GBL60型刮板式撈渣機系統(tǒng)設(shè)計

張智榮

(臨汾職業(yè)技術(shù)學院，山西 臨汾 041000)

0 引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，用電量呈成倍增長的勢頭，電力行業(yè)緊跟市場經(jīng)濟的需求，大力新建了600 MW及以上的火力發(fā)電機組，但其鍋爐配套的GBL60型刮板撈渣機幾乎全部采用進口產(chǎn)品，其整機成本和運行成本都大大提高，加大了電廠運行成本和度電價成本。在這種形勢下，結(jié)合多年設(shè)計制作和改進進口刮板撈渣機的經(jīng)驗，設(shè)計制作了為國內(nèi)發(fā)電廠第一臺爬坡高度達15 m、總長度超過52 m的600 MW機組配套的大型刮板撈渣機，實現(xiàn)了大型刮板撈渣機關(guān)鍵技術(shù)的突破。

1 GBL60型刮板式撈渣機系統(tǒng)

GBL60型刮板式撈渣機系統(tǒng)由渣井、關(guān)斷門、刮板撈渣機和渣倉組成。渣井直接支撐于地面，渣井上部的水封槽與鍋爐下聯(lián)箱水冷壁上的水封插板相連，能緩沖鍋爐水平和垂直方向上的膨脹量。渣井的鋼架上掛有冷灰斗上部，冷灰斗下部與關(guān)斷門相連，正常運行時關(guān)斷門插入刮板撈渣機的水槽中，密封鍋爐；當撈渣機事故狀態(tài)下需要檢修時，關(guān)斷門關(guān)閉，封住冷灰斗下口，可將撈渣機電動移出裝置進行檢修；檢修完畢后，待撈渣機就位，打開關(guān)斷門投入正常運行。液壓馬達裝在撈渣機頭部，驅(qū)動軸上的驅(qū)動主軸帶動撈渣機上的鏈條刮板將槽體中的渣撈出后直接爬坡至渣倉頂部，送入渣倉。渣倉為倒錐形的鋼結(jié)構(gòu)筒體，渣倉下部離地面4 m處有氣動插板門，門體有專用的氣動充氣密封圈，渣倉錐體下部有不銹鋼析水元件，使渣倉內(nèi)的渣進一步脫水，含水量達25%以下。插板定期開放，由下面的運渣車將渣送走。

2 刮板撈渣機

刮板撈渣機由機體、驅(qū)動裝置、張緊裝置、鏈條刮板、導向輪系統(tǒng)、電動移出裝置組成。刮板撈渣機水平承受渣段長近30 m，爬坡段長近22 m，爬坡角度大約為30°，頭部高度約為15 m，總長度為52 m。

2.1 驅(qū)動裝置

驅(qū)動裝置的核心部分是液壓馬達和減速機的驅(qū)動總成。當液壓馬達轉(zhuǎn)速一般小于5 r/min時會產(chǎn)生爬行不穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，而撈渣機的主軸轉(zhuǎn)速為0.2 r/min～1 r/min。因此在液壓馬達和主軸之間需要加一級傳動比不大的減速機，這是撈渣機用液壓馬達驅(qū)動的最好組合，一方面避開了液壓馬達不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速范圍，另一方面，在體積和重量方向又適合安裝在機體頭部上。本次設(shè)計采用液壓馬達雙驅(qū)動，可減輕單馬達驅(qū)動的減速機重量，同時可平衡撈渣機頭部驅(qū)動部分受力，也能優(yōu)化頭部機體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)更加合理。

2.2 張緊裝置

張緊裝置由單獨的液壓站及油缸組成。啟動液壓站時，可將撈渣機中鏈條按要求張緊，張緊后，液壓泵自動關(guān)閉，由保壓包及各閥門組成的保壓回路保壓，可以消除因鏈條磨損和油缸泄油而引起的張緊輪回落，當保壓值低于某一指定值時，液壓泵自動重新啟動，使得鏈條張緊，并補充保壓系統(tǒng)中的油壓，這樣使鏈條在整個運行過程中都能保證在最佳張力狀態(tài)下運行。

2.3 鏈條刮板

鏈條刮板由刮板和鏈條組成。刮板采用16 Mn耐磨鋼板焊接而成，斷面為矩形，這樣在刮板返回時不容易帶渣。該種結(jié)構(gòu)的刮板設(shè)計合理、強度高、耐磨性好，可上下兩面正反使用，極大地提高了刮板的使用壽命。

單側(cè)刮板由鏈環(huán)(含接鏈環(huán)、環(huán)鏈條)和刮板連接器組成。鏈環(huán)選用德國RUD公司生產(chǎn)的專門用于輸送的高強度耐磨圓鏈環(huán)，材料為40c-G/S4，表面經(jīng)過特殊的熱處理，其硬度可達HV800，表面淬火層不小于2 mm，根據(jù)張力計算選用型號為Φ34*136。接鏈環(huán)用FL型扁平接鏈環(huán)，其優(yōu)點是安裝簡單，接鏈環(huán)外形和鏈環(huán)尺寸相符，適合在帶槽導向輪和凸齒上使用。

刮板連接器用SSRF型夾持器，其主要特點是它與鏈環(huán)采用無螺栓連接，可以很方便地更換刮板，鏈條張緊后，具有很好的方向性，使得刮板不容易傾斜。

2.4 導向輪系統(tǒng)

導向輪系統(tǒng)由上、下導向輪組成。導向輪的輪體全部從德國RUD公司進口，上導向輪的軸承采用迷宮密封和雙層帶骨架橡膠圈的雙重密封方式，經(jīng)多年實踐證明完全能適合水槽中導向輪的使用，使用壽命在30 000 h以上。

下導向輪采用通軸機體外固定軸承的方式，軸承座采用上下剖分結(jié)構(gòu)，便于軸承的更換。

上、下導向輪輪緣上均有鏈環(huán)立環(huán)定位凹槽，能有效防止刮板鏈條跑偏。

2.5 電動移出裝置

大型刮板撈渣機在每根鋼軌上均裝有電動移出裝置，以便于檢修撈渣機時能整體移出。該裝置由帶電機的擺線針輪減速機帶一級齒輪傳動，直接驅(qū)動滾輪。減速機采用雙級減速，使機體慢速移動，以保證其同步性和穩(wěn)定性。滾輪整體為一個獨立的裝配單元，在運至現(xiàn)場后再與撈渣機裝在一起，這樣可以消除軌道安裝誤差，能保證撈渣機的整體位置公差。

2.6 機體

撈渣機機體主要由頭部機體、斜升機體、過渡機體、水平機體和尾部機體組成。

為增加機體的壽命，在機體的上槽體和下槽體都采取了適當?shù)姆滥ゴ胧?，在上槽體底板及上槽體斜升段全程襯有德國生產(chǎn)的HARDOX400進口超級耐磨鋼板，下槽體及斜升段全程鋪有優(yōu)質(zhì)玄武巖鑄石板，可有效減小灰渣對殼體的研磨，減小摩擦力，提高設(shè)備的使用壽命。水平機體段溢流水側(cè)由5層的不銹鋼板制作，按一定的角度傾斜排列平行斜板澄清器。該設(shè)備是在吸收借鑒德國technip公司同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上針對我國不同煤種而開發(fā)的完善型產(chǎn)品，具有良好的效果，可完全保證溢流水排水處的懸浮物濃度不超過0.3‰。由于水平機體是分段的，采用了分段制造，用法蘭、螺栓連接的辦法。

為了解決刮板回程返渣問題，在刮板進入鏈輪嚙合前安裝有鏈條水清洗裝置，不僅可保證鏈條與鏈輪的正常嚙合也能防止鏈條帶渣；在脫離驅(qū)動鏈輪處安裝有刮板清掃裝置，能將刮板上面的粘渣除掉；同時考慮不同工況灰渣的黏度，在運行中會有少量的余渣帶回機體下槽體，為了解決這一問題將撈渣機尾部設(shè)計成圓弧形狀過渡，能將少量余渣通過刮板從尾部送回上槽體，從而保證了撈渣機下槽體的清潔衛(wèi)生。

在工藝上為保證大型撈渣機的制造精度，自行研制了大型專用平臺，用于撈渣機的制造裝配分段相連機體；同時在大型平臺上制造裝配，既保證了各段法蘭和其縱向中心平面垂直度，又保證了相鄰兩法蘭連接的緊密性，并在出廠前全部整體試裝(包括機體斜升段支架)一次，再一次消除了因制造、安裝、焊接而引起的各段機體對整體縱向中心平面的形位誤差，從而保證了設(shè)備在電廠現(xiàn)場裝配時一次裝配成功，并保證驅(qū)動、張緊和導向輪的中心在一個中心平面內(nèi)。

3 渣井

渣井上部為長方形的環(huán)式水封槽，水封槽的結(jié)構(gòu)除能吸收鍋爐水冷壁水平和垂直方向的膨脹量外，還能保證水封插板機的插入深度，以及鍋爐事故狀態(tài)下的最大正壓和正常運行時的最小負壓，并保證不濺水、不露風。

水封槽上設(shè)有沖洗水管，以定期清除水封槽內(nèi)的沉淀灰。由大型型鋼組成的立柱和橫梁組成鋼結(jié)構(gòu)架，一方面支撐水封槽和冷灰斗，另一方面，其下面采用懸臂布置，給刮板撈渣機的檢修預留了空間。立柱和橫梁之間全部用螺栓連接，一方面便于鋼結(jié)構(gòu)的運輸和安裝，另一方面保證了渣井在安裝過程中的尺寸公差要求。冷灰斗上部通過加強筋板連接于上、下部為特殊長方形的圈梁上，既能很方便同關(guān)斷門連接，又保證了整個冷灰斗有良好的剛性，不會產(chǎn)生變形。冷灰斗內(nèi)壁澆筑耐1 250 ℃高溫的高鋁質(zhì)耐火澆鑄料，渣井內(nèi)壁焊有不銹鋼扒釘，因此耐火層連接牢固不會脫落，冷灰斗可保證機組在最大出渣量下6 h的充渣容積。

4 關(guān)斷門

關(guān)斷門包括8個端門和48個側(cè)門(4種結(jié)構(gòu)側(cè)門)。門體內(nèi)部由能耐1 250 ℃高溫的RTCr-1.5材料鑄造而成，該材質(zhì)具備良好的耐熱、耐腐蝕性，抗沖擊強度高，可承受大渣塊的長時間撞擊；門體外部由帶槽鋼筋的鋼板組成，這樣的雙層門體結(jié)構(gòu)在承受高溫烘烤和渣水腐蝕的情況下不會變形，以保證關(guān)斷門密封的可靠性。

相鄰兩門之間采用新型的符合環(huán)保要求的材料密封，相對兩排門之間交錯搭接，無論是關(guān)閉后和打開時都密封良好，保證鍋爐的正常運行。關(guān)斷門液壓系統(tǒng)由榆次液壓集團制造，為適應(yīng)大機組的要求，系統(tǒng)壓力由10 MPa增加為14 MPa，油缸內(nèi)徑由63 mm增加為100 mm，油缸與門體支架的連接采用和榆次液壓集團聯(lián)合開發(fā)的中部鉸鏈非標專用油缸，這樣既方便了鋼結(jié)構(gòu)的需要又保證了最佳推力角度的要求。

5 結(jié)束語

本GBL60撈渣機系統(tǒng)是以和德國technip公司合作生產(chǎn)的國華定州600 MW機組的撈渣機為基礎(chǔ)，以多方面調(diào)研考察資料為依托，借鑒、消化吸收國內(nèi)外先進技術(shù)并根據(jù)中國實際國情研制而成。殼體在定州撈渣機的基礎(chǔ)上根據(jù)實際工況作了改進與修正，因此其使用性能和技術(shù)指標均能達到國際先進水平。也可以說，這次研制是一次進口產(chǎn)品的國產(chǎn)化革命，實現(xiàn)了大型撈渣機的國產(chǎn)化。