姜衍更1 李蜀生1 张赞2 张光荣1
（1青岛达能环保设备股份有限公司 青岛 266300；2神华国能哈密煤电有限公司大南湖电厂 哈密 839000）
摘要：一种煤粉炉底渣干式排渣改造方案。原网带干渣机连续出现承载板变形，网带打滑、跑偏、拉伸、磨损严重，清扫链轮磨损、刮板偏斜，输送带漏灰严重，清扫出力不足导致弧段积灰等问题。通过对斗提机进仓，干渣机输送清扫分离等四个改造方案，以及链板干渣机和鳞斗式渣机的理论对比和实地考察，最终确定将网带机本体改为鳞斗机。改造后通过两年多运行检验，不但避免了上述问题，而且电耗和维护量等成本均降低，取得节能环保效果。
关键词：干渣机 网带干渣机 链板干渣机 鳞斗干渣机
1工况介绍
神华国能哈密煤电有限公司大南湖电厂（简称哈密电厂）位于哈密市南偏西约9km，处于冲积平原区，中间地形起伏不大，距哈密市气象站约9km。采用哈尔滨锅炉厂亚临界参数汽包炉，自然循环，单炉膛，一次中间再热，固态排渣，全钢架结构紧身封闭布置。#1炉于2011年9月投运，#2炉于2011年11月投运。
原底渣系统采用青岛达能生产的网带式干渣机，一级进仓布局，如下图1。干渣机设计出力9-34t/h，输送长度为53m，抬头角度35°，输送带有效宽度1.4m，驱动功率22Kw，清扫链为φ18×64双圆环链，驱动功率为5.5 Kw；关断门配置2×5.5Kw电机，油缸缸径φ80mm；渣仓直径8ｍ，有效容积180m?。
图1 干排渣系统图
2现场问题
投运初期3个月内运行可靠。连续出现输送带承载板变形，网带打滑、跑偏、拉伸、磨损严重，清扫链轮磨损严重、刮板偏斜（链条长短腿），输送带漏灰严重，清扫出力不足导致弧段积灰，等问题[1]。
3 原因分析
2012年02月开始更换煤种，通过对比得，设计和校核煤种灰分增加了46.4％、80.7％和35.4％[1]，软化温度降为1270℃，硅铝比[2]由2.02增至2.4，说明煤质变化后不但渣量增大，且更容易结焦。煤质灰分变化，运行结焦，煤粉粒度，前期维护和倾角过大是主要原因。
4干渣机改造方案
哈密电厂专家与国内干渣机主要厂商联系探讨改造方案，最终形成四个可行性方案。
4.1方案一
改为斗提机上仓。干渣机长度减小至40ｍ，角度降低为22.5°；通过减小干渣机长度和角度提高稳定性。
经对神华宁夏鸳鸯湖等电厂考察，原为斗提机进仓，因斗提机稳定性差，已改造为干渣机一级进仓。若采用中心卸料的钩头重力斗提机，可提高斗提机稳定性，但成本太高。
结论：电厂否定本方案。
4.2方案二
改为输送和清扫分离的小角度一级进仓。通过下挖地面，渣仓高度降低1.2m，干渣机输送角度降为30°至仓顶，清扫与输送分离降为12°至卸料运转层平台。通过降低角度提高设备稳定性。
通过考察分析得：网带打滑、跑偏、拉长，清扫磨损、偏斜等核心问题无法解决；清扫与输送分离存在安装工艺性差，输送细灰无法清扫，卸料污染等问题；改造费用高，周期长；地面下挖会导致冬季积雪打滑问题。
结论：电厂否定本方案。
4.3方案三
改为鳞斗式干渣机。通过改变干渣机类型提高稳定性，系统整体工艺流程不变。
通过理论分析得，可完全解决目前问题；且改造安装时间最短。因为市场未有运行业绩，且相似结构的链板式干渣机，运行也存在一些问题[3]。电厂对改造性能担忧。
结论：方案理论可行，需对链板干渣机运行情况考察分析。
4.3方案四
改为22.5°一步上仓。将渣仓地面下挖1.6m，渣仓整体下移，保证渣仓有效容积100m?；通过降低角度提高干渣机稳定性。但干渣机长度变化较小，传统问题无法解决，同时渣仓容积减小，地面下挖会导致冬季积雪打滑问题。
结论：电厂否定本方案。
4.4方案对比
5方案确定
5.1实地考察
2013年初对新疆某热电厂实地考察交流，其底渣采用链板式干渣机一级进仓布置；煤质渣量与哈密电厂相似。主要问题有：①干渣机大量刮板频繁脱落、变形（刮板本体变形、刮板侧面变形），干渣机刮板与侧板经常发生变形卡涩。②接手变形，刮板与接手连接处磨损。③链条严重磨损、链轮严重磨损。④纠偏侧辊磨损。⑤托辊频繁损坏。
图2 链板机改向结构
5.2鳞斗机解决方案
通过结构对比，鳞斗机可避免上述问题：①采用ｒ形刮板，减少65％冲击力；刮板与主体独立，即使刮板变形也不对侧板产生影响；钢性套筒模锻链，鳞斗不会脱落。②如图2和3对比，改向压轮与链条作用，承载鳞斗不受力；链条与鳞斗同步运行，没有相对运动，不产生磨损。③套筒模锻链采用柱面接触，同比圆环链线接触，应力减小，磨损小；如图4和5对比。④套筒模锻链为精密加工的板式链，理论不跑偏。⑤输送程采用两端支撑的简支轴代替悬臂轴。
图5 鳞斗机套筒模锻链
5.3方案确定
哈密电厂通过科学分析判断，大胆采用新技术，结论为：鳞斗机与链板机有相似的地方，但为不同技术的干渣机；决定采用方案三改造，即鳞斗干渣机一级进仓，不改变原有关断门、钢架和渣仓。鳞斗干渣机额定设计出力20-55t/h，最大出力80t/h（喷雾强冷）。
2013.03.06日哈密电厂与青岛达能签订EPC改造合同，利用2013.04月Ａ修时间对#1炉改造。生产和拆装总计60天。2013.05.09日启动。#1改造期间，电厂对#2炉利用晚间负荷低时更换新输送带和清扫链等。
6性能对比验收
工况相同，且#2炉网带机同期对输送和清扫以及磨损的托辊都做了更换，对比基准相同。
6.1出力对比
表1是1#鳞斗机和2#网带机主要参数对比表。图6是两台炉负荷相近，风门开度相同时（关闭头顶部风门，不考虑炉底负压变化的影响）干渣机关键部位温度测量数值图。
表1 主要技术参数对比表
图6 两种干渣机温度对比图
由图6得，在出力和风量相似时，两种干渣机均能满足出力要求，但鳞斗机整体温度较低，尤其是输送带底板。分析主要原因是，鳞斗输送带热熔是网带的2.4倍；且对比工况下15CrMo导热系数约为48w/(mk)，18-20Cr/8-12Ni约为17w/(mk) [5]，即鳞斗是网带的2.8倍。所以，在控制冷却风量≯ 1％总风量下，鳞斗输送带可以更快速吸收更多热量，并能更快速放热，将行进程冷却扩展到回程。但鳞斗斗槽内可能出现较高温度灰渣，需进一步对冷却均匀性进行对比。
6.2输送带性能检验
6.2.1打滑
原网带机在吹灰，或事故排渣超载时，就会出现打滑。
鳞斗机采用链轮链条传动，理论不打滑。截止2015.09.10日，多次事故排渣，鳞斗机从未打滑。
7.2.2跑偏
鳞斗输送带采用双套筒模锻链传动，理论不跑偏。现场运行后发现跑偏，经现场测量发现为安装偏斜（原托架和基础倾斜），干渣机整体向炉前倾斜。因为干渣机设有防偏轮，不影响工业生产，至今未作校正。2015.05哈密电厂对#2进行改造，对基础和托架进行调整，安装在误差范围内，经4个月运行验证输送带未发生跑偏。
同比#2网带机，运行1月后，输送带拉长超过700mm；#1鳞斗机输送带未发生拉长。运行两年鳞斗输送带拉长约80mm。网带容易拉长与其基本结构有关：①网带厚度约为16-18mm，绕丝为φ4 mm [6]，即绕丝弯曲弧度为φ8-10mm，而串条为φ5 mm，所以网带在
工作中即使未磨损也会拉长。②上述结构使得网带与圆环链相似，串条与绕丝间形成线接触，应力大容易磨损。③网带在承载板下方，热渣温度会迅速、全面传递到网带上，加大网带磨损。④奥氏体[7]耐热不锈钢硬度低。⑤摩擦力驱动，需要更大的张紧力，打滑加剧磨损。
鳞斗机输送带不容易拉长的原因有：拖动链位于鳞斗两侧，基本不受高温灰渣影响；链条为加工件，温度不变时不磨损则不伸长；运动副硬化处理，磨损量小；链节间为柱面接触，应力小。鳞斗采用15CrMo耐热合金钢，链条采用Mn、Ti合金渗碳钢，安全运行至今未作任何维修。尤其是链条，运行2年几乎没有磨损。预计输送带寿命≮7年，同比网带2年提高3.5倍。
所以，鳞斗机输送带寿命长，不打滑、不跑偏、几乎不拉伸。
7.3电耗对比
鳞斗机采用自清扫，减少一套系统，节能。因为鳞斗输送带重量是网带的3倍，输送电耗增加，但自清扫使得总电耗降低；如图5为#2炉194.5MW负荷截图，图6为#1炉252MW负荷截图，电耗降低17%。所以，鳞斗机节能约17-20％。
图6 #1炉鳞斗机电耗
7.4抗冲击性能
鳞斗机输送程采用简支轴托辊支撑（同网带机），并设有仿冲击梁；鳞斗设有厚壁加强管，其结构特点使大渣对鳞斗或清扫刮板的冲击力直接传递到加强管上，加强管直接传递到托辊或防冲击梁上，如图7。
鳞斗输送带的重量是同规格网带输送带的三倍，即本身强度高。
截止发稿前，输送带承载板未发生一次冲击问题（干涉、脱落等）；所以，鳞斗机抗冲击性能优于网带机。
7.5清扫系统
同比#2炉网带机独立链条刮板清扫，连续运行寿命约1年，且频繁发生弧段积灰问题；#1闭式自清扫稳定性更高，运行2年多未作任何检修（含上述事故致使刮板弯曲也未作修复），如图8。
所以，鳞斗机自清扫系统更适合大倾角，一级进仓。
图8 鳞斗自清扫原理图
7.6检修维护量
改造后，鳞斗干渣机除定期补加润滑脂，对减速机更换润滑油外，整机无维护。哈密电厂运行2年未购买易损件。
同比网带机，对输送带中间导流板清灰，承载板变形更换，网带磨损，托辊磨损，清扫链和林轮磨损，刮板磨损，弧段积灰等问题，经常人工处理，且日常三班巡检。
9结论
鳞斗机对比网带机结论如下：
鳞斗输送带整体温度较低；
输送带寿命高，不打滑、不跑偏，几乎不拉长；
电耗降低17-20％；
抗冲击性能优；
采用闭式自清扫，稳定性高；更适合大倾角一级进仓布置结构；
检修维护量很低；
总之，鳞斗机整体性能高于网带机。本次改造，通过两年多运行检验，不但避免了原干渣机的众多问题，而且电耗和维护量等成本均降低，取得节能环保效果；是一种值得推荐的改造案例。
[参考文献]
[1] 李振福，姜衍更等．鳞斗式干除渣机在神华国能哈密煤电有限公司的应用[J].除灰技术，2013，02总65：54-57.
[2] 林宗虎，徐通模等．实用锅炉手册（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2009.4 :19-22..
[3] 吴成效.浅谈干式排渣机的应用经验[J].能源科技，2013，23.
[4] 闻邦椿等．机械设计手册（第一卷）[M].北京：机械工业出版社，2011.01：第3篇44.
[5] 杨世铭，陶文铨．传热学[M]．高等教育出版社，2006：555-556.
[6] DL 1128-2009 风冷式钢带输渣机[S]，2009：4.
[7] DL/T5142-2012 火力发电厂除灰设计技术规程[S]，2012：30.
作者简介：
姜衍更，工程师，从事锅炉辅机设计研发工作。工作单位：青岛达能环保设备股份有限公司
论文作者:姜衍更1 李蜀生1 张赞2 张光荣1
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/16
标签：输送带论文; 磨损论文; 哈密论文; 网带论文; 电厂论文; 方案论文; 电耗论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;