干灰渣系統存在的缺陷分析及應對措施

郝劍 侯可中

摘要：三河發電有限責任公司一期輸渣系統干式排渣機由于主鋼帶存在設計上的缺陷，造成主鋼帶多次損壞耳板，為了解決這一根本問題，從現場實際出發，建設性地提出了采用貫通長托輥替代短托輥、耳板厚度增加1.5倍的設想，并得到了有關專業技術人員的認可。如果這種設想能夠付諸實施，將使干排渣機的使用壽命大大增長，電力行業有關干排渣機發生的類似問題必將得到圓滿解決。

關鍵詞：疲勞折斷短托輥耳板長托輥鋼絲板網干式排渣機

1 概述

分別于1999年12月份和2000年4月份分別投產運行的三河發電公司一期工程2×350MW機組強制循環鍋爐所配置的兩套干式除渣系統，是全國第一家從意大利MAGALDI公司引進的成套除渣設備，它徹底顛覆了國內爐底唯一濕式除渣方式，是一套成功運行的節能環保除渣設備。

其工藝流程是把鍋爐底部灰渣和省煤器飛灰輸送到渣倉，并根據需要將灰渣卸到灰外運皮帶機或卡車上。意大利MAGALDI公司設計制造的爐底灰渣冷卻、取送裝置即MAC(MAGALDI ASH COOLER)，采用無水方式進行灰渣處理，主要由三部分組成，第一部分包括爐底灰渣的取、送、冷卻及粉碎；第二部分包括粉碎后爐渣的再冷卻、輸送直至渣倉的儲存；第三部分包括渣倉的最終卸出和外運。

這里關鍵的問題是介紹第一部分，即爐底灰渣的取、送、冷卻及粉碎過程中存在的問題。主要設備是風冷排渣機。基本部件為一條閉合金屬輸送帶，它由不銹鋼絲網制成，金屬絲網上覆蓋相互搭接的不銹鋼板，鋼絲帶邊緣有適當高度的側壁，整個輸送帶放置在支撐托輥上。由于輸送帶采用獨特的板網設計，具有抗高溫機械性能和承受大塊爐渣撞擊而產生的沖擊載荷能力，適用于干、熱爐渣輸送的惡劣運行條件。排渣機裝置的輸送帶通過摩擦傳動方式帶動。尾部從動輪配有一套氣動自動張緊裝置，以補償在運行中由于溫度變化引起的輸送帶長度的變化。鋼絲網所覆蓋的鋼板能在各個方向自由膨脹而不受抑制及扭曲。輸送帶被完全包罩在一密封殼體中，以防外界風無控制的漏入，也防止灰渣向周圍環境撒落和散發熱量。在殼體兩側裝有特殊的進風門，可有效的控制進入自然風而冷卻爐渣，同時使鋼帶溫度保持在可接受的范圍內。殼體側面還裝有檢查窗，可對殼體內隨時檢查。在殼體底部裝設一條配有氣動自動張緊裝置的刮板式自動式清掃鏈，以回收從鋼帶上落下的少量細灰，并將其輸送到主鋼帶的出口處。渣斗連接在鍋爐出渣口與風冷排渣機之間。渣斗用碳鋼板制作，內壁襯有耐火材料，能夠保證鍋爐滿負荷時貯存11.5h的灰渣量。爐底渣斗底部的液壓關斷門是由較厚的特殊鑄鋼材料制成，在鍋爐正常運行工況下，此門打開；當排渣機等設備需要檢修時可關閉此門，不需停爐就可對設備進行檢修。從鍋爐爐膛出渣口落下的熱灰渣經渣斗落在輸送帶上，被排渣機送至一次碎渣機，經初步粉碎后經過緩沖罐落進二次碎渣機。在爐底渣輸送過程中，主鋼帶本身由于設計上存在的不足，導致主鋼帶耳板經常損壞，嚴重影響主鋼帶運行，下面就這一問題展開分析，并提出合理的應對措施。

2 主鋼帶存在的主要問題

如圖1所示，主鋼帶耳板損壞脫落之后，露出板狀鋼絲網，而板狀鋼絲網抵抗彎折變形的能力較弱，當再次通過支撐托輥時，板狀鋼絲網將產生較大變形甚至損壞；

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如圖2所示，主鋼帶工作段開始爬升段兩側各有6個壓托輥壓在耳板之上，此處的壓托輥對耳板的作用力最大，耳板根部的交變應力也最大，通過每個壓托輥受大的損傷也最大；主鋼帶回程段在下降段與水平段交界段兩側各有6個壓托輥通過鋼絲板網反向壓在耳板上，此處的壓托輥對耳板的作用力僅次于爬升段壓托輥對耳板的作用力，耳板根部的交變應力也較大，通過每個壓托輥受大的損傷也較大。

如圖3所示，通過固定在干式排渣機箱體上的左右托輥支撐耳板而間接撐托主鋼帶回程段，此時的耳板相當于懸臂梁，同時托輥又由于主鋼帶經常左右跑偏而移動在耳板上的位置，即作用在耳板根部的力矩在反復變化，耳板根部始終承受交變支撐應力的作用。

3 主鋼帶耳板損壞原因分析

設計上存在不足：耳板設計成為懸臂結構，當支撐托輥支撐耳板時，耳板根部反復承受交變應力，長時間作用之后，耳板根部疲勞斷裂損壞；耳板設計過于單薄，厚度只有4毫米，在受到支撐托輥作用時變形較大，耳板根部承受較大的變形應力。

主鋼帶回程段有68對支撐托輥，耳板在經歷這些支撐托輥時，大范圍頻繁承受變應力作用。

主鋼帶開始爬升段兩側各有6個壓托輥壓在耳板之上，由于此處主鋼帶拉力最大，主鋼帶垂直向上的作用力也最大，因此，6個壓托輥對耳板的壓力也最大，耳板根部承受變形應力也最大，收到的損傷也最嚴重。

主鋼帶回程段在下降段與水平段交界處兩側各有6個壓托輥通過鋼絲板網反向壓在耳板上，此處主鋼帶同樣具有較大的拉力，其拉力僅次于爬升段，耳板在此處承受較大的反向作用力，變形應力較大，受到的損傷也較嚴重。

運行中主鋼帶經常發生跑偏現象，使偏里側的支撐托輥或壓托輥遠離主鋼帶中心線，同時遠離耳板根部，使耳板根部承受的變形應力增大，加劇耳板根部損傷的程度。

主鋼帶在運行期間，周而復始地承受著較大溫差的變化，在爐底渣斗下部承受著八百度左右的熱爐渣加熱作用而加速升溫，當遠離渣斗時，在干式排渣機外殼各個進風口進入的冷風作用下又不斷快速降溫，長時間作用的結果使主鋼帶和耳板金屬不斷老化，強度不斷降低，耳板抵抗彎矩作用的能力下降。

綜觀上述幾點得出結論：耳板根部損傷的主要原因是主鋼帶運行一周的過程中，不斷承受正反兩個方向的交變支撐力的作用，同時承受著溫度變化所帶來的額外熱應力變化，在長期交變應力的作用下，金屬疲勞損傷直至折斷。

4 防止主鋼帶耳板損傷的改進措施

針對目前主鋼帶回程段支撐托輥對耳板造成的疲勞損傷，其改進措施是：取消主鋼帶回程懸臂支撐托輥，如圖3所示的短托輥，此托輥直徑150毫米，托輥長度80毫米，托輥與托輥間距400毫米；改成左右貫通的長托輥之后，如圖4和圖5所示的支撐托輥，該托輥長度800毫米，直徑260毫米，支撐軸直徑45毫米，繼續使用原有支撐軸承座，且間隔使用，軸與軸之間的間距由原來的400毫米增加至800毫米。

將耳板厚度增加1.5倍，即由原來的4毫米增加至10毫米。

改進措施的優點：

采用如圖4和圖5所示的左右貫通長托輥之后，其主鋼帶回程段的支撐將不再使用短托輥通過支撐耳板而支撐主鋼帶，而是使用左右貫通長托輥直接支撐在主鋼帶本體之上，而主鋼帶本體是堅固耐用的，從而避免回程短托輥對耳板造成的疲勞損傷。

回程段采用長托輥直接支撐主鋼帶之后，由于作用范圍增大，左右與擋灰板的距離增加，當主鋼帶發生跑偏現象時，長托輥不會發生與擋灰板刮蹭問題。

回程段采用長托輥直接支撐主鋼帶之后，可以取消主鋼帶左右兩側各68個短托輥，當主鋼帶回轉一周時，其兩側耳板各銳減68次支撐應力發生，雖然此應力較小，但由于發生次數較大，對耳板根部產生的疲勞損傷依然較大。主鋼帶開始爬升段兩側的6個壓托輥和主鋼帶回程段在下降段與水平段交界處兩側的6個壓托輥，雖然壓力較大，產生的應力也較大，但由于次數較少，因而對耳板根部產生的疲勞損傷相對較小。

當耳板厚度由4毫米增加至10毫米時，耳板根部應力將減少為原來的五分之二，或者說耳板根部抵抗變形的能力將增加為原來的2.5倍，鍋爐負荷未變，爐底渣量未變，主鋼帶重量未變，由于耳板厚度的增加，耳板根部應力的減小，作用在耳板上的支撐短托輥數量銳減，從而使耳板壽命大大增加，主鋼帶安全穩定運行的周期將會明顯增長。

5 結束語

鍋爐干式排渣機主鋼帶由于存在設計上的缺陷，導致主鋼帶耳板頻繁損壞，主鋼帶鋼絲板網壽命顯著縮短，主鋼帶安全穩定性下降，鍋爐機組的運行受到嚴重影響。為此，結合現場實際情況大膽提出了主鋼帶回程段采用貫通長托輥和耳板厚度增加1.5倍的創新理念，并通過改進前后對比分析，論證了改進的正確性和時效性。此種改進方案的實施，必將有效促進鍋爐機組的安全穩定運行，也必將為其它兄弟單位鍋爐機組干式排渣機主鋼帶的改進起到良好的示范效應，能夠較好地促進電力行業科技進步。

參考文獻：

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[2]周志輝.干式排渣機故障分析及技術改造[J].吉林電力，2012(05).

[3]劉云.干式排渣機安裝技術簡介[J].安裝，2010(11).

作者簡介：

郝劍（1973-），男，1993年參加工作，華北電力大學，從事電廠生產技術管理工作，工程師。侯可中（1958-），男，河北撫寧人，1991年4月畢業于東北電力學院，目前從事燃料除灰資深主管工作，高級工程師，國華燃料除灰專家，研究方向：燃除科技管理。