干渣机张紧系统的选型和设计

（大唐环境产业集团股份有限公司）

干渣机张紧系统的选型和设计

张 瑞

（大唐环境产业集团股份有限公司）

干渣机具有节能高效的特点，已经成为火电厂的关键设备，并在电厂中得到广泛应用。其中张紧系统是干渣机稳定运行的前提和保障。本文分析了张紧系统的作用，并对张紧系统的选型和设计进行了深入分析和总结，为张紧系统和干渣机的稳定运行提供参考和经验。

干渣机；张紧系统；锅炉；液压系统

0 引言

20世纪80年代中期，意大利MAGALDI公司参考水泥行业的蓖式冷却机的原理，率先开发出了网带式干式排渣机（简称“干渣机”），它采用一种网式钢带来输送和冷却高温的炉渣，从而改变了火电厂传统的水力除渣方式，实现了无污水、废水排放，避免了因水除渣而引发的一系列问题。

干渣机的工作原理是：干渣机连续运行，高温炉渣连续落在干渣机的输送带上，高温灰渣在输送带上低速运行。在负压（对煤粉锅炉而言，其正常运行状态下，炉膛为负压）作用下，受控的少量自然空气从干渣机外部进入干渣机内部，并在干渣机内部逆向进入锅炉炉膛,将混合在灰渣里面未完全燃烧的碳充分燃烧。自然空气与高温灰渣进行充分的热交换，自然空气将锅炉辐射热和灰渣显热吸收。自然空气温度升高到300～400℃左右（相当于锅炉二次送风温度），进入炉膛参与锅炉燃烧，灰渣的温度则降至100～200℃左右，达到冷却灰渣的目的，进而减少了锅炉的热量损失，提高了锅炉效率。其原理如图1所示。

图1 干渣机冷却原理

干渣机系统具有以下显著的优点：

1）干渣机采用自然空气冷却热渣，不需要水冷却热渣，节约了大量水资源，避免了水污染等相关环保问题；

2）自然空气回收热灰渣的潜热和显热，减少了锅炉的热量损失，提高了锅炉的效率。

因此，干渣机系统得到广泛的推广和应用，目前火电厂的除渣系统均已全部采用干渣机系统。

1 张紧系统

干渣机的组成主要有：输送链、清扫链、驱动系统、张紧系统、壳体等。其中输送链和清扫链负责输送灰渣，驱动系统提供动力，张紧系统配合驱动系统完成灰渣的输送。由于输送链是由钢带和钢网组成，且钢带上的灰渣温度较高，冷热状态下热膨胀较大，另外钢带的重量和长度等都比较大，都制约着干渣机的正常运行，其中关键设备就是张紧系统。只有张紧系统完全适应干渣机工作状态的各种变化，驱动系统才能正常工作，才能带动干渣机正常运行，因此，张紧系统是其中最重要的部件之一。张紧系统的主要作用有以下三点：

1）保证钢带有足够的张力，确保摩擦传动的条件，保证驱动装置能够驱动钢带运行。

2）保证钢带在最小张力区域的最小垂度条件，避免钢带过度下垂和干涉其他设备。

3）调节钢带收缩和膨胀拉伸的长度变化，使钢带始终保持一定的张力。

因此，张紧系统需要适应干渣机不同的工作状态变化，如冷态、热态、灰渣量的变化等。这些变化都将影响干渣机的膨胀数量，张紧系统必须能够自动调整工作状态，来适应干渣机的膨胀数量变化，才能使干渣机正常工作。

2 张紧系统的选型和设计

2.1 张紧系统的选型

张紧系统是干渣机的关键部件之一，其选型和设计至关重要，张紧系统的工作方式主要由以下三种方式。

机械张紧

主要应用在皮带或者链式传动的机械装置，是通过旋转丝杠拉动改向滚筒的移动，达到张紧皮带或者钢带的目的。这种装置结构简单，占用空间小，张紧行程小，适合张紧力小的输送设备，不适合应用在干渣机上。其中，某个小型干渣机采用的这种张紧方式，运行一段时间后，张紧丝杠明显变形，如图2所示。因此，不建议采用此张紧方式，特别是在大容量机组的干渣机上，应避免使用。

图2 机械张紧

（2）气动张紧

气动张紧装置调节方便、灵活，能够根据设备张力大小的要求自动调节和稳定。但是，干渣机张紧力较大，气动压力一般在0.5MPa左右，不能满足干渣机张紧力的要求。如果增大气缸直径和提高气动压力，则经济性非常差，因此，不建议采用气动张紧装置。

（3）液压张紧

液压张紧装置调节方便、灵活，液压油站压力能达到10MPa，完全能够满足各种输送设备张紧力的需求。另外，干渣机系统有液压油站系统，只需引出一路管路供张紧装置使用即可。因此，干渣机张紧装置建议采用液压张紧方式。

2.2 张紧系统的设计

确定了技术方案后，需要根据干渣机的具体特点进行详细设计，详细设计时，需要考虑以下几个主要问题：

1）液压油站的运行方式为间断运行，不是连续运行，而干渣机是连续运行，干渣机的张紧力要求是持续和连续的。

2）干渣机的张紧装置有两个，左右两边经常会因不同的原因造成两边的摩擦阻力不同，因此左右两边的张紧压力也应不同。

3）液压系统一旦出现问题，如何保证干渣机不损坏。

依据系统工艺的具体特点及设计手册，根据系统可靠性、实用性、经济性、先进性等设计原则，设计如下：

1）稳定性。干渣机虽然是连续运行，但是干渣机输送的灰渣量时刻在变化，特别是白天和晚上，输送量差别很大，造成干渣机的张紧力在时刻变化（在一定范围内）。因此，系统对每个张紧装置增加相应的蓄能器。蓄能器起到稳压的作用，根据张紧力大小自动调节张紧动力，保证了系统的稳定性。

2）可靠性。由于每个张紧装置调节的阻力不同，系统分别设置调压阀，针对每个张紧装置不同的阻力调整相应的张紧压力，保证系统的每个受力点准确、可靠、稳定，使设备始终处于一个稳定的最佳工作状态。

3）安全性。液压系统电磁阀采用三位四通的中泄形式的电磁阀，无论在系统是断电、油站停运、断控制信号的状态下，张紧装置仍然能够维持张紧压力，保证系统正常工作。三位四通电磁阀的机能原理如图3所示。

图3 三位四通电磁阀的机能原理图

另外，由于液压张紧压力较大，为预防因管路泄压或者管路断裂等意外发生，张紧装置增加一机械张紧装置（即螺旋丝杠张紧装置）。但是此装置在设备运行时不受力，只有在液压张紧装置完全失效时，保证干渣机不会瞬间失去张紧，保护了干渣机的运行安全性。

依据上述原则，张紧系统的设计原理如图4所示，此张紧系统已经在近100台干渣机上经过了运行考验，运行稳定、可靠。

图4 张紧系统的设计原理图

3 张紧系统运行分析

张紧系统稳定运行是干渣机稳定运行的前提和保障，因此，必须保证张紧系统的各个部分都能够按照设计要求正常运行。但是，干渣机出力越来越大，干渣机的长度大部分都已超过100m，造成每台干渣机的阻力因环境条件、安装质量等不同而不同，从而使每台张紧系统的最佳工作参数点都不相同。因此，不能完全参照运行机组的工作参数，必须进行个性化分析和调整。针对张紧系统，从现有机组的运行状况和工作经验总结如下：

1）投运时，调试参数最关键。机组刚投运时，干渣机钢带（输送链）左右两边的阻力一般都不一样，并且在初期运行和稳定运行后的阻力都会有所差别，在调整张紧压力时，要分别反复、多次调整，以保证钢带即不打滑，又不至于张紧过度，使其处于最佳的张紧状态。

2）系统的调压阀在调整好之后，应立即使其处于锁定状态，以避免人为或非人为的误调整。

3）系统必须投运，避免使备用的机械张紧装置处于工作状态。备用的机械张紧装置是保护和备用的设备，不能使其一直处于工作状态。因为，机械张紧装置不能自动调节张紧，且螺旋丝杠容易变形，都将会造成设备的运行和维修困难。

4 结束语

干渣机系统从根本上改变了原有的除渣运行方式，是革命性的创新，符合节能环保政策，具有能够提高锅炉效率、节能降耗的显著优点。因此，干渣机已经得到市场的完全认可，是火电厂的标配产品。稳定、可靠、高效的张紧系统是干渣机运行的前提和保障，随着技术的更新和改进，张紧系统也将更加完善和完美。

[1] DL/T 5142-2002火力发电厂除灰设计规程 [S]. 北京：中国电力出版社，2010.

[2] 桑斌修. 干式排渣系统在600MW火电机组上的应用[J]. 电器工业，2008（1）：66-68.

[3] 李久峰. 干渣机在丰镇发电厂的应用[J]. 电力设备,2006,7（12）：76-78.

2016-11-25）