火力发电机组捞渣机系统优化的探究

2021-11-27唐晓龙朱世见陈新昊

魅力中国 2021年46期

唐晓龙朱世见陈新昊

（华电潍坊发电有限公司，山东潍坊 261200）

引言

刮板捞渣机机械除渣系统是火力发电机组的重要辅机设备系统之一。其本身具有运载量大、爬坡能力强、运营费用低、使用维护方便的优点，因此广泛应用于我国大部分3300MW、660WM 和1000MW 级别的火力发电机组。由于该设备应用较早，投入运行至今已存在着各种问题急于解决，对捞渣机系统这种除渣设备的综合性能的提高有了迫切要求。因此，对捞渣机系统进行相应的优化改造势在必行。

本文针对华电潍坊发电有限公司（下述潍坊电厂）捞渣机系统近两年运行过程中发生的重大缺陷展现相关探究工作，对华电潍坊发电有限公司捞渣机系统水平段壳体、关断门、钢渣仓、张紧装置等设备进行故障分析和技术改造，解决其经常出现的因落焦冲击造成的关断门脱落、水平段壳体壁板变形及张紧轮系故障等重大缺陷，以满足不同工况下捞渣机系统的适应力。

本文通过对华电潍坊发电有限公司捞渣机系统升级改造，提出一种新型抗冲击型水浸式捞渣机系统的优化改造方案：通过对捞渣机水平段壳体壁板进行加厚处理、增设内支撑梁、安装碎渣板等方式，增加其对落渣量、落焦量及塌渣量变化的适应性；将关断门改造为防落焦冲击、单扇独立控制液压关断门；优化张紧轮结构和对渣仓输送系统进行换型以提高设备运行稳定性。

一、捞渣机系统概况及存在的问题

（一）捞渣机系统概况

华电潍坊发电有限公司二期670MW 火力发电机组在装捞渣机由青岛四洲电力设备有限公司设计、制造。#3-4 炉分别布置1 台捞渣机。分别于2006 年和2007 年投产，运行寿命已超过14 年，其原理是利用圆环链式刮板实现对锅炉灰渣的连续清除。炉渣经过渣井、关断门，落入捞渣机水平段壳体上槽体中，灰渣被上槽体内的冷却水冷却炸裂并沉淀于槽底，随刮板的运动而逐渐抬高，沥去大部分冷却水并在捞渣机末端排出，供渣仓输送系统送至钢渣仓内二次析水后装车外运。

（二）捞渣机系统存在的问题

华电潍坊发电有限公司二期#3、#4 炉存在结焦问题，在掉焦时经常砸中液压关断门、捞渣机水平段壳体，现在关断门、捞渣机水平段壳体受损严重，东西两侧多扇侧门已倾倒，两侧端门受冲击脱落，漏风严重；2019 年#4 捞渣机链条发生五次断链；#3 捞渣机水平段壳体外部加强筋板变形严重，西侧壁板向外翻0.76m；因张紧轮轴承室内进水造成的张紧轮故障每年至少4 起；渣仓顶部胶带输送机支架变形严重，驱动装置已过使用年限，纠偏装置失灵，皮带跑偏频繁导致胶带输送稳定性差，运行时大量灰渣从皮带掉落至钢渣仓顶部平台，严重污染环境，现在已无法使用，严重影响锅炉安全稳定运行。因此需要对捞渣机水平段壳体、关断门、张紧装置及渣仓系统等各部分进行针对性的优化设计和改造，已达到机组实际能够满足任何工况下高可靠性运行的需求。当前华电潍坊发电有限公司捞渣机系统还存在以下问题：

1.捞渣机水平段槽体经过长期运行受到灰渣浆液的侵蚀，壁板减薄不可避免，捞渣机整体抵抗炉内落焦、落渣的冲击能力降低，槽体在受到炉膛落焦冲击导致壁板向外倾斜，严重的冲击力又造成外部加固筋板变形严重，抗冲击能力进一步降低。槽体内部支撑梁也因落焦冲击会造成断裂，也严重降低了水平段槽体的抗冲击能力。水封导轮因槽体壁板向外倾斜造成导向轮不垂直压向链条，并且因变形槽体变形造成四个水封导轮和驱动链轮不在一个矩形平面内，加速了链条、刮板、铸石板的磨损，铸石板和刮板耐磨条磨损造成链条运行间隙增大，链条在磨损拉伸过程中变长，在落焦或捞渣机内部压力波动时捞渣机链条容易造成脱链、断链故障，严重影响捞渣机安全稳定运行。

2 捞渣机系统关断门因受到炉膛落焦冲击导致易造成南北两侧端门脱落，东西两侧关断门侧门也同样容易因落焦对门扇的冲击造成关断门拐臂、油缸故障而造成操作失灵，就地工作环境比较复杂，炉渣、渣水温度较高，给就地检修工作带来安全隐患。只能通过制作临时端门、顶杆等方式进行临时处理，机组运行不稳定性进一步增加。因此，捞渣机系统需要进行相应的优化改造。

3.捞渣机系统配备的钢渣仓系统经过14 年长时间运行，渣仓顶部胶带输送机支架变形严重，驱动装置已过使用年限，纠偏装置失灵，皮带跑偏频繁导致胶带输送稳定性差，运行时大量灰渣从皮带掉落至钢渣仓顶部平台，严重污染环境，同时需要投入大量人力去对频繁跑偏的皮带进行调整，既影响输渣效率，又消耗大量检修成本。

4.捞渣机系统在装的张紧轮设计为轴承内置型，在长时间运行后，虽加强了定期加油脂保养维护，极易因密封损坏发生轴承腔进入灰水现象，从而导致轴承损坏，出现轮组卡涩不转，链条直接磨损张紧轮，张紧轮组损坏，链条不规则磨损超标的问题，同时造成张紧轴系的偏移，从而使得捞渣机的链条和刮板也出现单边偏移现象，倾斜后的刮板交叉不规则的在张紧轮槽处磨损，甚至发生断裂，断裂后的刮板交叉在捞渣机本体局部位置发生卡涩，严重的还可能导致链条脱轨，捞渣机链条脱链，捞渣机停运，链条脱轨，安装链条复位及其困难，无法在线更换修理，影响机组的长期稳定运行。

二、捞渣机系统的优化改造策略

针对上述捞渣机系统实际存在的问题，华电潍坊发电有限公司系统性的提出来一系列优化改造方案。首先，为了提高捞渣机水平段壳体、液压关断门及张紧轮系的运行稳定性、降低维护工作量，设计了一系列的针对性改造措施，对捞渣机系统硬件进行针对性的升级更换，使捞渣机系统安全运行水平得到大大提高。

（一）捞渣机水平段槽体及导轮系统的优化

将捞渣机槽体侧板更换为16MM 厚Q345 钢板，侧板支撑及底粱主梁采用220×220×18 H 字钢作为支撑，上槽体内设置5 跟DN100 Q235 材质内支撑梁，每根支撑梁上方加装碎渣板，捞渣机下槽制成封闭式，刮板回程在铸石衬底上运行，下槽体设有2 处落渣口，可将捞渣机未被扫渣帘清除的少量回程带渣集中在水平段下槽体2 处落渣口，用冲洗水冲到渣沟，可实现刮板带渣的清理，从而彻底解决了刮板空载段带渣的问题；捞渣机上槽体采用无螺栓紧固快开人孔：此人孔只需一捅即开，避免了因螺栓锈蚀造成开门困难和操作繁琐之弊；捞渣机水封导轮总成、前导轮总成及尾导轮总成采用凹槽式链轮（精密模锻），链轮经淬火热处理硬度HRC 48～55，延长使用寿命，对捞渣机水平段壳体内部铸石板更换为40mm 高耐磨铸石板，将刮板耐磨条更换为12mm 厚65Mn 钢板，增长刮板与铸石板的使用寿命，同时更换自动化液压张紧系统，灵敏度性能大大提高，降低了链条过长造成的风险。通过硬件上的升级换代改造，提高了捞渣机系统整体的安全性，适应煤种和锅炉运行工况的能力从根本上得到了提升。

（二）液压关断门的优化升级改造

将捞渣机南北渣斗液压关断门改造为防落焦冲击、单扇独立控制液压关断门，液压关断门有如下结构特点：关断门采用柱销悬吊配合单向双铰链臂加装双层单闸板结构的门扇。关断门液压系统采用单独、关联互锁功能、根据液压指令程序关闭，通过机械锁和液压自锁装置保证关断门能够运行到位，可靠自锁，即使液压站停止工作或系统出现故障，关断门仍能保持良好的自锁状态；单扇门单独板控制，具有定位开关角度功能。提高了液压关断门的抗冲击能力，减小了炉底漏风率，提高了机组安全稳定运行的能力。

（三）张紧装置的优化升级改造

对张紧轮进行设备技术改造，通过对捞渣机张紧轮结构改造的综合考虑，以及捞渣机运行特点，采用对捞渣机张紧轮轴承外置，使其脱离长期处在灰渣中工作的恶劣环境，最大限度降低张紧轮轴承易进渣水的可能。轴承外置改造后轴承室不易进入灰水损坏轴承，导轮采用可靠有预紧力的轴向固定，可承受大的轴向力，链轮不易发生轴向蹿动，避免导轮与轴之间出现松动、“滚键”的现象，链轮轮体采用组合结构，与刮板链条接触受力的钢轮圈经淬火热处理，耐磨、寿命高。

（四）渣仓系统的优化升级改造

将胶带输送机装置改造为TYPEZX.GPST2000 链条刮板输送机，减少缺陷发生频率，降低环境污染风险，提高设备运行可靠性。更换钢渣仓腐蚀严重的锥体，同时以三棱形析水板型式取代原槽形析水板结构，增强析水效果，并对钢渣仓内壁进行贴衬，提高钢渣仓内壁抗腐蚀和磨损性能。将钢渣仓下部排渣门改造为采用带充气密封圈的结构形式，确保开关灵活可靠，密封性好，降低环境污染风险。

三、升级优化改造后的效果

通过对捞渣机系统升级改造，经过1 年的长期跟踪观察发现：捞渣机水平壳体、液压关断门及渣仓和张紧轮系的换型改造，捞渣机系统运行的稳定性效果显著。捞渣机壳体及液压关断门的抗冲击能力得到明显提升，渣仓系统及张紧轮系的故障率明显降低，渣仓输送系统年维修费用节省10万元以上，既减少了工作人员就地操作的工作量和劳动强度，又降低了渣仓输送系统的电机能耗，并进一步减少了运行人员不必要的巡检工作、提升了系统运行的经济性和安全性。