螺旋捞渣机加装关断门的尝试及相关设备的改造

钳工技师考评论文沈志平2008-5-15螺旋捞渣机加装关断门的尝试及相关设备的改造沈志平螺旋捞渣机是火力发电厂燃煤锅炉底渣处理常用设备之一，常以其机身小巧、维修量少等优点在一些中小型发电机组锅炉上使用。目前的螺旋捞渣机与炉底的渣井之间联接，一般是靠落渣管直接插到螺旋捞渣机槽体内或用电动排渣门联接。这些方法存在的致命问题是当捞渣机等后续设备出现小故障时，无法实现不停炉直接维修。能否借鉴刮板捞渣机与炉底的渣井联接的形式（如图一），也在炉底渣井与螺旋捞渣机槽体之间加上关断门，用以替代落渣管或电动排渣门呢？在洛阳伊川第二电厂#2炉125MW机组锅炉底渣处理设备的改造（刮板捞渣机改为螺旋捞渣机）过程中进行了尝试。1、支架；2、渣井；3、关断门；4、刮板捞渣机；5、单辊碎渣机。453锅炉中心线21图一1．使用螺旋捞渣机的锅炉底渣处理系统简介使用螺旋捞渣机的锅炉底渣处理系统（如图二所示），从锅炉下联箱算起一般有支架、渣井、落渣管或电动排渣门（传统的锅炉底渣处理系统用）、螺旋捞渣机、双辊（或单辊）碎渣机等设备组成。渣井放于支架上，其上端与锅炉下联箱通过水封形式相接；落渣管或电动排渣门上端与渣井通过法兰联接，下端插到捞渣机槽体内水面以下150mm左右，形成炉底密封；捞渣机一般置于锅炉房0米的道轨上；碎渣机接于螺旋捞渣机槽体靠上端底部的出渣孔处，碎渣机可以放于捞渣机底架上，也可以放于锅炉房0米的道轨上，但都要置于渣沟之上。炉渣通过渣井、落渣管或电动排渣门最后落入充满循环水的螺旋捞渣机槽体内，转动的螺旋轴带动粒化后炉渣随循环冷却水一起从捞渣机出渣口进入碎渣机，经碎渣机破碎后进入渣沟，利用高压水将渣冲走。2．在炉底的渣井与螺旋捞渣机之间加关断门所遇到的问题通过比较刮板捞渣机和螺旋捞渣机在锅炉底渣处理系统中的布置情况，可以明显按看出，在螺旋捞渣机上面加关断门要比在刮板捞渣机上面加液压关断门困难。主要有以下三点：2．1需考虑液压关断门出渣口截面积能否满足锅炉出渣要求。螺旋捞渣机与刮板捞渣机相比，由于螺旋捞渣机的螺旋轴及其槽体与水平面成一定夹角（一般为17°），带围斗的那段槽体（主要是储循环冷却水，与插到围斗水面以下的关断门下沿能形成密封。）不可能做得很长，否则捞渣机就要做得又高又长，这样不仅仅是造价加大了，更主要的是在锅炉底下一般不可能有那么大的空间来安装这么大的螺旋捞渣机。由于螺旋捞渣机围斗尺寸的限制，关断门也不可能做得很大。关断门出渣口截面积能否满足锅炉出渣要求，对能否加关断门有着决定性因素。543211、渣井；2、支架；3、关断门；4、螺旋捞渣机；5、双辊碎渣机。图二2．2锅炉下联箱标高对加装关断门的影响。锅炉下联箱是锅炉的底沿，其标高一般由电力设计部门确定的，由于锅炉造价等原因，其标高不能任意加高，对于老锅炉改造，其标高尺存已经是定死的。另外，渣井内面锥形坡度也有严格要求，一般与水平方向夹角不得小于55°，这样对渣井高度也限定在某一尺寸之上，不能做得过低。由于关断门在打开状态下本身有一定高度，一般为895～965mm，要保证关断门能装得下，并能打得开、关得住，渣井下法兰和捞渣机围斗上沿之间就得有足够的空间。2．3捞渣机槽体围斗尺寸对打开、关闭关断门的影响。在使用落渣管或电动排渣门时，由于他们是固定的或微动的，对关断门槽体围斗尺寸大小要求不是很苛刻，一般做得都是方形即可，而且尺寸也比较小。若采用关断门，就得考虑当关断门端门打开时，是否与捞渣机围斗相干涉。3．针对上述问题的解决办法3．1解决出渣口截面积的问题，考虑由原来的单出渣口改为双出渣口，由用一台刮板捞渣机改用两台螺旋捞渣机。同时根据锅炉出渣量对出渣口截面积进行计算，来确定关断门出渣口截面积。另外，还考察了采用落渣管或电动排渣门的捞渣机的锅炉底渣处理系统中的落渣管或电动排渣门的出渣口截面积，发现我们通过计算确定的关断门出渣口截面积在实践上是可行的。3．2采用刮板捞渣机的锅炉，其下联箱标高都比较低，即使在建的新炉子，为了降低造价，锅炉下联箱高也不会很高。为了加关断门，就得考虑在不影响渣下落的情况下，尽量将渣井做得低一些，以便抬高渣井下法兰标高；另外，还要在降低捞渣机高度上下功夫。在某电厂#2炉改造中，我们在这两方面做了改进，将渣井较原来降低了350mm，将捞渣机较正常情况下降低50mm，使得关断门得以顺利安装。3．3按照以往的使用落渣管或电动排渣门的情况下，关断门槽体围斗一般做得都是方形，而且尺寸也比较小，采用关断门后，端门打开过程中与捞渣机围斗相干涉。我们在设计这两台捞渣机时，已将围斗尺寸尽可能加大，但还不行，最后不得不改变一下围斗的形状，将围斗沿做成锥形，来避免端门打开过程中与捞渣机围斗相干涉。4．相关设备的改造a、液压关断门关断门是火力发电厂锅炉底渣处理常用设备之一，常与捞渣机配套使用，其主要作用是当捞渣机、碎渣机等设备出现故障时可暂时将关断门关闭，以实现不停炉对捞渣机等进行抢修，关断门主要结构如下图一（未改进前）。经过多次改进，关断门的性能得到了较大的提高，但由于关断门的工况比较恶劣，关断门使用寿命较短，为此，电厂往往要投入较多资金进行维修，同时还对关断门及其他设备的安全性也构成了威胁。座架油缸动臂架侧门端门图一(a)2:1AA门衬板门衬板固定套图一(b)门衬板固定螺栓及螺母1影响关断门寿命的主要因素通过分析，关断门的易损件主要是门（包括侧门和端门），尤其是门衬板，影响其寿命的因素主要集中到以下几点：1.1由于捞渣机在工作时，关断门门板部分长期泡在渣水中，而所烧的煤中含有S、P等成份，使渣水成酸性，尤其是亚硫酸含量较高，腐蚀关断门，从而降低了其使用寿命。1.2未改进前，侧门展开角为75°〖见图一(a)〗，门板向里倾斜，使门衬板形成一个倾斜的面，不少的渣落到侧门衬板上后下滑，对衬板有冲刷摩擦作用，久而久之会把衬板磨烂；同时，由于落渣通道较小，当遇到大渣下落时，会砸到侧门尤其是衬板上，将门板砸坏，影响门的寿命。1.3未改进前，关断门衬板与外板联接是靠螺栓固定〖见图一(b)〗。由于落渣对关断门衬板的冲刷摩擦作用，尤其是红渣状态，使关断门联接螺栓头部因长期受磨损而逐渐消失，造成衬板与外板分离而掉入捞渣机中。这种现象一旦发生，不但影响关断门正常工作，而且还会造成后续设备如捞渣机、碎渣机等的损坏，就必须停炉维修，给电厂造成重大的经济损失。2提高关断门寿命的措施为了延长关断门的使用寿命，并提高其使用的安全性和可靠性，针对以上存在的问题，经过和国家电力公司郑州机械设计研究所反复研究，认真分析，采取如下措施：2.1将门板、衬板、联接螺栓、固定套等全部采用不锈钢材料0Cr23Ni13来制造，特别是衬板选用不锈钢材料；2.2将侧门展开角由75°增加为90°〖见图二(a)〗；2.3将门外板与衬板的联接，由螺栓联接改为螺栓栽丝联接〖见图二(b)〗，使螺栓头不会出现在衬板面上而漏在门外板外边。油缸端门门衬板侧门门板固定套门板固定螺钉B2:1B图二(a)动臂架座架图二(b)3改进后的效果分析3.1不锈钢0Cr23Ni13的耐腐蚀性、耐热性均比较优越，门板、衬板、联接螺栓、固定套等采用此材料来制造，有效地避免了渣水对关断门的化学腐蚀，提高了关断门的使用寿命。虽然采用不锈钢会造成成本加大、价格偏高等影响，首次投资较大，但以其优越的性能价格比，尤其是在燃煤含S、P量较高的地区如福建、贵州、广东等地还是很受欢迎的。3.2将侧门展开角加大为90°后，落渣很少打在衬板上，对衬板的摩擦冲刷作用大大减小；同时，由于落渣通道加大，使大渣容易落下，不会砸到门衬板上。从而延长了关断门的使用寿命。3.3门外板与衬板的联接，由螺栓改为螺栓栽丝，在门板内就没有螺栓头暴露在落渣通道内，从根本上杜绝了衬板脱落的现象，减少了由此引发停炉事故的可能性。b、螺旋捞渣机螺旋捞渣机具有结构简单，传动件少维护量低，造价低的特点，但根据此次加装液压关断门系统特点，对螺旋捞渣机进行了局部的改进。1、将螺旋捞渣机槽体围斗沿由原来的方形做成锥形，以便于液压关断门的开闭的顺利进行。2、螺旋捞渣机主要部件：螺旋主轴叶片制作采用16Mn耐磨刚制造，在叶片组焊过程中采用分片制作成型，避免整体焊接造成的内应力变形的主轴弯曲。3、为了提高叶片的耐磨性，制作时采用在叶片螺旋面50mm区域整体堆焊：212耐磨焊条厚度在2-5mm范围之内。4、螺旋轴轴头为了避免水膜润滑的锈蚀而造成的磨损加快，由原来的渗碳处理改用镶不锈钢轴套。5、根据捞渣机总体的长度较短，在设备调试中在确保捞渣机运行中主轴的悬浮情况下，可以适当降低轴头水压，降低对系统水的要求。6、水平布置的减速机传动器和双万向节传动配合，改造原安全销结构，吸取对轮联轴器结构形式，使改造后不但有过载保护的作用，而且可以吸收主轴悬浮式时的横向位移。使设备运行更加平稳可靠。从对该伊川电厂#2炉改造后至今，整个底渣处理系统运行一切平稳，并且发挥液压关断门不停炉检修的特点，确保锅炉的连续运行，效益可观。这在实践上也证明了给螺旋捞渣机上面加上关断门是可行的。沈志平2008年5月