磨煤機耐磨件修復工藝的優化及經濟效益分析

史震偉，朱海寶（.華電江蘇能源有限公司句容發電廠，江蘇鎮江43；.華電電力科學研究院，浙江杭州30030）

磨煤機耐磨件修復工藝的優化及經濟效益分析

史震偉1，朱海寶2
（1.華電江蘇能源有限公司句容發電廠，江蘇鎮江212413；2.華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

磨煤機是發電生產中的重要輔機設備，其磨損部件的使用壽命直接影響發電生產的經濟性。隨著采用優化后的修復工藝，機組檢修時間由6000h提高到15000h，經濟效益顯著。

磨煤機；磨損；磨輥套；金屬陶瓷；堆焊

0 引言

中速磨煤機在我國火力發電廠廣泛使用，磨輥套和磨盤襯板是其主要部件，也是易于磨損的部件。由于磨損使磨輥套及襯瓦的外形尺寸減小，造成相對間隙變大，輥套及襯瓦之間的煤層厚度增加，碾磨力變小，滿足不了煤粉細度及機組負荷要求下而進行磨煤機檢修。

通常磨輥套和磨盤襯板用高鉻鑄鐵澆注而成，當磨損到一定程度后，需采用表面堆焊的方法在磨輥套和磨盤襯板表面堆焊耐磨材料，以此來達到延長使用壽命的目的[1-3]。

由于國內電廠燃煤煤質波動較大、煤矸石含量較高，造成采用傳統工藝堆焊修復的高鉻鑄鐵磨輥套和磨盤襯板的使用壽命依然很短，需頻繁更換。這不僅降低了設備的利用率、增加檢修成本和檢修人員的勞動強度，同時也使電廠的運行成本居高不下。

如何提高上述零件的使用壽命、降低運行成本是每個火力發電廠面臨的共同問題。

1 磨輥套及磨盤襯板堆焊修復現狀

由于現有技術及修復成本的限制，現在普遍采用的修復工藝是用高碳高鉻焊絲對已經磨損的磨輥套及磨盤襯板進行堆焊修復，修復后使用壽命始終停留在6000h左右，噸煤磨損量達到8g，很難進一步提高。以某電廠為例，實際單臺磨煤機負荷為76t/h原煤，按照高鉻鑄鐵澆鑄磨輥套和磨盤襯板設備技術協議上磨輥套金屬磨損為4-6g/t的指標計算，在6000h使用時間內三只輥套磨失金屬量為2475k g，單只輥套磨失約825k g。實際上6000h的單臺磨煤機的堆焊金屬磨失量平均為5000k g以上，換算噸煤金屬磨失量為8.2g/t。

圖1 某廠采用傳統堆焊修復磨輥使用6000h情況，磨損最大深度71mm

圖2 某電廠金屬陶瓷相磨輥套M PS225磨煤機使用7000h

圖3 磨損失重曲線圖

表1 Γ1金屬陶瓷相堆焊焊絲成分W t%

2 堆焊工藝優化

2.1 采用金屬陶瓷相堆焊焊絲

選用針對磨輥套及磨盤襯板堆焊開發的γ系列金屬陶瓷相堆焊焊絲，該系列焊絲具有以下特點:

（1）含有大量的金屬陶瓷相

普通國產高碳鉻鐵焊絲主要成分就是國產高碳鉻鐵，有時為了提高常溫硬度（絕大部分客戶驗收時只考慮常溫硬度）加入一定量的硼鐵。由于其C、Cr含量偏低，所以在焊接熔池反應過程中只能生成Cr23C6及Cr7C3結構，即使用硼來提高硬度，其常溫最高硬度也很難超過H R C60，并且隨著使用溫度升高硬度下降很快，也就是說在300℃左右的使用溫度下其耐磨性急劇降低。

金屬陶瓷相焊絲首先提高焊絲里的C、Cr含量；其次還加入大量C、Cr含量更高的碳化金屬鉻（Cr3C2），使得焊絲C≥5.5%、Cr≥30%。不僅如此，為了提高金屬陶瓷相的比例，加入了W、M o、N b、V、T i等大量的金屬陶瓷相形成元素。

（2）超長使用壽命

由于大量的Cr3C2、W C、W2C、N b C金屬陶瓷相的存在使得堆焊層基體硬度得到整體提高，宏觀硬度可達到H R C63，極大提高耐磨性。大量均勻分布的金屬陶瓷相不僅可以提高硬度，而且可以使碳化物基體應力分布更均勻合理，焊接裂紋致密而且細小，使堆焊層的抗剝落能力得到保證。

根據某電廠實際使用情況分析，金屬陶瓷相技術運用于Z G M133G磨煤機，磨輥、襯板的使用壽命達到15000h，使用壽命得到明顯大幅的延長。

（3）可修復再生

與非金屬陶瓷相比，金屬基金屬陶瓷具有優良的導電性，因此在一個使用周期后可以用堆焊的方法進行重新修復。

典型的修復工藝是在堆焊金屬陶瓷相耐磨層之前堆焊4mm隔離止裂層，制止耐磨層裂紋向基體延伸，使耐磨層及基體焊接熔合層在常溫下為奧氏體組織，并能消除焊接過程產生的殘余壓應力，使基體和耐磨層100%牢固結合，并使耐磨層裂紋均勻細小，錯落有致，提高耐磨層的抗剝落能力，延長輥套的實際使用時間，并延長輥套基體的重復堆焊次數。

目前，金屬陶瓷相磨輥套和襯板已經在華能南京金陵電廠、華能長興電廠、華能石洞口第二電廠、華能玉環電廠、華能南通電廠、江蘇利港電廠等MP S、Z G M、H P系列磨煤機上廣泛應用，輥套及襯板使用壽命大幅度延長。

3 經濟效益分析

表1 兩種不同修復方法檢修費用對比萬元

表2 兩種不同修復方法堆焊費用對比萬元

可見，一臺磨煤機使用16000h，可節約33萬元，以兩年周期計算兩臺機組12臺磨節約費用就達33× 12=396萬元，兩臺機組每年可節約直接費用至少198萬元。

以江蘇某電廠為例，從2015年2月至2016年12月磨輥、襯板累計堆焊修復量96.8t，僅堆焊費用就達464.6萬元；若采用金屬陶瓷相磨輥、襯板，堆焊修復量可減少至27t左右。所需費用僅需175.5萬元。直接節約費用288.9萬元。

4 結語

根據電力行業標準D L/T681-2012燃煤電廠磨煤機耐磨件技術條件，綜合以上數據，得出金屬陶瓷相磨輥、襯板運用在Z G M133G磨煤機是可行的。

從材料性能、使用情況、經濟效益上對比金屬陶瓷相磨輥、襯板都要優于普通高鉻耐磨堆焊材料。

采用金屬陶瓷相磨輥、襯板可一次性解決原有堆焊產品維護周期短、費用高、累計停磨時間長、磨煤機耐磨件磨損后期振動造成電耗高等一系列問題。

[1]張發云，閆洪，周天瑞，等.金屬基復合材料制備工藝的研究進展[J].鍛壓技術，2006，31（6）：100-105.

[2]張玉龍.先進復合材料制造技術手冊[M].北京:機械工業出版社，2003.

[3]張文鉞.焊接冶金學[M].北京:機械工業出版社，2004.

[4]崔忠圻，劉北興.金屬學與熱處理原理[M].北京:機械工業出版社，2007.

[5]王吉會，等.材料力學性能[M].天津:天津大學出版社，2006.

[6]鄭開宏，高義民，陳亮，等.顆粒增強鐵基復合材料的三體磨料磨損性能[J].摩擦學學報，2012，32（2）：176-182.

Optimization Repairing Technology of Roller Sets for Coal Mill in Thermal Power Plant and Analysis of Economic Benefits

SHI Zhen-Wei1，ZHU Hai-bao2
（1.Huadian Jiangsu Energy Co.，Ltd.Jurong Power Plant，Zhenjiang 212413，China；2.Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Coal mill i s an im p ortant au x iliary equi p ment in p o w er g eneration.T h e s er v o li f e o f roller s et sd irectly a ff ect s t h e economy.A f ter u s in g ne w tec h nolo g y o f re p airin g t h e roller s et s s er v o li f e can b e a dj u s te d u p to 15000 h our s an d o b taine d remar k a b le economic b ene f it s.

coal mil；w ear；roller s et s；metal cermet；s tac k e d w el d in g

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.03.010

TM621.2

B

2095-3429（2017）03-0037-03

2017-04-17

修回日期：2017-06-15

史震偉（1970-），男，江蘇常州人，工程師，主要從事鍋爐檢修技術管理工作。