郝劍 侯可中

摘要：三河發(fā)電有限責(zé)任公司一期輸渣系統(tǒng)干式排渣機(jī)由于主鋼帶存在設(shè)計(jì)上的缺陷，造成主鋼帶多次損壞耳板，為了解決這一根本問題，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，建設(shè)性地提出了采用貫通長(zhǎng)托輥替代短托輥、耳板厚度增加1.5倍的設(shè)想，并得到了有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的認(rèn)可。如果這種設(shè)想能夠付諸實(shí)施，將使干排渣機(jī)的使用壽命大大增長(zhǎng)，電力行業(yè)有關(guān)干排渣機(jī)發(fā)生的類似問題必將得到圓滿解決。

關(guān)鍵詞：疲勞折斷短托輥耳板長(zhǎng)托輥鋼絲板網(wǎng)干式排渣機(jī)

1 概述

分別于1999年12月份和2000年4月份分別投產(chǎn)運(yùn)行的三河發(fā)電公司一期工程2×350MW機(jī)組強(qiáng)制循環(huán)鍋爐所配置的兩套干式除渣系統(tǒng)，是全國(guó)第一家從意大利MAGALDI公司引進(jìn)的成套除渣設(shè)備，它徹底顛覆了國(guó)內(nèi)爐底唯一濕式除渣方式，是一套成功運(yùn)行的節(jié)能環(huán)保除渣設(shè)備。

其工藝流程是把鍋爐底部灰渣和省煤器飛灰輸送到渣倉(cāng)，并根據(jù)需要將灰渣卸到灰外運(yùn)皮帶機(jī)或卡車上。意大利MAGALDI公司設(shè)計(jì)制造的爐底灰渣冷卻、取送裝置即MAC(MAGALDI ASH COOLER)，采用無水方式進(jìn)行灰渣處理，主要由三部分組成，第一部分包括爐底灰渣的取、送、冷卻及粉碎；第二部分包括粉碎后爐渣的再冷卻、輸送直至渣倉(cāng)的儲(chǔ)存；第三部分包括渣倉(cāng)的最終卸出和外運(yùn)。

這里關(guān)鍵的問題是介紹第一部分，即爐底灰渣的取、送、冷卻及粉碎過程中存在的問題。主要設(shè)備是風(fēng)冷排渣機(jī)?；静考橐粭l閉合金屬輸送帶，它由不銹鋼絲網(wǎng)制成，金屬絲網(wǎng)上覆蓋相互搭接的不銹鋼板，鋼絲帶邊緣有適當(dāng)高度的側(cè)壁，整個(gè)輸送帶放置在支撐托輥上。由于輸送帶采用獨(dú)特的板網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有抗高溫機(jī)械性能和承受大塊爐渣撞擊而產(chǎn)生的沖擊載荷能力，適用于干、熱爐渣輸送的惡劣運(yùn)行條件。排渣機(jī)裝置的輸送帶通過摩擦傳動(dòng)方式帶動(dòng)。尾部從動(dòng)輪配有一套氣動(dòng)自動(dòng)張緊裝置，以補(bǔ)償在運(yùn)行中由于溫度變化引起的輸送帶長(zhǎng)度的變化。鋼絲網(wǎng)所覆蓋的鋼板能在各個(gè)方向自由膨脹而不受抑制及扭曲。輸送帶被完全包罩在一密封殼體中，以防外界風(fēng)無控制的漏入，也防止灰渣向周圍環(huán)境撒落和散發(fā)熱量。在殼體兩側(cè)裝有特殊的進(jìn)風(fēng)門，可有效的控制進(jìn)入自然風(fēng)而冷卻爐渣，同時(shí)使鋼帶溫度保持在可接受的范圍內(nèi)。殼體側(cè)面還裝有檢查窗，可對(duì)殼體內(nèi)隨時(shí)檢查。在殼體底部裝設(shè)一條配有氣動(dòng)自動(dòng)張緊裝置的刮板式自動(dòng)式清掃鏈，以回收從鋼帶上落下的少量細(xì)灰，并將其輸送到主鋼帶的出口處。渣斗連接在鍋爐出渣口與風(fēng)冷排渣機(jī)之間。渣斗用碳鋼板制作，內(nèi)壁襯有耐火材料，能夠保證鍋爐滿負(fù)荷時(shí)貯存11.5h的灰渣量。爐底渣斗底部的液壓關(guān)斷門是由較厚的特殊鑄鋼材料制成，在鍋爐正常運(yùn)行工況下，此門打開；當(dāng)排渣機(jī)等設(shè)備需要檢修時(shí)可關(guān)閉此門，不需停爐就可對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。從鍋爐爐膛出渣口落下的熱灰渣經(jīng)渣斗落在輸送帶上，被排渣機(jī)送至一次碎渣機(jī)，經(jīng)初步粉碎后經(jīng)過緩沖罐落進(jìn)二次碎渣機(jī)。在爐底渣輸送過程中，主鋼帶本身由于設(shè)計(jì)上存在的不足，導(dǎo)致主鋼帶耳板經(jīng)常損壞，嚴(yán)重影響主鋼帶運(yùn)行，下面就這一問題展開分析，并提出合理的應(yīng)對(duì)措施。

2 主鋼帶存在的主要問題

如圖1所示，主鋼帶耳板損壞脫落之后，露出板狀鋼絲網(wǎng)，而板狀鋼絲網(wǎng)抵抗彎折變形的能力較弱，當(dāng)再次通過支撐托輥時(shí)，板狀鋼絲網(wǎng)將產(chǎn)生較大變形甚至損壞；

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如圖2所示，主鋼帶工作段開始爬升段兩側(cè)各有6個(gè)壓托輥壓在耳板之上，此處的壓托輥對(duì)耳板的作用力最大，耳板根部的交變應(yīng)力也最大，通過每個(gè)壓托輥受大的損傷也最大；主鋼帶回程段在下降段與水平段交界段兩側(cè)各有6個(gè)壓托輥通過鋼絲板網(wǎng)反向壓在耳板上，此處的壓托輥對(duì)耳板的作用力僅次于爬升段壓托輥對(duì)耳板的作用力，耳板根部的交變應(yīng)力也較大，通過每個(gè)壓托輥受大的損傷也較大。

如圖3所示，通過固定在干式排渣機(jī)箱體上的左右托輥支撐耳板而間接撐托主鋼帶回程段，此時(shí)的耳板相當(dāng)于懸臂梁，同時(shí)托輥又由于主鋼帶經(jīng)常左右跑偏而移動(dòng)在耳板上的位置，即作用在耳板根部的力矩在反復(fù)變化，耳板根部始終承受交變支撐應(yīng)力的作用。

3 主鋼帶耳板損壞原因分析

設(shè)計(jì)上存在不足：耳板設(shè)計(jì)成為懸臂結(jié)構(gòu)，當(dāng)支撐托輥支撐耳板時(shí)，耳板根部反復(fù)承受交變應(yīng)力，長(zhǎng)時(shí)間作用之后，耳板根部疲勞斷裂損壞；耳板設(shè)計(jì)過于單薄，厚度只有4毫米，在受到支撐托輥?zhàn)饔脮r(shí)變形較大，耳板根部承受較大的變形應(yīng)力。

主鋼帶回程段有68對(duì)支撐托輥，耳板在經(jīng)歷這些支撐托輥時(shí)，大范圍頻繁承受變應(yīng)力作用。

主鋼帶開始爬升段兩側(cè)各有6個(gè)壓托輥壓在耳板之上，由于此處主鋼帶拉力最大，主鋼帶垂直向上的作用力也最大，因此，6個(gè)壓托輥對(duì)耳板的壓力也最大，耳板根部承受變形應(yīng)力也最大，收到的損傷也最嚴(yán)重。

主鋼帶回程段在下降段與水平段交界處兩側(cè)各有6個(gè)壓托輥通過鋼絲板網(wǎng)反向壓在耳板上，此處主鋼帶同樣具有較大的拉力，其拉力僅次于爬升段，耳板在此處承受較大的反向作用力，變形應(yīng)力較大，受到的損傷也較嚴(yán)重。

運(yùn)行中主鋼帶經(jīng)常發(fā)生跑偏現(xiàn)象，使偏里側(cè)的支撐托輥或壓托輥遠(yuǎn)離主鋼帶中心線，同時(shí)遠(yuǎn)離耳板根部，使耳板根部承受的變形應(yīng)力增大，加劇耳板根部損傷的程度。

主鋼帶在運(yùn)行期間，周而復(fù)始地承受著較大溫差的變化，在爐底渣斗下部承受著八百度左右的熱爐渣加熱作用而加速升溫，當(dāng)遠(yuǎn)離渣斗時(shí)，在干式排渣機(jī)外殼各個(gè)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的冷風(fēng)作用下又不斷快速降溫，長(zhǎng)時(shí)間作用的結(jié)果使主鋼帶和耳板金屬不斷老化，強(qiáng)度不斷降低，耳板抵抗彎矩作用的能力下降。

綜觀上述幾點(diǎn)得出結(jié)論：耳板根部損傷的主要原因是主鋼帶運(yùn)行一周的過程中，不斷承受正反兩個(gè)方向的交變支撐力的作用，同時(shí)承受著溫度變化所帶來的額外熱應(yīng)力變化，在長(zhǎng)期交變應(yīng)力的作用下，金屬疲勞損傷直至折斷。

4 防止主鋼帶耳板損傷的改進(jìn)措施

針對(duì)目前主鋼帶回程段支撐托輥對(duì)耳板造成的疲勞損傷，其改進(jìn)措施是：取消主鋼帶回程懸臂支撐托輥，如圖3所示的短托輥，此托輥直徑150毫米，托輥長(zhǎng)度80毫米，托輥與托輥間距400毫米；改成左右貫通的長(zhǎng)托輥之后，如圖4和圖5所示的支撐托輥，該托輥長(zhǎng)度800毫米，直徑260毫米，支撐軸直徑45毫米，繼續(xù)使用原有支撐軸承座，且間隔使用，軸與軸之間的間距由原來的400毫米增加至800毫米。

將耳板厚度增加1.5倍，即由原來的4毫米增加至10毫米。

改進(jìn)措施的優(yōu)點(diǎn)：

采用如圖4和圖5所示的左右貫通長(zhǎng)托輥之后，其主鋼帶回程段的支撐將不再使用短托輥通過支撐耳板而支撐主鋼帶，而是使用左右貫通長(zhǎng)托輥直接支撐在主鋼帶本體之上，而主鋼帶本體是堅(jiān)固耐用的，從而避免回程短托輥對(duì)耳板造成的疲勞損傷。

回程段采用長(zhǎng)托輥直接支撐主鋼帶之后，由于作用范圍增大，左右與擋灰板的距離增加，當(dāng)主鋼帶發(fā)生跑偏現(xiàn)象時(shí)，長(zhǎng)托輥不會(huì)發(fā)生與擋灰板刮蹭問題。

回程段采用長(zhǎng)托輥直接支撐主鋼帶之后，可以取消主鋼帶左右兩側(cè)各68個(gè)短托輥，當(dāng)主鋼帶回轉(zhuǎn)一周時(shí)，其兩側(cè)耳板各銳減68次支撐應(yīng)力發(fā)生，雖然此應(yīng)力較小，但由于發(fā)生次數(shù)較大，對(duì)耳板根部產(chǎn)生的疲勞損傷依然較大。主鋼帶開始爬升段兩側(cè)的6個(gè)壓托輥和主鋼帶回程段在下降段與水平段交界處兩側(cè)的6個(gè)壓托輥，雖然壓力較大，產(chǎn)生的應(yīng)力也較大，但由于次數(shù)較少，因而對(duì)耳板根部產(chǎn)生的疲勞損傷相對(duì)較小。

當(dāng)耳板厚度由4毫米增加至10毫米時(shí)，耳板根部應(yīng)力將減少為原來的五分之二，或者說耳板根部抵抗變形的能力將增加為原來的2.5倍，鍋爐負(fù)荷未變，爐底渣量未變，主鋼帶重量未變，由于耳板厚度的增加，耳板根部應(yīng)力的減小，作用在耳板上的支撐短托輥數(shù)量銳減，從而使耳板壽命大大增加，主鋼帶安全穩(wěn)定運(yùn)行的周期將會(huì)明顯增長(zhǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

鍋爐干式排渣機(jī)主鋼帶由于存在設(shè)計(jì)上的缺陷，導(dǎo)致主鋼帶耳板頻繁損壞，主鋼帶鋼絲板網(wǎng)壽命顯著縮短，主鋼帶安全穩(wěn)定性下降，鍋爐機(jī)組的運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。為此，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況大膽提出了主鋼帶回程段采用貫通長(zhǎng)托輥和耳板厚度增加1.5倍的創(chuàng)新理念，并通過改進(jìn)前后對(duì)比分析，論證了改進(jìn)的正確性和時(shí)效性。此種改進(jìn)方案的實(shí)施，必將有效促進(jìn)鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也必將為其它兄弟單位鍋爐機(jī)組干式排渣機(jī)主鋼帶的改進(jìn)起到良好的示范效應(yīng)，能夠較好地促進(jìn)電力行業(yè)科技進(jìn)步。

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作者簡(jiǎn)介：

郝劍（1973-），男，1993年參加工作，華北電力大學(xué)，從事電廠生產(chǎn)技術(shù)管理工作，工程師。侯可中（1958-），男，河北撫寧人，1991年4月畢業(yè)于東北電力學(xué)院，目前從事燃料除灰資深主管工作，高級(jí)工程師，國(guó)華燃料除灰專家，研究方向：燃除科技管理。