环式给煤机技术改造探讨

张红霞,卓彦江

(山西电力设备厂,山西太原 030031)

0 引言

张家口电厂二期输煤系统给配煤设备为2台HG700-1 500型环式给煤机,设计额定出力为1 500 t/h。但自1999年2月投产后出力仅能达到600～700 t/h,无法与皮带机系统出力1 200～1 500 t/h相匹配,尤其是煤质变化很大时,运行方式对配煤提出了更高的要求,此时环式给煤机的主要功能从给煤逐渐向配煤过渡。在系统出力1 200～1 500 t/h、两煤种配比为1∶3的要求下,单台设备的稳定出力必须达到900～1 200 t/h。原有的环式给煤机已无法适应运行要求,同时还存在防尘罩易脱落、撒煤严重等缺陷,故需进行改造。

1 环式给煤机工作原理

环式给煤机是大中型火电厂圆形储煤筒仓下部使用的大型给煤设备,可均匀定量给煤,并大范围调整给煤量;当几个筒仓联用时,能够实现优劣煤种的配用,从而提高煤质的综合利用率,提升电厂的整体经济效益。圆形储煤筒仓占地面积小,不污染周边环境,不会因天气变化影响煤的水分,仓体结构利于破拱,仓内煤始终保持先进、先出的原则,杜绝了筒仓积煤、堵煤现象,符合节能环保的要求。

环式给煤机工作时是沿圆弧轨道行走的,可以沿着整个筒仓圆周缝隙均匀拨煤。环式给煤机主要由1台犁煤车、1台卸煤车、数个卸料犁及相应的驱动装置和电控装置组成。犁煤车是一个环形车体,在车体内侧固定有 (根据系统出力不同,而数量各异)一定数量的犁爪,伸到筒仓缝隙中拨煤。环形车体底部按圆周方向上均布有一定数量的行走车轮,将车体支撑在圆形轨道上。环形车体外缘安装固定了传动齿条,与齿条相啮合的3组小齿轮及其驱动减速机均布在环形车体的外侧,以通过齿条驱动车体运转,犁煤车通过逆时针旋转,将煤犁到下面的卸煤车上。卸煤车也是一个环形车体,车体上部是较宽的承煤平台,平台上铺设有耐磨钢板,车体底部有一定数量的行走车轮把车体支撑在2条同心圆环轨道上,同样在车体外缘、外侧分别安装固定了传动齿条和小齿轮。在承煤平台外缘与下层带式输送机中心线的割线交点位置上设置落煤筒,卸料犁横跨在落煤筒上方的承煤平台上,通过执行机构实现抬犁、落犁的动作,从而完成系统卸煤任务。为了防止煤下落过程中扬尘污染环境,在筒仓内壁与犁煤车之间的外圆周上、在卸煤车至犁煤车之间的内外侧圆周上均装设了环形密封防尘罩。

2 环式给煤机存在问题及采取的措施

2.1 出力小不能满足系统配煤要求的分析及解决的方法

原有的犁煤车上均装设3套拨料犁,设备在工频 (50 Hz)运行时,其最大拨煤量仅为700 t/h,改造后的犁煤车上均装设6套拨料犁 (如果单从增大出力方面考虑,在原基础上增加2套拨料犁即可,但考虑到车体的平衡性和稳定性,拨料犁在原基础上再均布3套),设备在工频 (50 Hz)运行时,其最大拨煤量能达到1 400 t/h,犁体与车体通过犁轴连接,犁体与车体的角度通过开式螺旋扣调节,改变伸入煤层的深度,进而达到调节拨煤量的目的;犁体与车体用绞轴连接,磨损时,方便更换。

犁煤车的出力增大后,下层卸煤车的负荷相应增加,在原卸煤车转速保持不变的情况下,其上的煤层就会增厚。若提高转速,在离心力的作用下会有大量的煤偏向卸煤车承煤平台的外侧,在加速密封装置磨损的同时引起撒煤。为避免承煤平台外侧撒煤,就要使煤的落点尽量分布在环形平台宽度的中心圆上,这就需要把1.6 m宽的平台向外侧加宽到1.8 m,卸煤犁在增加高度的同时,也相应的增加长度。经实践证明卸煤车的出力达到预期的效果,承煤平台撒煤现象也得到了明显的改善。

2.2 卸煤车承煤平台存在撒煤和漏粉问题分析及解决的方法

由于环式卸煤车承煤平台是由数个扇环形拼焊而成圆环,且整个圆环外径达到10 m之多,运行中焊接应力和材质不均匀应力逐渐释放,导轨不平、煤层压力等多种因素引起承煤平台变形,使台面形成小波浪形的起伏;另外,防尘罩骨架与台面的距离超过80 mm,胶皮在煤的离心力作用下形成鼓肚,加速了胶皮的老化,都影响了胶皮的密封效果;而承煤平台内侧防尘罩插入式结构不合理,只有插入的密封钢板没入煤中才能保证密封煤尘的效果,此时由于煤层挤压密封板,密封板容易被杂物或车体卡住造成整片防尘罩脱落。这严重地影响了设备的正常运行,形成了事故隐患,还造成现场环境的污染和燃料的损失。

改造前当给煤量超过600 t/h时,环式卸煤车承煤平台外沿与防尘罩之间的缝隙会大量撒煤,影响了现场的工作环境,加大运行人员的工作量和设备维修次数,落煤堆积到一定程度直接影响给煤车的正常行走。

2.2.1 承煤平台外侧撒煤的原因分析及采取措施

张家口电厂二期环式给煤机承煤平台外侧的防尘罩密封结构过于简单,只是利用胶皮的窄边与承煤平台的贴合来实现密封,见图1。由于承煤平台呈小波浪形,难以保证一定的平面度,所以胶皮很难在整圈内完全与平台贴合。而且胶皮利用螺栓固定,调节范围很小,而车体运行时,煤在离心力的作用下大量偏向外侧,这就是承煤平台外侧撒煤的主要原因。

改造后的承煤平台外侧的防尘罩,见图2,通过改变承煤平台外侧防尘罩下边缘的结构来改善密封效果。

图1 改造前内侧和外侧防尘罩 (mm)

图2 改造后内侧和外侧防尘罩 (mm)

一是密封橡胶的固定方式由螺栓固定改为压板固定,橡胶板加长与台面形成带弹性的宽卷边密封,这样完全可以弥补波浪形导致的台面不平缺陷,形成严密的密封,该结构调节量大,便于调节密封橡胶与承煤平台的相对高度,既保证了两者的充分贴合,又为更换密封橡胶提供了便利条件。

二是在密封罩骨架内侧与铅垂面呈30°焊接密封挡裙,钢制密封衬裙与台面的距离控制在20 mm以内,此密封挡裙不但兼做煤流挡板的作用,防止了大量的煤流涌向外侧磨损密封橡胶;而且与外侧的密封橡胶共同构成迷宫式密封结构,彻底解决了承煤平台外沿向地面撒煤的问题,同时,钢制密封衬裙大大减少了物料与密封的摩擦力,节省了一部分动力。

2.2.2 承煤平台内侧防尘罩漏粉

承煤平台内侧铁皮加角钢骨架的防尘罩设计,与车体无法完全接触,密封效果差,漏粉现象严重,而且容易被杂物卡住造成整片防尘罩脱落,见图1。

改造过的承煤平台内侧防尘罩见图2,在卸煤车内侧挡板支撑槽钢上铺设了一层薄板,同时,防尘罩整体向内侧移动了150 mm(增大了整个承煤腔),并在防尘罩下边缘装设了密封胶皮,与支撑槽钢上的薄板形成带弹性的宽卷边密封,能完全贴合,起到了防尘、防粉的作用;由于此防尘罩远离了承煤平台上的物料,避免了被杂物卡住造成整片防尘罩脱落的现象。

2.3 卸料犁的改进措施

密封结构改进,承煤平台加宽,承煤宽度加大了350 mm,卸料犁需相应加长350 mm,煤层加厚,需要加高卸料犁防止物料越过,无形中增加了卸料犁对承煤平台阻转作用,其阻转作用通过卸料犁对煤运动方向的改变施加。

物料对卸料犁的冲击力用F表示,其垂直于卸料犁的分力用F2表示,料流线与犁体夹角用α表示,平行于卸料犁的分力用 F1表示,见式(1)。

从式 (1)可以看出随着角度α的逐渐变小,其垂直分力F2在不断变小,平行分力F1不断加大,F2减小能减小物料对卸料犁的冲击力,从而减小了卸料犁对承煤平台的阻转作用,F1增大有利于将物料快速推入落料斗。

原卸料犁为直线型,按原角度延长,物料就会抛出落料斗,其与承煤平台内线、中线、外线 (即煤流圆周线)的夹角α分别为36.3°、40.3°、43.4°。为使物料顺利的落入落料斗并减小物料对卸料犁的垂直分力,将卸料犁改作成抛物线形,与承煤平台内线、中线、外线 (即煤流圆周线)的夹角α分别为 27.8°、35.5°、42.2°,夹角减小有利于物料向外线滑动,减小物料对卸料犁的垂直分力,减少了卸料犁对承煤平台阻转作用,同时,在卸料犁面上铺设耐磨光滑材料,减少物料与犁面的摩擦力,使卸料更轻松。

3 结论

张家口电厂二期输煤系统环式给煤机投运1 a,设备运行情况稳定,单台设备的最大出力能达到1 400～1 500 t/h,而且可以通过调节犁煤车拨料犁的角度使设备出力在300～1 500 t/h范围内稳定发生变化,完全能适应系统出力要求。防尘罩易脱落、撒煤、漏粉严重等现象得到了彻底解决,不但为现场运行人员创造了一个良好的工作环境,也为张家口电厂成为新世纪的环保电厂奠定了基础。