图3　改造前的工艺布置　

图4　改造后的工艺布置

图5　改造前运行部件示意图

图6　改造前滚轮结构示意图

图7　改造后运行部件示意图

图8　改造后滚轮结构示意图

3　技改措施

3.1改造思路

（1）大幅降低故障率，提高易损件的使用寿命。

（2）尽可能利用原设备基础及机架，其余部分全部更换，包含运行部件、尾部装置及驱动装置等部件。

（3）针对渣料粒度大小，考虑到冷渣器等相关设备改造后可能影响渣料粒度，设备选型时选用斗式结构，斗式结构适用于各种粒度的渣料及灰渣。

3.2输渣系统的优化改进

原输渣系统由3台设备串联组成（工艺布置见图3），只要其中一台设备出现故障，整个系统必须停机。在第2级链斗机与第3级提升机的联接点，提升机下部机壳常发生堵料及断链故障，需经常更换易损件，对系统的正常运转产生较大的负面影响，因此需对输渣设备布置进行调整。改造后（工艺布置见图4），将2级链斗机延伸至渣仓顶部，取消提升机设备，彻底消除了因提升机引发的故障，优化了输渣系统。

3.3链斗机结构的优化改进

（1）改造前，原设备运行部分的结构见图5，滚轮镶嵌在链条内部，是链条的组成部分，运转时链条受输送方向牵引力的同时承受物料及设备自重，链条各零件间始终处于磨损状态，链条的使用寿命很短，且不易于拆卸及维护更换。

其次，滚轮与链条销套间为滑动摩擦（见图6），滚轮内孔与销套间隙1mm，此处不能加油润滑，运行时始终处于干磨损状态，配合面间隙会越磨越大，造成跑偏日渐严重，最后导致脱轨和卡死现象。

改造后，链斗机采用滚轮和链条分开的结构形式（见图7），即链条只受输送方向的牵引力，物料及设备重量由两侧滚轮承担，整机受力清晰，链条各零件的相互磨损只发生在头、尾轮换向处；滚轮内装有一对向心球，轴承可定期加油润滑（见图8），运行磨损阻力很少，更换周期延长。

（2）为了提高零部件的强度及使用寿命，延长配件的更换周期，各零件在合理选材的基础上，采用热处理工艺强化其使用性能。a链条的销轴采用调质后表面中频淬火的工艺，提高其强度及耐磨性，销套表面渗碳处理。改进后，链条的综合性能得到了大幅提高，通过破断试验检测，链条的安全系数＞8倍，确保不发生断链现象；b滚轮工作面采用中频淬火硬度达HRC50以上，使用寿命≮2年。

（3）驱动链轮的优化改进。驱动链轮是保证链条准确啮合的关键部件，轮齿强度、耐磨性和加工精度是输送机正常运转的重要保证。技改时，主要采取了以下措施：

a驱动链轮设计成分体式，轮齿与轮毂采用高强螺栓联接，便于轮齿磨损后进行更换。

b轮齿设计成双切齿，即驱动链轮每转两周，每个轮齿只需啮合一次，因此齿面磨损次数减少一半，轮齿的使用寿命相应增加一倍。

c轮齿采用40Cr锻制毛坯，为了确保轮齿强度耐磨性能，采用调质处理加齿面中频淬火工艺，淬硬层深5～7mm。齿形采用数控线切割机床加工，保证分度均匀及齿形的精度。

（4）料斗采用6mm钢板一次模压成型，保证每个料斗尺寸一致。为了增加承重底板的刚性，在底板处压出2条加强筋，当渣料温度达150℃时，依然不发生变形，可保持前后料斗良好的搭接关系，在搭接处不发生漏料及尾部积料现象。

4　技改效果

目前该输渣系统运转平稳，设备已正常运行一年多，未发生过断链、脱轨、尾部堵料等事故，年运转率达到95%以上。检修及配件更换只需每年一次，根据2013年用户提供的输渣系统维护费用表折算，平均每套输渣系统年节省维护费用约50万元，8套系统年节省400万元，经济效益显著。同时，无需使用人工排渣，消除了安全隐患，减少了扬尘，大幅改善了安全及作业环境。

参考文献：

［1］袁纽，梁之洵，谢松寿，陈逢阳.运输机械设计制造用手册（下册）［M］.北京：化学工业出版社出版，1991：178-189.

编辑：赵 莲

中图分类号：TK227.3

文献标识码：A

文章编号：1001-6171（2016）01-0085-03

通讯地址：上饶中材机械有限公司，江西 上饶 334000；

收稿日期：2015-05-13；