環式給煤機技術改造探討

張紅霞,卓彥江

(山西電力設備廠,山西太原 030031)

0 引言

張家口電廠二期輸煤系統給配煤設備為2臺HG700-1 500型環式給煤機,設計額定出力為1 500 t/h。但自1999年2月投產后出力僅能達到600～700 t/h,無法與皮帶機系統出力1 200～1 500 t/h相匹配,尤其是煤質變化很大時,運行方式對配煤提出了更高的要求,此時環式給煤機的主要功能從給煤逐漸向配煤過渡。在系統出力1 200～1 500 t/h、兩煤種配比為1∶3的要求下,單臺設備的穩定出力必須達到900～1 200 t/h。原有的環式給煤機已無法適應運行要求,同時還存在防塵罩易脫落、撒煤嚴重等缺陷,故需進行改造。

1 環式給煤機工作原理

環式給煤機是大中型火電廠圓形儲煤筒倉下部使用的大型給煤設備,可均勻定量給煤,并大范圍調整給煤量;當幾個筒倉聯用時,能夠實現優劣煤種的配用,從而提高煤質的綜合利用率,提升電廠的整體經濟效益。圓形儲煤筒倉占地面積小,不污染周邊環境,不會因天氣變化影響煤的水分,倉體結構利于破拱,倉內煤始終保持先進、先出的原則,杜絕了筒倉積煤、堵煤現象,符合節能環保的要求。

環式給煤機工作時是沿圓弧軌道行走的,可以沿著整個筒倉圓周縫隙均勻撥煤。環式給煤機主要由1臺犁煤車、1臺卸煤車、數個卸料犁及相應的驅動裝置和電控裝置組成。犁煤車是一個環形車體,在車體內側固定有 (根據系統出力不同,而數量各異)一定數量的犁爪,伸到筒倉縫隙中撥煤。環形車體底部按圓周方向上均布有一定數量的行走車輪,將車體支撐在圓形軌道上。環形車體外緣安裝固定了傳動齒條,與齒條相嚙合的3組小齒輪及其驅動減速機均布在環形車體的外側,以通過齒條驅動車體運轉,犁煤車通過逆時針旋轉,將煤犁到下面的卸煤車上。卸煤車也是一個環形車體,車體上部是較寬的承煤平臺,平臺上鋪設有耐磨鋼板,車體底部有一定數量的行走車輪把車體支撐在2條同心圓環軌道上,同樣在車體外緣、外側分別安裝固定了傳動齒條和小齒輪。在承煤平臺外緣與下層帶式輸送機中心線的割線交點位置上設置落煤筒,卸料犁橫跨在落煤筒上方的承煤平臺上,通過執行機構實現抬犁、落犁的動作,從而完成系統卸煤任務。為了防止煤下落過程中揚塵污染環境,在筒倉內壁與犁煤車之間的外圓周上、在卸煤車至犁煤車之間的內外側圓周上均裝設了環形密封防塵罩。

2 環式給煤機存在問題及采取的措施

2.1 出力小不能滿足系統配煤要求的分析及解決的方法

原有的犁煤車上均裝設3套撥料犁,設備在工頻 (50 Hz)運行時,其最大撥煤量僅為700 t/h,改造后的犁煤車上均裝設6套撥料犁 (如果單從增大出力方面考慮,在原基礎上增加2套撥料犁即可,但考慮到車體的平衡性和穩定性,撥料犁在原基礎上再均布3套),設備在工頻 (50 Hz)運行時,其最大撥煤量能達到1 400 t/h,犁體與車體通過犁軸連接,犁體與車體的角度通過開式螺旋扣調節,改變伸入煤層的深度,進而達到調節撥煤量的目的;犁體與車體用絞軸連接,磨損時,方便更換。

犁煤車的出力增大后,下層卸煤車的負荷相應增加,在原卸煤車轉速保持不變的情況下,其上的煤層就會增厚。若提高轉速,在離心力的作用下會有大量的煤偏向卸煤車承煤平臺的外側,在加速密封裝置磨損的同時引起撒煤。為避免承煤平臺外側撒煤,就要使煤的落點盡量分布在環形平臺寬度的中心圓上,這就需要把1.6 m寬的平臺向外側加寬到1.8 m,卸煤犁在增加高度的同時,也相應的增加長度。經實踐證明卸煤車的出力達到預期的效果,承煤平臺撒煤現象也得到了明顯的改善。

2.2 卸煤車承煤平臺存在撒煤和漏粉問題分析及解決的方法

由于環式卸煤車承煤平臺是由數個扇環形拼焊而成圓環,且整個圓環外徑達到10 m之多,運行中焊接應力和材質不均勻應力逐漸釋放,導軌不平、煤層壓力等多種因素引起承煤平臺變形,使臺面形成小波浪形的起伏;另外,防塵罩骨架與臺面的距離超過80 mm,膠皮在煤的離心力作用下形成鼓肚,加速了膠皮的老化,都影響了膠皮的密封效果;而承煤平臺內側防塵罩插入式結構不合理,只有插入的密封鋼板沒入煤中才能保證密封煤塵的效果,此時由于煤層擠壓密封板,密封板容易被雜物或車體卡住造成整片防塵罩脫落。這嚴重地影響了設備的正常運行,形成了事故隱患,還造成現場環境的污染和燃料的損失。

改造前當給煤量超過600 t/h時,環式卸煤車承煤平臺外沿與防塵罩之間的縫隙會大量撒煤,影響了現場的工作環境,加大運行人員的工作量和設備維修次數,落煤堆積到一定程度直接影響給煤車的正常行走。

2.2.1 承煤平臺外側撒煤的原因分析及采取措施

張家口電廠二期環式給煤機承煤平臺外側的防塵罩密封結構過于簡單,只是利用膠皮的窄邊與承煤平臺的貼合來實現密封,見圖1。由于承煤平臺呈小波浪形,難以保證一定的平面度,所以膠皮很難在整圈內完全與平臺貼合。而且膠皮利用螺栓固定,調節范圍很小,而車體運行時,煤在離心力的作用下大量偏向外側,這就是承煤平臺外側撒煤的主要原因。

改造后的承煤平臺外側的防塵罩,見圖2,通過改變承煤平臺外側防塵罩下邊緣的結構來改善密封效果。

圖1 改造前內側和外側防塵罩 (mm)

圖2 改造后內側和外側防塵罩 (mm)

一是密封橡膠的固定方式由螺栓固定改為壓板固定,橡膠板加長與臺面形成帶彈性的寬卷邊密封,這樣完全可以彌補波浪形導致的臺面不平缺陷,形成嚴密的密封,該結構調節量大,便于調節密封橡膠與承煤平臺的相對高度,既保證了兩者的充分貼合,又為更換密封橡膠提供了便利條件。

二是在密封罩骨架內側與鉛垂面呈30°焊接密封擋裙,鋼制密封襯裙與臺面的距離控制在20 mm以內,此密封擋裙不但兼做煤流擋板的作用,防止了大量的煤流涌向外側磨損密封橡膠;而且與外側的密封橡膠共同構成迷宮式密封結構,徹底解決了承煤平臺外沿向地面撒煤的問題,同時,鋼制密封襯裙大大減少了物料與密封的摩擦力,節省了一部分動力。

2.2.2 承煤平臺內側防塵罩漏粉

承煤平臺內側鐵皮加角鋼骨架的防塵罩設計,與車體無法完全接觸,密封效果差,漏粉現象嚴重,而且容易被雜物卡住造成整片防塵罩脫落,見圖1。

改造過的承煤平臺內側防塵罩見圖2,在卸煤車內側擋板支撐槽鋼上鋪設了一層薄板,同時,防塵罩整體向內側移動了150 mm(增大了整個承煤腔),并在防塵罩下邊緣裝設了密封膠皮,與支撐槽鋼上的薄板形成帶彈性的寬卷邊密封,能完全貼合,起到了防塵、防粉的作用;由于此防塵罩遠離了承煤平臺上的物料,避免了被雜物卡住造成整片防塵罩脫落的現象。

2.3 卸料犁的改進措施

密封結構改進,承煤平臺加寬,承煤寬度加大了350 mm,卸料犁需相應加長350 mm,煤層加厚,需要加高卸料犁防止物料越過,無形中增加了卸料犁對承煤平臺阻轉作用,其阻轉作用通過卸料犁對煤運動方向的改變施加。

物料對卸料犁的沖擊力用F表示,其垂直于卸料犁的分力用F2表示,料流線與犁體夾角用α表示,平行于卸料犁的分力用 F1表示,見式(1)。

從式 (1)可以看出隨著角度α的逐漸變小,其垂直分力F2在不斷變小,平行分力F1不斷加大,F2減小能減小物料對卸料犁的沖擊力,從而減小了卸料犁對承煤平臺的阻轉作用,F1增大有利于將物料快速推入落料斗。

原卸料犁為直線型,按原角度延長,物料就會拋出落料斗,其與承煤平臺內線、中線、外線 (即煤流圓周線)的夾角α分別為36.3°、40.3°、43.4°。為使物料順利的落入落料斗并減小物料對卸料犁的垂直分力,將卸料犁改作成拋物線形,與承煤平臺內線、中線、外線 (即煤流圓周線)的夾角α分別為 27.8°、35.5°、42.2°,夾角減小有利于物料向外線滑動,減小物料對卸料犁的垂直分力,減少了卸料犁對承煤平臺阻轉作用,同時,在卸料犁面上鋪設耐磨光滑材料,減少物料與犁面的摩擦力,使卸料更輕松。

3 結論

張家口電廠二期輸煤系統環式給煤機投運1 a,設備運行情況穩定,單臺設備的最大出力能達到1 400～1 500 t/h,而且可以通過調節犁煤車撥料犁的角度使設備出力在300～1 500 t/h范圍內穩定發生變化,完全能適應系統出力要求。防塵罩易脫落、撒煤、漏粉嚴重等現象得到了徹底解決,不但為現場運行人員創造了一個良好的工作環境,也為張家口電廠成為新世紀的環保電廠奠定了基礎。