Retrofit of Slag Discharge System in Thermal Power Plant
王飞,周敏虎
热电厂输渣系统的改造
Retrofit of Slag Discharge System in Thermal Power Plant
王飞,周敏虎
摘 要:山西某铝业公司热电厂输渣系统运转率低下,设备维护费用极高,2013年对输渣系统的工艺布置及设备结构进行了技术改造。技改后,系统的运转率提高至95%,大幅节省了设备的维护成本,改善了安全及作业环境,达到了技改的预期效果。
关键词:输渣系统;改造;链斗机
山西某铝业公司成立于2002年,总体规划建设规模为年产300万吨氧化铝、60万吨电解铝、60万吨铝加工、1 550MW发电机组以及部分资源综合利用项目。发电机组的热电厂共有8台锅炉,每台锅炉与之相配套的输渣系统均采用1级链斗机、2级链斗机和3级提升机共3台设备联合输渣。原输渣系统设备全年运转率低、故障频发,8套输渣系统平均运转率为30.6%,严重制约氧化铝生产线的产能发挥。为保证锅炉正常运行,必须人工排渣,但人工排渣势必带来恶劣的环境污染,生产成本大幅增加,同时存在严重安全隐患。
表1 2012年锅炉输渣系统运转率(山西某铝业公司2013年5月提供)
输渣系统整体运转率低下(表1),造成设备维护成本高,维护周期长,工作量大。由于原输渣机的连接件、磨损件较多,检修任务繁重,为了满足生产需求,需频繁更换大量配件,耗费了大量维护资金,且由于采购周期等因素限制造成到货不及时,经常发生停机等待备件的情况,生产成本居高不下,经济效益低下。
主要存在以下几方面的问题:
(1)1级和2级链斗机的尾轮处堵料严重,将回程的料斗掩埋,大幅增加了运行阻力,造成停机及零部件损坏。
(2)输渣机及提升机使用的链条强度低,经常发生断链现象,易引发安全事故。
(3)链斗机的运行部分出现经常性的脱轨,导致设备卡死或链条断裂。
(4)链斗机的链条及料斗使用的板材薄,强度低,斗形由3块钢板焊接成型,因焊接变形、单件钢板下料尺寸不一致等原因,造成每个料斗尺寸误差很大。当锅炉渣温度>150℃时,料斗发生变形引发故障,主要表现在:a链条及料斗变形后,设备跑偏严重;b料斗变形后,斗与斗间的间隙不均,造成前后斗搭接处间隙过大(见图1、图2)。如行走至进料口处,物料会直接从间隙处漏至机壳底部,导致底部积渣,加剧滚轮、料斗等部件的磨损,缩短使用寿命。
由于上述原因,造成原输渣系统每周需要检查更换局部部件,平均每3个月停运整体检修维护一次,每次对链条、导轨、料斗、护轨等进行大面积更换,平均7人连续工作168h以上才能完成,严重影响了锅炉的正常运转。
图1 设备运转现状
图2 料斗变形严重
图3 改造前的工艺布置
图4 改造后的工艺布置
图5 改造前运行部件示意图
图6 改造前滚轮结构示意图
图7 改造后运行部件示意图
图8 改造后滚轮结构示意图
3.1改造思路
(1)大幅降低故障率,提高易损件的使用寿命。
(2)尽可能利用原设备基础及机架,其余部分全部更换,包含运行部件、尾部装置及驱动装置等部件。
(3)针对渣料粒度大小,考虑到冷渣器等相关设备改造后可能影响渣料粒度,设备选型时选用斗式结构,斗式结构适用于各种粒度的渣料及灰渣。
3.2输渣系统的优化改进
原输渣系统由3台设备串联组成(工艺布置见图3),只要其中一台设备出现故障,整个系统必须停机。在第2级链斗机与第3级提升机的联接点,提升机下部机壳常发生堵料及断链故障,需经常更换易损件,对系统的正常运转产生较大的负面影响,因此需对输渣设备布置进行调整。改造后(工艺布置见图4),将2级链斗机延伸至渣仓顶部,取消提升机设备,彻底消除了因提升机引发的故障,优化了输渣系统。
3.3链斗机结构的优化改进
(1)改造前,原设备运行部分的结构见图5,滚轮镶嵌在链条内部,是链条的组成部分,运转时链条受输送方向牵引力的同时承受物料及设备自重,链条各零件间始终处于磨损状态,链条的使用寿命很短,且不易于拆卸及维护更换。
其次,滚轮与链条销套间为滑动摩擦(见图6),滚轮内孔与销套间隙1mm,此处不能加油润滑,运行时始终处于干磨损状态,配合面间隙会越磨越大,造成跑偏日渐严重,最后导致脱轨和卡死现象。
改造后,链斗机采用滚轮和链条分开的结构形式(见图7),即链条只受输送方向的牵引力,物料及设备重量由两侧滚轮承担,整机受力清晰,链条各零件的相互磨损只发生在头、尾轮换向处;滚轮内装有一对向心球,轴承可定期加油润滑(见图8),运行磨损阻力很少,更换周期延长。
(2)为了提高零部件的强度及使用寿命,延长配件的更换周期,各零件在合理选材的基础上,采用热处理工艺强化其使用性能。a链条的销轴采用调质后表面中频淬火的工艺,提高其强度及耐磨性,销套表面渗碳处理。改进后,链条的综合性能得到了大幅提高,通过破断试验检测,链条的安全系数>8倍,确保不发生断链现象;b滚轮工作面采用中频淬火硬度达HRC50以上,使用寿命≮2年。
(3)驱动链轮的优化改进。驱动链轮是保证链条准确啮合的关键部件,轮齿强度、耐磨性和加工精度是输送机正常运转的重要保证。技改时,主要采取了以下措施:
a驱动链轮设计成分体式,轮齿与轮毂采用高强螺栓联接,便于轮齿磨损后进行更换。
b轮齿设计成双切齿,即驱动链轮每转两周,每个轮齿只需啮合一次,因此齿面磨损次数减少一半,轮齿的使用寿命相应增加一倍。
c轮齿采用40Cr锻制毛坯,为了确保轮齿强度耐磨性能,采用调质处理加齿面中频淬火工艺,淬硬层深5~7mm。齿形采用数控线切割机床加工,保证分度均匀及齿形的精度。
(4)料斗采用6mm钢板一次模压成型,保证每个料斗尺寸一致。为了增加承重底板的刚性,在底板处压出2条加强筋,当渣料温度达150℃时,依然不发生变形,可保持前后料斗良好的搭接关系,在搭接处不发生漏料及尾部积料现象。
目前该输渣系统运转平稳,设备已正常运行一年多,未发生过断链、脱轨、尾部堵料等事故,年运转率达到95%以上。检修及配件更换只需每年一次,根据2013年用户提供的输渣系统维护费用表折算,平均每套输渣系统年节省维护费用约50万元,8套系统年节省400万元,经济效益显著。同时,无需使用人工排渣,消除了安全隐患,减少了扬尘,大幅改善了安全及作业环境。
参考文献:
[1]袁纽,梁之洵,谢松寿,陈逢阳.运输机械设计制造用手册(下册)[M].北京:化学工业出版社出版,1991:178-189.
编辑:赵 莲
中图分类号:TK227.3
文献标识码:A
文章编号:1001-6171(2016)01-0085-03
通讯地址:上饶中材机械有限公司,江西 上饶 334000;
收稿日期:2015-05-13;