600 MW燃煤鍋爐熱一次風(fēng)門卡澀原因分析及對策

張振科，季廣輝，王穎，袁立強(qiáng)，劉偉

(1.神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 定州 073000;2.北方設(shè)計(jì)研究院熱能電力所，河北 石家莊 050011)

1 問題的提出

神華河北國華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱定洲發(fā)電公司)一期工程2×600 MW亞臨界燃煤機(jī)組于2004年投入商業(yè)運(yùn)營。采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，其作用主要是為鍋爐磨制生產(chǎn)輸送合格的煤粉。燃燒設(shè)計(jì)煤種:5臺(tái)磨煤機(jī)可滿足鍋爐最大連續(xù)出力(MCR)工況運(yùn)行的要求，其中1臺(tái)備用。燃燒校核煤種:6臺(tái)磨煤機(jī)全部投運(yùn)可滿足鍋爐MCR工況運(yùn)行的要求。制粉系統(tǒng)管路主要由磨煤機(jī)送粉管道、冷/熱一次風(fēng)管道和相應(yīng)的調(diào)節(jié)擋板、隔絕門和附屬設(shè)備組成，主要用于磨煤機(jī)輸送一次風(fēng)和煤粉，其中每臺(tái)磨煤機(jī)配備1臺(tái)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、1臺(tái)總風(fēng)調(diào)節(jié)門及1臺(tái)熱風(fēng)隔絕門，熱風(fēng)調(diào)節(jié)門及總風(fēng)調(diào)節(jié)門為無錫市華東電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GDM系列調(diào)節(jié)型擋板式熱風(fēng)門(如圖1所示)、熱風(fēng)隔絕門為RF型氣動(dòng)隔絕門(如圖2所示)。

圖1 熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、總風(fēng)調(diào)節(jié)門結(jié)構(gòu)

圖2 熱風(fēng)隔絕門結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)階段，由于煤電供需矛盾的存在，鍋爐燃燒用煤不能長期保持穩(wěn)定，煤質(zhì)多變，燃用煤質(zhì)劣化，其主要特點(diǎn)是揮發(fā)分低、發(fā)熱量低、灰分大、可磨系數(shù)小。同時(shí)，定洲發(fā)電公司機(jī)組負(fù)荷升降頻繁、升降幅度大。對于直吹式制粉系統(tǒng)而言，機(jī)組負(fù)荷變化也就是磨煤機(jī)出力的變化，因此，磨煤機(jī)需經(jīng)常啟、停或大幅度改變出力，而以上情況均要對風(fēng)量作出調(diào)節(jié)，而熱風(fēng)隔絕門、熱風(fēng)調(diào)節(jié)門和總風(fēng)調(diào)節(jié)門正是起到調(diào)節(jié)、關(guān)斷的關(guān)鍵作用。自2004年投產(chǎn)以來，熱一次風(fēng)門卡澀且漏灰缺陷頻發(fā)，嚴(yán)重影響磨煤機(jī)啟/停、出力、機(jī)組負(fù)荷升/降以及現(xiàn)場文明生產(chǎn)。

2 原因分析

經(jīng)過幾年來對熱一次風(fēng)門缺陷的處理和研究，熱一次風(fēng)門卡澀的表現(xiàn)形式及主要原因有以下2個(gè)方面。

2.1 熱風(fēng)隔絕門卡澀、門開/關(guān)不到位、熱風(fēng)隔絕不嚴(yán)的原因

(1)啟閉氣缸選型偏小，推力不足，造成隔絕門開關(guān)卡澀。

(2)由于熱一次風(fēng)含灰較多，長時(shí)間運(yùn)行后在熱風(fēng)隔絕門門體內(nèi)大量積灰，造成熱隔絕風(fēng)門開關(guān)卡澀。

(3)門板導(dǎo)向輪在開、關(guān)過程中脫軌造成隔絕門卡澀。

(4)熱風(fēng)隔絕門檢修孔板厚度僅為5 mm，隔絕門結(jié)合法蘭無脖，不易密封。設(shè)備投運(yùn)后，風(fēng)門溫度高達(dá)330～350℃，檢修孔板變形嚴(yán)重，造成漏灰、漏風(fēng)，無法進(jìn)行隔離處理。

(5)氣缸行程開關(guān)松動(dòng)、脫落導(dǎo)致隔絕門無法操作。

(6)門體與氣缸桿連接處固定銷松動(dòng)、脫落導(dǎo)致風(fēng)門卡澀。

2.2 熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、總風(fēng)調(diào)節(jié)門卡澀的原因

(1)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、總風(fēng)調(diào)節(jié)門傳動(dòng)側(cè)門軸壓蓋沒有加裝密封風(fēng)裝置，若運(yùn)行中出現(xiàn)漏灰和漏風(fēng)現(xiàn)象，運(yùn)行中將無法處理。

(2)門軸軸封配合間隙大，出現(xiàn)大量漏風(fēng)、漏灰現(xiàn)象，因軸承溫度過高和內(nèi)部大量積灰，致使軸承發(fā)生卡澀，風(fēng)門無法調(diào)節(jié)。

(3)熱風(fēng)直接輻射到執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制頭和電動(dòng)機(jī)上，致使電動(dòng)機(jī)超溫保護(hù)動(dòng)作，造成風(fēng)門經(jīng)常自動(dòng)退出，嚴(yán)重影響了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏性和正確性。

(4)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型力矩偏小，在夏季運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生執(zhí)行機(jī)構(gòu)因過力矩而導(dǎo)致不能操作的問題。

(5)風(fēng)門擋板內(nèi)部變形，導(dǎo)致風(fēng)門卡澀。

(6)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連桿固定銷子松動(dòng)、脫落導(dǎo)致風(fēng)門故障。

3 采取的措施

3.1 對熱風(fēng)隔絕門采取的措施

(1)原熱風(fēng)隔絕門啟閉氣缸直徑為125 mm，對門板自重，風(fēng)壓產(chǎn)生的阻力及門板、滑道受熱變形產(chǎn)生阻力等進(jìn)行了校核，計(jì)算數(shù)據(jù)如下:

設(shè)計(jì)門板質(zhì)量為500 kg，滾動(dòng)摩擦因數(shù)取0.3，實(shí)際門板質(zhì)量=500×0.3=150(kg)。

氣缸所需最小推力為

氣缸缸徑:取氣缸負(fù)載率為1.0，在0.5 MPa氣源下，推力為75 N，易發(fā)生卡澀現(xiàn)象，根據(jù)所需推力選用缸徑為200mm的氣缸，推力達(dá)到493N，可滿足開關(guān)要求。利用檢修機(jī)會(huì)對在裝的12臺(tái)缸徑為125 mm的氣缸全部更換并加裝快速排氣閥，同時(shí)對熱風(fēng)隔絕門門板連接部位進(jìn)行加固，氣缸具體參數(shù)見表1。

表1 氣缸參數(shù)

(2)熱風(fēng)隔絕門門體底部外側(cè)下端加裝密封風(fēng)吹掃裝置，風(fēng)源來自密封風(fēng)母管，吹掃隔絕門軌道積灰，確保熱風(fēng)隔絕門開關(guān)正常，無卡澀。

(3)利用檢修機(jī)會(huì)對熱風(fēng)隔絕門滑道、支撐輪及導(dǎo)向輪進(jìn)行檢查加固，避免出現(xiàn)脫軌卡澀。

(4)將熱風(fēng)隔絕門門體結(jié)合面加脖抬高100 mm，檢修門板加厚變?yōu)?6 mm，密封良好且運(yùn)行期間不易變形。

3.2 對熱風(fēng)隔絕門控制部分采取的措施

(1)氣缸行程開關(guān)增加緊固防脫裝置，定期進(jìn)行檢查并緊固，防止出現(xiàn)松動(dòng)脫落。

(2)氣缸三聯(lián)件中的過濾器，應(yīng)定期向左旋轉(zhuǎn)葉柄放水，放完水后應(yīng)立即復(fù)位。應(yīng)定期取出過濾芯放入礦物油中清洗，再用壓縮空氣吹凈。應(yīng)定期取下存水杯放到石油溶液中漂洗。

(3)三聯(lián)件中的減壓閥在調(diào)試過程中，通氣前逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，使減壓閥彈簧卸荷，然后打開氣源，按逆時(shí)針方向逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，壓力漸增，壓力表指示輸出壓力為0.49 ～0.79 MPa。

(4)氣缸三聯(lián)件中的油霧器在調(diào)試時(shí)，可根據(jù)需用油量調(diào)節(jié)油針的開度，一般轉(zhuǎn)動(dòng)2～3圈油路全開，通過油窗觀察滴油情況。在使用過程中，當(dāng)油位臨近最低油位時(shí)，用扳手取下油杯進(jìn)行補(bǔ)油，加油時(shí)油面不得超過最高油位。

(5)按鈕、開關(guān)、指示燈及其他元件若有損壞，應(yīng)立即更換。

(6)將熱風(fēng)隔絕門與氣缸桿連接處固定銷子上螺帽處加開口銷止動(dòng)，防止松脫。

(7)應(yīng)充分考慮惡劣的工作環(huán)境影響，對啟閉氣缸、鎖緊氣缸軸頭密封重新測繪，改為組合填料。在氧化條件下，組合填料的最高使用溫度為550℃，在風(fēng)門中能發(fā)揮良好的密封作用。同時(shí)，密封補(bǔ)償作用避免了原來密封采用的單一盤根方式，該方式容易使氣體從風(fēng)門壓蓋的間隙中擠壓出來，使盤根的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致密封泄漏。

3.3 對熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、總風(fēng)調(diào)節(jié)門采取的措施

(1)在熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、總風(fēng)調(diào)節(jié)門傳動(dòng)側(cè)門軸壓蓋設(shè)計(jì)加裝密封風(fēng)，風(fēng)源來自密封風(fēng)母管，以確保密封效果。

(2)對熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、總風(fēng)調(diào)節(jié)門門軸軸封(如圖3所示)進(jìn)行了改造，以減小軸封和軸之間的配合間隙以及軸的偏心度，降低風(fēng)門漏風(fēng)和卡澀的幾率。

圖3 軸封結(jié)構(gòu)

1)改造后的軸座為整體鑄造精加工件，用以代替現(xiàn)有軸座的鋼管式軸座，可大大增加軸座與軸之間的配合精度，有效減少軸封與軸之間的配合間隙，降低軸封處漏風(fēng)量。

2)改造后的軸封軸座與軸之間的配合長度加長，可對門軸起到一定的支撐作用，降低了門軸的偏心度，減少軸彎曲的幾率，有效防止門軸卡澀。

3)改造后的軸座上的填料室為精加工件，減少了填料的磨損程度，有效防止軸封處漏風(fēng)。

4)改造后的軸封壓蓋為整體鑄造精加工件，有效增加了軸封壓蓋與軸座的配合精度，可有效防止漏風(fēng)。

(3)將在裝的 AUMA SA07.5－F07(773937)AM01 GS80.3－F14型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造為EMG分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制頭與執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分體安裝，控制頭遠(yuǎn)離了執(zhí)行機(jī)構(gòu)漏風(fēng)區(qū)域，杜絕了環(huán)境漏風(fēng)對控制頭內(nèi)部電氣元件部分的高溫影響，改善了設(shè)備的客觀運(yùn)行環(huán)境，大大提高了電氣元件的使用壽命，增強(qiáng)了一次風(fēng)控制的準(zhǔn)確性和靈敏性，降低了備件的維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)增大力矩，杜絕了因過力矩導(dǎo)致不能操作的現(xiàn)象，為磨煤機(jī)的安全運(yùn)行提供了可靠的保證。

(4)GDM系列調(diào)節(jié)型擋板式熱風(fēng)門采用薄板沖壓整體焊接結(jié)構(gòu)，由外部框架、擋板葉片、密封片、前后軸承與軸承密封及擋板連接5部分組成?？蚣芘c葉片均采用6 mm厚的Q235A鋼板壓制成形，端軸采用不銹鋼材料，軸頸采用填料密封，葉片與框架之間采用厚度為0.6～1.0mm的不銹鋼彈性薄板壓制的密封片，對葉片進(jìn)行焊接加固，對密封片進(jìn)行調(diào)整并在每次檢修中進(jìn)行檢查，確保無開焊和變形。

(5)軸承采用合金球面無潤滑油自動(dòng)調(diào)心軸承，完善定期工作標(biāo)準(zhǔn)，每月對軸承進(jìn)行清洗，確保軸承轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。

(6)充分考慮惡劣工作環(huán)境的影響，對風(fēng)門軸頭密封重新測繪，改為組合填料，在氧化條件下最高使用溫度為550℃，在風(fēng)門中發(fā)揮良好的密封作用;同時(shí)，密封補(bǔ)償作用避免了原來密封采用單一盤根方式，該方式容易使氣體從風(fēng)門壓蓋的間隙中擠壓出來，使盤根的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致密封泄漏。

(7)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)連桿固定銷上螺帽處加開口銷止動(dòng)，防止松脫。

4 結(jié)論

通過對熱一次風(fēng)門采取的一系列措施治理效果明顯，成功解決了熱風(fēng)隔絕門、熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、總風(fēng)調(diào)節(jié)門卡澀問題，滿足了熱一次風(fēng)門長時(shí)間高頻次開度調(diào)節(jié)要求，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，為機(jī)組長周期穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)大幅降低了維護(hù)成本。

［1］宋波.#4爐制粉系統(tǒng)一次風(fēng)門卡澀原因分析與處理［J］.湖北電力，2002，26(6):12 －13.