火力發電機組撈渣機系統優化的探究

唐曉龍 朱世見 陳新昊

（華電濰坊發電有限公司，山東 濰坊 261200）

引言

刮板撈渣機機械除渣系統是火力發電機組的重要輔機設備系統之一。其本身具有運載量大、爬坡能力強、運營費用低、使用維護方便的優點，因此廣泛應用于我國大部分3300MW、660WM 和1000MW 級別的火力發電機組。由于該設備應用較早，投入運行至今已存在著各種問題急于解決，對撈渣機系統這種除渣設備的綜合性能的提高有了迫切要求。因此，對撈渣機系統進行相應的優化改造勢在必行。

本文針對華電濰坊發電有限公司（下述濰坊電廠）撈渣機系統近兩年運行過程中發生的重大缺陷展現相關探究工作，對華電濰坊發電有限公司撈渣機系統水平段殼體、關斷門、鋼渣倉、張緊裝置等設備進行故障分析和技術改造，解決其經常出現的因落焦沖擊造成的關斷門脫落、水平段殼體壁板變形及張緊輪系故障等重大缺陷，以滿足不同工況下撈渣機系統的適應力。

本文通過對華電濰坊發電有限公司撈渣機系統升級改造，提出一種新型抗沖擊型水浸式撈渣機系統的優化改造方案：通過對撈渣機水平段殼體壁板進行加厚處理、增設內支撐梁、安裝碎渣板等方式，增加其對落渣量、落焦量及塌渣量變化的適應性；將關斷門改造為防落焦沖擊、單扇獨立控制液壓關斷門；優化張緊輪結構和對渣倉輸送系統進行換型以提高設備運行穩定性。

一、撈渣機系統概況及存在的問題

（一）撈渣機系統概況

華電濰坊發電有限公司二期670MW 火力發電機組在裝撈渣機由青島四洲電力設備有限公司設計、制造。#3-4 爐分別布置1 臺撈渣機。分別于2006 年和2007 年投產，運行壽命已超過14 年，其原理是利用圓環鏈式刮板實現對鍋爐灰渣的連續清除。爐渣經過渣井、關斷門，落入撈渣機水平段殼體上槽體中，灰渣被上槽體內的冷卻水冷卻炸裂并沉淀于槽底，隨刮板的運動而逐漸抬高，瀝去大部分冷卻水并在撈渣機末端排出，供渣倉輸送系統送至鋼渣倉內二次析水后裝車外運。

（二）撈渣機系統存在的問題

華電濰坊發電有限公司二期#3、#4 爐存在結焦問題，在掉焦時經常砸中液壓關斷門、撈渣機水平段殼體，現在關斷門、撈渣機水平段殼體受損嚴重，東西兩側多扇側門已傾倒，兩側端門受沖擊脫落，漏風嚴重；2019 年#4 撈渣機鏈條發生五次斷鏈；#3 撈渣機水平段殼體外部加強筋板變形嚴重，西側壁板向外翻0.76m；因張緊輪軸承室內進水造成的張緊輪故障每年至少4 起；渣倉頂部膠帶輸送機支架變形嚴重，驅動裝置已過使用年限，糾偏裝置失靈，皮帶跑偏頻繁導致膠帶輸送穩定性差，運行時大量灰渣從皮帶掉落至鋼渣倉頂部平臺，嚴重污染環境，現在已無法使用，嚴重影響鍋爐安全穩定運行。因此需要對撈渣機水平段殼體、關斷門、張緊裝置及渣倉系統等各部分進行針對性的優化設計和改造，已達到機組實際能夠滿足任何工況下高可靠性運行的需求。當前華電濰坊發電有限公司撈渣機系統還存在以下問題：

1.撈渣機水平段槽體經過長期運行受到灰渣漿液的侵蝕，壁板減薄不可避免，撈渣機整體抵抗爐內落焦、落渣的沖擊能力降低，槽體在受到爐膛落焦沖擊導致壁板向外傾斜，嚴重的沖擊力又造成外部加固筋板變形嚴重，抗沖擊能力進一步降低。槽體內部支撐梁也因落焦沖擊會造成斷裂，也嚴重降低了水平段槽體的抗沖擊能力。水封導輪因槽體壁板向外傾斜造成導向輪不垂直壓向鏈條，并且因變形槽體變形造成四個水封導輪和驅動鏈輪不在一個矩形平面內，加速了鏈條、刮板、鑄石板的磨損，鑄石板和刮板耐磨條磨損造成鏈條運行間隙增大，鏈條在磨損拉伸過程中變長，在落焦或撈渣機內部壓力波動時撈渣機鏈條容易造成脫鏈、斷鏈故障，嚴重影響撈渣機安全穩定運行。

2 撈渣機系統關斷門因受到爐膛落焦沖擊導致易造成南北兩側端門脫落，東西兩側關斷門側門也同樣容易因落焦對門扇的沖擊造成關斷門拐臂、油缸故障而造成操作失靈，就地工作環境比較復雜，爐渣、渣水溫度較高，給就地檢修工作帶來安全隱患。只能通過制作臨時端門、頂桿等方式進行臨時處理，機組運行不穩定性進一步增加。因此，撈渣機系統需要進行相應的優化改造。

3.撈渣機系統配備的鋼渣倉系統經過14 年長時間運行，渣倉頂部膠帶輸送機支架變形嚴重，驅動裝置已過使用年限，糾偏裝置失靈，皮帶跑偏頻繁導致膠帶輸送穩定性差，運行時大量灰渣從皮帶掉落至鋼渣倉頂部平臺，嚴重污染環境，同時需要投入大量人力去對頻繁跑偏的皮帶進行調整，既影響輸渣效率，又消耗大量檢修成本。

4.撈渣機系統在裝的張緊輪設計為軸承內置型，在長時間運行后，雖加強了定期加油脂保養維護，極易因密封損壞發生軸承腔進入灰水現象，從而導致軸承損壞，出現輪組卡澀不轉，鏈條直接磨損張緊輪，張緊輪組損壞，鏈條不規則磨損超標的問題，同時造成張緊軸系的偏移，從而使得撈渣機的鏈條和刮板也出現單邊偏移現象，傾斜后的刮板交叉不規則的在張緊輪槽處磨損，甚至發生斷裂，斷裂后的刮板交叉在撈渣機本體局部位置發生卡澀，嚴重的還可能導致鏈條脫軌，撈渣機鏈條脫鏈，撈渣機停運，鏈條脫軌，安裝鏈條復位及其困難，無法在線更換修理，影響機組的長期穩定運行。

二、撈渣機系統的優化改造策略

針對上述撈渣機系統實際存在的問題，華電濰坊發電有限公司系統性的提出來一系列優化改造方案。首先，為了提高撈渣機水平段殼體、液壓關斷門及張緊輪系的運行穩定性、降低維護工作量，設計了一系列的針對性改造措施，對撈渣機系統硬件進行針對性的升級更換，使撈渣機系統安全運行水平得到大大提高。

（一）撈渣機水平段槽體及導輪系統的優化

將撈渣機槽體側板更換為16MM 厚Q345 鋼板，側板支撐及底粱主梁采用220×220×18 H 字鋼作為支撐，上槽體內設置5 跟DN100 Q235 材質內支撐梁，每根支撐梁上方加裝碎渣板，撈渣機下槽制成封閉式，刮板回程在鑄石襯底上運行，下槽體設有2 處落渣口，可將撈渣機未被掃渣簾清除的少量回程帶渣集中在水平段下槽體2 處落渣口，用沖洗水沖到渣溝，可實現刮板帶渣的清理，從而徹底解決了刮板空載段帶渣的問題；撈渣機上槽體采用無螺栓緊固快開人孔：此人孔只需一捅即開，避免了因螺栓銹蝕造成開門困難和操作繁瑣之弊；撈渣機水封導輪總成、前導輪總成及尾導輪總成采用凹槽式鏈輪（精密模鍛），鏈輪經淬火熱處理硬度HRC 48～55，延長使用壽命，對撈渣機水平段殼體內部鑄石板更換為40mm 高耐磨鑄石板，將刮板耐磨條更換為12mm 厚65Mn 鋼板，增長刮板與鑄石板的使用壽命，同時更換自動化液壓張緊系統，靈敏度性能大大提高，降低了鏈條過長造成的風險。通過硬件上的升級換代改造，提高了撈渣機系統整體的安全性，適應煤種和鍋爐運行工況的能力從根本上得到了提升。

（二）液壓關斷門的優化升級改造

將撈渣機南北渣斗液壓關斷門改造為防落焦沖擊、單扇獨立控制液壓關斷門，液壓關斷門有如下結構特點：關斷門采用柱銷懸吊配合單向雙鉸鏈臂加裝雙層單閘板結構的門扇。關斷門液壓系統采用單獨、關聯互鎖功能、根據液壓指令程序關閉，通過機械鎖和液壓自鎖裝置保證關斷門能夠運行到位，可靠自鎖，即使液壓站停止工作或系統出現故障，關斷門仍能保持良好的自鎖狀態；單扇門單獨板控制，具有定位開關角度功能。提高了液壓關斷門的抗沖擊能力，減小了爐底漏風率，提高了機組安全穩定運行的能力。

（三）張緊裝置的優化升級改造

對張緊輪進行設備技術改造，通過對撈渣機張緊輪結構改造的綜合考慮，以及撈渣機運行特點，采用對撈渣機張緊輪軸承外置，使其脫離長期處在灰渣中工作的惡劣環境，最大限度降低張緊輪軸承易進渣水的可能。軸承外置改造后軸承室不易進入灰水損壞軸承，導輪采用可靠有預緊力的軸向固定，可承受大的軸向力，鏈輪不易發生軸向躥動，避免導輪與軸之間出現松動、“滾鍵”的現象，鏈輪輪體采用組合結構，與刮板鏈條接觸受力的鋼輪圈經淬火熱處理，耐磨、壽命高。

（四）渣倉系統的優化升級改造

將膠帶輸送機裝置改造為TYPEZX.GPST2000 鏈條刮板輸送機，減少缺陷發生頻率，降低環境污染風險，提高設備運行可靠性。更換鋼渣倉腐蝕嚴重的錐體，同時以三棱形析水板型式取代原槽形析水板結構，增強析水效果，并對鋼渣倉內壁進行貼襯，提高鋼渣倉內壁抗腐蝕和磨損性能。將鋼渣倉下部排渣門改造為采用帶充氣密封圈的結構形式，確保開關靈活可靠，密封性好，降低環境污染風險。

三、升級優化改造后的效果

通過對撈渣機系統升級改造，經過1 年的長期跟蹤觀察發現：撈渣機水平殼體、液壓關斷門及渣倉和張緊輪系的換型改造，撈渣機系統運行的穩定性效果顯著。撈渣機殼體及液壓關斷門的抗沖擊能力得到明顯提升，渣倉系統及張緊輪系的故障率明顯降低，渣倉輸送系統年維修費用節省10萬元以上，既減少了工作人員就地操作的工作量和勞動強度，又降低了渣倉輸送系統的電機能耗，并進一步減少了運行人員不必要的巡檢工作、提升了系統運行的經濟性和安全性。

四、結論

針對火力發電機組水浸式刮板撈渣機存在的實際問題，本文研究的優化改造方案對撈渣機系統運行的可靠性提高效果顯著，具有便于實施，同時經濟性價比明顯等特點，對同類型撈渣機系統的升級改造工作具有借鑒意義。