捞渣机改造.doc

王晶海技师鉴定资料

邯峰电厂捞渣机改造项目分析

王晶海
2009.8.16

摘要
邯峰电厂一期工程两台捞渣机是TLT-Babcock公司1998年生产的产品，在运行过程中相继出现槽体变形、槽体严重漏水、刮板反向带渣、脱链、链条和刮板严重磨损、刮板弯曲和扭曲、链条断裂、水浸惰轮组件损坏等故障，给机组安全稳定运行带来严重威胁。为了彻底排除事故隐患，保证锅炉安全经济运行，必须对捞渣机进行改造。针对捞渣机存在的以上问题，该厂采取了加固捞渣机机体、改填料密封为直接焊接结构、调整刮板间距、校正上槽体两条链条对应位置处惰轮驱动轮的垂直高度偏差、改造捞渣机保护装置、加装现场监视摄像头等有效措施，取得了显著效果。

邯峰电厂一期工程每台锅炉各安装了一台水浸式刮板捞渣机。捞渣机布置在炉膛下部，炉膛水封板插入捞渣机液面以下，形成炉膛底部密封。炉膛落下来的渣通过炉膛喉部开口处落到捞渣机上槽体内，并在充水容积很大的上槽体内骤冷粒化，变成多孔沙状颗粒，而后由捞渣机刮板带走，经过捞渣机上槽体的斜升段脱水后送到碎渣机。渣经过碎渣机破碎后落到渣沟内，被高压水冲走。
一、捞渣机结构及技术规范（1）
水浸式刮板捞渣机主要由主动轮、前后两个下压轮、水封导轮、壳体、链条刮板、滚轮和驱动装置等组成。
1、槽体设计
水浸式捞渣机由上槽体和下槽体构成。上槽体内充满水，用来除渣；下槽体内没有水，作为回链槽。上槽体设计得足够宽，以容纳炉膛密封板，并且允许密封板自由膨胀。在捞渣机侧帮上装有水封板限位装置，以防止由于瞬间压力波动造成水封板晃动。链条惰轮位于水封板外侧，防止受到渣块碰撞。同样，上槽体沿整个链条长度在捞渣机机体上焊有角铁，链条位于角铁下方，防止渣块砸坏链条。角铁上面装有保险装置，防止链条横向移动。上槽体和下槽体的工作面上铺有防磨材料。
2、刮板链条
炉渣由链条系统运送。刮板在上槽体地板上运动，同时悬吊链条。刮板用结构级钢制成，在与地板接触的部位还有防磨层。链条经过表面硬化处理，以增加耐磨能力。刮板接头使用与链环一致的材料制造，并且也要经过相同的热处理工艺处理。刮板接头焊接在刮板上，与链条的立环啮合。刮板与链条的这种连接方式是非刚性连接，允许刮板和链条发生相对移动，可以降低刮板与链条之间的应力。使用这种刮板接头在不拆卸链条的情况下即可更换刮板。
3、惰轮、轴、轴承和链轮
捞渣机在链条回路上的所有折向点处都装有惰轮。所有惰轮都配有防磨轴承，所有轴承都能承受径向载荷，且寿命长达100，000小时。每一个水浸式惰轮和张紧惰轮都安装在一个悬臂式短轴上，经由安装在惰轮内的轴承与短轴间发生相对转动，轴承区域有两个密封唇、O型环、垫圈，再加上内部黄油的压力可以维持水封。为便于迅速更换，整个惰轮组件安装在位于捞渣机外壁的支撑板上。所有的润滑工作都可以在捞渣机外部完成。驱动轴和下槽体通轴通过安装在外部的轴台支撑。轴台使用球形滚子轴承，使用多重迷宫式和表面防磨型密封。合金轴头经过淬火和回火处理，可以有效提高其疲劳极限。所有的惰轮和链轮都是热装到轴上，通过轴上的轴肩定位，以防止和轴之间发生相对移动。惰轮上都加工有一个环形凹槽，链条立环在凹槽内与惰轮啮合，有效防止脱链。在前部水浸式惰轮上装有凹槽清理器，以减少脱链的可能。链轮齿经过硬化处理，可以从轮毂上拆下来。
4、水浴
上槽体内充满水，用来冷却热渣，利用热冲击将大渣块击碎。水的深度以足以缓冲落渣对槽体结构的冲击为宜。为了防止落渣和炉膛压力波动时有水溅出，水位也不能太高。水封板插入水面以下的深度要足以持续保持炉膛底部密封。上槽体水位通过连续供应冷却水来维持，或者由高低水位控制点控制。最高水位由溢流箱内的溢流口高度控制。为了保证安全运行，冷却水温度应低于60℃。冷却水量大于由于渣携带和蒸发而损失的水量，因此，溢流管中持续有水流出。在驱动链轮附近装有两个水喷嘴，在链条与链轮啮合前清洗链条。
5、驱动系统
捞渣机通过一台可变速、可反转的液力马达驱动，液力马达通过耦合器与行星齿轮减速箱、滚柱链条和链轮组件配合。两台液力泵中的一台产生的静压在液力马达处被转换成转矩和速度。为了满足捞渣机驱动轴的需要，该转矩经过齿轮减速箱和滚柱链条进一步放大，速度进一步降低。通过控制阀门开关状态可以手动选择泵/马达组合，为了防止损坏任一台泵，泵/马达组合采取电气连锁的方式进行保护。通过手动操作一个位于驱动柜内的方向控制阀门可实现捞渣机正转和反转。正转速度通过一个手动压力补偿控制装置提供，反转速度由一个反转流量控制装置限制，以实现缓慢移动的性能。反转捞渣机对解除上槽体惰轮处的卡塞是有帮助的。在液力泵补偿器设定值（包括由于负荷变化而瞬时掉大焦在内的锅炉正常运行期间，该设定值可以实现捞渣机的启动、试验和连续运行）范围内，液力系统可以提供需要的转矩（压力），并且维持选定的速度运行。释放阀用来保护液力和输送部件免受损坏。油系统上装有供回油过滤器，并且装有“过滤器脏”指示灯。专门装有开关用来探测油箱中油位低和油温高以及供油回路油压高的信号。油箱上装有油位表、温度计。驱动柜中还有指示泵出口、供油回路和回油回路压力的表计。油箱设有过滤式呼吸器、疏油阀和检修用的手孔盖。在回油管线上装有一个带冷态启动旁路的空气/油热交换器，必要时冷却油。滚柱链条安装在一个采用油浴的链盒内。链盒上有油位观察窗、加油和放油堵头。张紧滚柱链条时，需要通过顶丝使底部有窄槽的减速箱座移动来实现。
6、链条张紧系统
为了确保链条在下槽体内和惰轮恰当啮合而不接触其它表面，捞渣机链条必须适当张紧。因为相邻两个链环接触区域存在磨损，随着时间的推移，链条会变长，从而链条变松。捞渣机在机尾处装有带碟形弹簧的张紧装置。调整碟形弹簧的压缩量是通过转动调整丝杠上的螺母实现的。在链条磨损变长的同时，预先压紧的碟形弹簧的反作用力会向上顶起链条，从而张紧链条，通过这种方式大约可以调节380mm。因为两条链条的磨损情况不同，两条链条需要的张紧量就不同，所以两条链条必须相互独立地张紧。
7、仪表和控制系统
为了防止运行过程中损坏设备，捞渣机和驱动系统装有监视装置。每条链条都装有监视链条转动的探头。每个张紧轮上都装有一个传感器盘，链条转动探头安装在张紧轮导向块上，该探头紧靠着传感器盘。这样便使得链条转动监视和链条张紧相互独立。每个张紧轮在碟形弹簧附近都装有比例开关，以探测链条张力松和链条张力紧这两种不同状态。液力驱动单元装有监视装置，指示油压、油温、油位、过滤器是否堵塞以及泵入口管线的情况。另外，还有水位高、水位低和水温高指示。竖井堵塞开关指示捞渣机出口和碎渣机入口堵渣。
捞渣机主要技术参数如下：（2）
名称
单位
数值
制造商

TLT-Babcock
设计出力（50－50最差煤种）
㎏/s
3.9
最大出力
㎏/s
10.6
刮板速度(最大/最小)
m/min
0.883/0.24
灰渣含水率
%
25～30
槽底深度
m
2.205
驱动马达
kw
18.6
驱动装置加热器
kw
0.37
驱动装置冷油器
kw
0.55
链条冲洗水
m3/h
1.47（3bar）
冷却/补充水
m3/h
138.9(2bar)
槽体内水温
℃
≤60

二、运行过程中捞渣机出现的故障及相应处理方案
1、 捞渣机上槽体水封处漏水
＃1、＃2锅炉捞渣机投运后，相继出现了上槽体漏水的缺陷，而且该缺陷呈愈演愈烈的态势。捞渣机上槽体水封总长度大约有40m，密封材料为40mm×40mm的橡胶条，该胶条使用螺栓压紧以实现密封的目的。然而在运行过程中，由于锅炉频繁掉大焦，捞渣机工作环境相当恶劣，致使捞渣机机体变形，同时由于大焦撞击捞渣机机体时造成机体震颤而使胶条压紧螺栓松动，使得水封遭到破坏而漏水。另外，锅炉掉焦部位比较集中，使得掉焦处机体的变形越来越严重，该处水封便越来越难以保持，从而漏水越来越严重。针对以上情况，检修人员对捞渣机机体进行了加固，并定期检查、紧固水封压紧螺栓，然而实践证明这种方法收效甚微。为了彻底消除隐患，利用机组检修机会，检修人员分别对＃1、＃2锅炉捞渣机上槽体水封进行了彻底改造。他们放弃了传统的填料密封方式，而直接采用焊接的方式使捞渣机成为一体。这样不但增加了捞渣机的整体强度，而且还彻底消除了漏水缺陷。
2、 刮板反向带渣
＃1、＃2锅炉捞渣机投运后，相继出现了刮板反向带渣的情况。 所谓反向带渣即刮板携带炉渣进入下槽体，造成下槽体内积渣。反向带渣不但造成部分炉渣的再循环，使得运行工况不经济，而且由于下槽体内积渣，加快了刮板和链条的磨损速度，对设备不利。
造成反向带渣的原因有以下几方面：
1）部分刮板间距偏小。在这种情况下，当刮板运行到上槽体斜坡顶部开始排渣时，前方的刮板还没有完全运行到下槽体内，导致渣落到前方的刮板上，而被刮板携带到下槽体内，造成下槽体积渣。
2）热工信号可靠性不高。指示捞渣机出口堵塞和碎渣机入口渣位高的开关有时并不能真实反映捞渣机出口的实际情况。在某种情况下，尽管捞渣机出口已经堵满了渣，但是该开关却不能准确动作，不能使捞渣机及时跳闸，从而造成刮板反向带渣。
3）没有及时根据锅炉负荷及渣量的多少调整链条、刮板系统的运行速度。当锅炉负荷较高或所燃烧煤种的灰份较大时，炉渣量就会增大，此时如果没有及时调整链条、刮板系统的运行速度，每两块刮板间的渣量就会增加，出现类似第一种情形的反向带渣。
针对以上问题，采取以下措施：
1)在保证捞渣机出力的前提下，适当增大刮板间距，使后面落下来的渣落不到前面的刮板上，从而解决由于刮板间距偏小造成的反向带渣。
2）选择更加可靠的热工指示开关，做到动作准确无误，避免出现上述第二种情况。
3）及时根据锅炉负荷及渣量的多少调整链条、刮板系统的运行速度。这样一方面可以有效避免反向带渣，另一方面还可以使设备运行在经济工况下。
3、 脱链
＃1、＃2锅炉捞渣机投运后，曾多次发生脱链的现象。造成脱链的原因有以下几点：
1）两条链条的长度产生差异。在运行过程中，由于捞渣机上槽体的渣量分布不均匀，使得两条链条的负荷不均，两条链条由于受到的拉力不一致，使得两条链条各自链环之间的磨擦作用产生差异，拉力大的链条磨擦量大，从而伸长量就大，最终造成两条链条长度产生差异，两条链条在运行过程中不能同步的和驱动轮啮合，必然有一条链条的啮合性能变差，久而久之便造成脱链。
2）链条与驱动轮或惰轮啮合时有异物卡塞。
3）刮板变形弯曲或扭曲；刮板一侧的接头部分或者全部与链条脱离啮合。当捞渣机出口处堵满坚硬的大焦块或者炉膛短时间内大量掉焦时，如果捞渣机没有及时跳闸，捞渣机会一直运行，刮板推动大焦块时受力骤然大幅度增大，超过刮板的抗弯极限而发生弯曲。刮板弯曲后，一方面会缩短两条链条之间的距离，使链条与驱动轮和惰轮的啮合性能变差，造成脱链；另一方面极有可能出现刮板一侧的接头部分或者全部与链条脱离啮合的现象，脱离啮合的刮板接头翘起在链条上方或下方，当连接该刮板的链环运行到惰轮或驱动轮处时，势必使链条脱落。
针对以上问题，采取以下措施：
1）运行人员在加强设备巡回检查力度的同时，还应当尽量保证对称地投运两侧炉拱上的燃烧器，且保证两侧燃烧器投粉量的差别不要太大。同时，还要保证恰当的配风，使炉膛内的空气动力场保持稳定。只有这样才能保证炉膛内落下来的渣在捞渣机上槽体内沿着其宽度方向均匀分布。检修人员同样也应当加大设备巡视力度，经常检查下槽体内链条的松弛度、两条链条的同步性能。一旦发现异常，应当及时通过张紧链条或缩短链条长度的方法，保证链条恰当的张紧度和同步性能。
2）在#1、#2锅炉运行期间，曾多次发现炉膛短杆吹灰器的喷头、燃烧器的消旋叶片掉落到捞渣机内。此类异物均有可能在链条与驱动轮或惰轮啮合处发生卡塞现象，继而造成脱链。检修人员利用检修机会应当认真检查炉膛短杆吹灰器的喷头以及燃烧器的消旋叶片等所有可能落入捞渣机内的物件，有问题的应及时采取必要措施进行加固或者更换。另外，应当增加上槽体斜坡处链条冲洗水管喷头的数量，增大冲洗水压力和流量，保证链条上和驱动轮齿盘处没有坚硬的渣块等异物，防止破坏其啮合性能。
3）对监视捞渣机出口堵渣的热工探头进行换型，保证其功能正常。在捞渣机上槽体斜坡附近装设摄像机镜头，把实时图像信号传送到主控室，当发现捞渣机斜坡出现弯曲的刮板、驱动轮处脱链等情况时，及时停运捞渣机处理；另外还要加大设备巡回检查力度，一旦发现异常情况时，应当立即停运捞渣机进行处理。
4、 链条、刮板磨损
＃1、＃2锅炉捞渣机投运后，链条、刮板均出现了较为严重的磨损现象。链条的磨损集中体现在竖直环的工作面上，部分竖直环的工作面磨损得相当严重，有的竖直环的磨损面呈现为平面，有的则在工作面上产生凹槽，个别凹槽深度可达10mm以上。刮板的磨损主要集中在其工作面上，尤其是＃2锅炉捞渣机刮板的西侧端头处，磨损比较普遍，而且比较严重，个别刮板该处经过特殊处理的耐磨板已经磨透，大大降低了刮板的抗弯强度，给捞渣机的安全运行带来威胁。
造成链条工作面磨损的原因：
捞渣机上槽体链条行走路线上有积渣。由于刮板不能运走此处的积渣，势必使得此处积渣越来越多，久而久之，积渣便与链条接触产生磨擦。
造成刮板某侧端头处工作面磨损相对较为严重的原因：
1）上槽体两条链条对应位置处惰轮、驱动轮的垂直高度存在偏差。惰轮、驱动轮垂直高度较低的一侧的刮板受到惰轮、驱动轮较大的下压力，从而该侧刮板工作面受到较大的磨擦作用，久而久之，就出现了该侧刮板工作面的磨损较为严重的结果。
2）由于炉膛内频繁掉大焦，大焦猛烈撞击捞渣机上槽体底部水平钢板，致使钢板变形。钢板变形后，在局部区域刮板与钢板的磨擦作用加剧，久而久之，便造成刮板严重磨损。
针对以上问题，采取以下措施：
1）利用检修机会，检查上槽体链条行走路线，采取有效措施，防止链条行走路线上积渣。
2）精确测量上槽体两条链条对应位置处惰轮、驱动轮的垂直高度偏差，利用检修机会进行准确矫正。
3）利用检修机会检查捞渣机上槽体底部水平钢板，如果钢板变形严重，要采取措施进行矫正。
5、链条断裂
邯峰电厂捞渣机链条也曾经发生过断裂的事故，如果断链处位于捞渣机上槽体的水下，只有停炉后才能消缺。
造成捞渣机链条断裂的原因：
1）链条经过长期运行，其磨损量已经超过规程允许值而没有及时更换。
2）炉膛内部集中大量掉焦，使得捞渣机负荷骤增，超过链条的最大允许负荷造成链条断裂。
3）在链条的运行轨道上存在卡链现象。
4）捞渣机没有设置过负荷跳闸的保护信号。
针对以上问题，采取以下措施：
1）检修时，检查链条的磨损情况，如果磨损超标，那么更换链条。
2）严格控制锅炉燃煤的品质，尤其是保证燃煤的变形温度(t1)、软化温度(t2)、熔化温度(t3)必须大于1500℃，以减少锅炉的结焦量；另外可以考虑打掉炉膛内部分卫燃带，减少结焦源；合理调整炉膛内部的配风，防止发生火焰贴边的现象。通过以上措施，可以有效减少锅炉的结焦量，从而避免锅炉集中大量掉焦。另外，
3）检修时，认真检查链条的整个运行轨道是否存在卡链的情况，如果存在，应当采取措施消除。
4）应当设置捞渣机过负荷跳闸的保护信号，当捞渣机过负荷时，能够迅速、准确地使捞渣机跳闸，以防止链条拉断。
6、水浸惰轮损坏
捞渣机上槽体的4个水浸惰轮组件的工作环境非常恶劣，一旦其密封损坏，灰水便会进入轴承室，造成润滑脂乳化失效，继而造成轴承损坏，引发事故。邯峰电厂曾经发生过因为水浸惰轮组件损坏而造成捞渣机脱链，最后被迫停炉消缺的事故。
针对水浸惰轮组件在锅炉正常运行时，更换或检修极为不便的现实，采取以下措施：
1）在日常设备维护工作中，正常情况下，严格按照规程要求（每天对单个水浸惰轮组件补充#2锂基脂量：8毫升）定期补充水浸惰轮组件的润滑脂；补充润滑脂时，要注意观察轴承箱内是否有水流出，如果有水流出，说明轴承室密封已经损坏，应当适当增加补充润滑脂的数量，利用润滑脂的压力将轴承室内的水挤出，防止轴承过早损坏。待检修机会，检查轴承及更换水浸惰轮组件密封。
2）可以考虑为水浸惰轮组件安装定期自动加油设备，这样不但会有效提高水浸惰轮组件运行的可靠性，而且可以大大降低维护工作的劳动强度。
3）利用检修机会，彻底解体4个水浸惰轮组件，检查轴承是否存在磨损现象。如果轴承已经磨损，应当更换。同时更换所有的骨架密封及O形圈。
4）可以考虑对水浸惰轮组件进行换型。将惰轮组件的轴承室移至槽体外，改善其工作环境，大大降低轴承损坏的可能性。
邯峰电厂的两台捞渣机经过以上改造（部分项目需待机实施），在运行过程中已经取得了比较明显的效果。实践证明，以上改进方案在消除同类型捞渣机的类似故障方面具有可推广性。

参考文献
1、《自然循环蒸汽锅炉及辅助设备运行维护手册》（第Ⅶ卷 第一册），美国福斯特惠勒能源公司提供。
2、《邯峰发电厂2×660MW机组锅炉培训教材》（上册），张志鸿 张兆祥 王照民 李云飞编，邯峰发电厂生产准备排版，1999.04。

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