Retrofit of Slag Discharge System in Thermal Power Plant

王飛，周敏虎

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熱電廠輸渣系統(tǒng)的改造

Retrofit of Slag Discharge System in Thermal Power Plant

王飛，周敏虎

摘 要：山西某鋁業(yè)公司熱電廠輸渣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率低下，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用極高，2013年對(duì)輸渣系統(tǒng)的工藝布置及設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了技術(shù)改造。技改后，系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率提高至95%，大幅節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)成本，改善了安全及作業(yè)環(huán)境，達(dá)到了技改的預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：輸渣系統(tǒng)；改造；鏈斗機(jī)

1　改造背景

山西某鋁業(yè)公司成立于2002年，總體規(guī)劃建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)300萬(wàn)噸氧化鋁、60萬(wàn)噸電解鋁、60萬(wàn)噸鋁加工、1 550MW發(fā)電機(jī)組以及部分資源綜合利用項(xiàng)目。發(fā)電機(jī)組的熱電廠共有8臺(tái)鍋爐，每臺(tái)鍋爐與之相配套的輸渣系統(tǒng)均采用1級(jí)鏈斗機(jī)、2級(jí)鏈斗機(jī)和3級(jí)提升機(jī)共3臺(tái)設(shè)備聯(lián)合輸渣。原輸渣系統(tǒng)設(shè)備全年運(yùn)轉(zhuǎn)率低、故障頻發(fā)，8套輸渣系統(tǒng)平均運(yùn)轉(zhuǎn)率為30.6%，嚴(yán)重制約氧化鋁生產(chǎn)線的產(chǎn)能發(fā)揮。為保證鍋爐正常運(yùn)行，必須人工排渣，但人工排渣勢(shì)必帶來(lái)惡劣的環(huán)境污染，生產(chǎn)成本大幅增加，同時(shí)存在嚴(yán)重安全隱患。

表1　2012年鍋爐輸渣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率（山西某鋁業(yè)公司2013年5月提供）

2　設(shè)備運(yùn)行原狀及存在問(wèn)題

輸渣系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)率低下（表1），造成設(shè)備維護(hù)成本高，維護(hù)周期長(zhǎng)，工作量大。由于原輸渣機(jī)的連接件、磨損件較多，檢修任務(wù)繁重，為了滿足生產(chǎn)需求，需頻繁更換大量配件，耗費(fèi)了大量維護(hù)資金，且由于采購(gòu)周期等因素限制造成到貨不及時(shí)，經(jīng)常發(fā)生停機(jī)等待備件的情況，生產(chǎn)成本居高不下，經(jīng)濟(jì)效益低下。

主要存在以下幾方面的問(wèn)題：

（1）1級(jí)和2級(jí)鏈斗機(jī)的尾輪處堵料嚴(yán)重，將回程的料斗掩埋，大幅增加了運(yùn)行阻力，造成停機(jī)及零部件損壞。

（2）輸渣機(jī)及提升機(jī)使用的鏈條強(qiáng)度低，經(jīng)常發(fā)生斷鏈現(xiàn)象，易引發(fā)安全事故。

（3）鏈斗機(jī)的運(yùn)行部分出現(xiàn)經(jīng)常性的脫軌，導(dǎo)致設(shè)備卡死或鏈條斷裂。

（4）鏈斗機(jī)的鏈條及料斗使用的板材薄，強(qiáng)度低，斗形由3塊鋼板焊接成型，因焊接變形、單件鋼板下料尺寸不一致等原因，造成每個(gè)料斗尺寸誤差很大。當(dāng)鍋爐渣溫度＞150℃時(shí)，料斗發(fā)生變形引發(fā)故障，主要表現(xiàn)在：a鏈條及料斗變形后，設(shè)備跑偏嚴(yán)重；b料斗變形后，斗與斗間的間隙不均，造成前后斗搭接處間隙過(guò)大（見圖1、圖2）。如行走至進(jìn)料口處，物料會(huì)直接從間隙處漏至機(jī)殼底部，導(dǎo)致底部積渣，加劇滾輪、料斗等部件的磨損，縮短使用壽命。

由于上述原因，造成原輸渣系統(tǒng)每周需要檢查更換局部部件，平均每3個(gè)月停運(yùn)整體檢修維護(hù)一次，每次對(duì)鏈條、導(dǎo)軌、料斗、護(hù)軌等進(jìn)行大面積更換，平均7人連續(xù)工作168h以上才能完成，嚴(yán)重影響了鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1　設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)狀　

圖2　料斗變形嚴(yán)重

圖3　改造前的工藝布置　

圖4　改造后的工藝布置

圖5　改造前運(yùn)行部件示意圖

圖6　改造前滾輪結(jié)構(gòu)示意圖

圖7　改造后運(yùn)行部件示意圖

圖8　改造后滾輪結(jié)構(gòu)示意圖

3　技改措施

3.1改造思路

（1）大幅降低故障率，提高易損件的使用壽命。

（2）盡可能利用原設(shè)備基礎(chǔ)及機(jī)架，其余部分全部更換，包含運(yùn)行部件、尾部裝置及驅(qū)動(dòng)裝置等部件。

（3）針對(duì)渣料粒度大小，考慮到冷渣器等相關(guān)設(shè)備改造后可能影響渣料粒度，設(shè)備選型時(shí)選用斗式結(jié)構(gòu)，斗式結(jié)構(gòu)適用于各種粒度的渣料及灰渣。

3.2輸渣系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)

原輸渣系統(tǒng)由3臺(tái)設(shè)備串聯(lián)組成（工藝布置見圖3），只要其中一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)必須停機(jī)。在第2級(jí)鏈斗機(jī)與第3級(jí)提升機(jī)的聯(lián)接點(diǎn)，提升機(jī)下部機(jī)殼常發(fā)生堵料及斷鏈故障，需經(jīng)常更換易損件，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，因此需對(duì)輸渣設(shè)備布置進(jìn)行調(diào)整。改造后（工藝布置見圖4），將2級(jí)鏈斗機(jī)延伸至渣倉(cāng)頂部，取消提升機(jī)設(shè)備，徹底消除了因提升機(jī)引發(fā)的故障，優(yōu)化了輸渣系統(tǒng)。

3.3鏈斗機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)

（1）改造前，原設(shè)備運(yùn)行部分的結(jié)構(gòu)見圖5，滾輪鑲嵌在鏈條內(nèi)部，是鏈條的組成部分，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)鏈條受輸送方向牽引力的同時(shí)承受物料及設(shè)備自重，鏈條各零件間始終處于磨損狀態(tài)，鏈條的使用壽命很短，且不易于拆卸及維護(hù)更換。

其次，滾輪與鏈條銷套間為滑動(dòng)摩擦（見圖6），滾輪內(nèi)孔與銷套間隙1mm，此處不能加油潤(rùn)滑，運(yùn)行時(shí)始終處于干磨損狀態(tài)，配合面間隙會(huì)越磨越大，造成跑偏日漸嚴(yán)重，最后導(dǎo)致脫軌和卡死現(xiàn)象。

改造后，鏈斗機(jī)采用滾輪和鏈條分開的結(jié)構(gòu)形式（見圖7），即鏈條只受輸送方向的牽引力，物料及設(shè)備重量由兩側(cè)滾輪承擔(dān)，整機(jī)受力清晰，鏈條各零件的相互磨損只發(fā)生在頭、尾輪換向處；滾輪內(nèi)裝有一對(duì)向心球，軸承可定期加油潤(rùn)滑（見圖8），運(yùn)行磨損阻力很少，更換周期延長(zhǎng)。

（2）為了提高零部件的強(qiáng)度及使用壽命，延長(zhǎng)配件的更換周期，各零件在合理選材的基礎(chǔ)上，采用熱處理工藝強(qiáng)化其使用性能。a鏈條的銷軸采用調(diào)質(zhì)后表面中頻淬火的工藝，提高其強(qiáng)度及耐磨性，銷套表面滲碳處理。改進(jìn)后，鏈條的綜合性能得到了大幅提高，通過(guò)破斷試驗(yàn)檢測(cè)，鏈條的安全系數(shù)＞8倍，確保不發(fā)生斷鏈現(xiàn)象；b滾輪工作面采用中頻淬火硬度達(dá)HRC50以上，使用壽命≮2年。

（3）驅(qū)動(dòng)鏈輪的優(yōu)化改進(jìn)。驅(qū)動(dòng)鏈輪是保證鏈條準(zhǔn)確嚙合的關(guān)鍵部件，輪齒強(qiáng)度、耐磨性和加工精度是輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證。技改時(shí)，主要采取了以下措施：

a驅(qū)動(dòng)鏈輪設(shè)計(jì)成分體式，輪齒與輪轂采用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接，便于輪齒磨損后進(jìn)行更換。

b輪齒設(shè)計(jì)成雙切齒，即驅(qū)動(dòng)鏈輪每轉(zhuǎn)兩周，每個(gè)輪齒只需嚙合一次，因此齒面磨損次數(shù)減少一半，輪齒的使用壽命相應(yīng)增加一倍。

c輪齒采用40Cr鍛制毛坯，為了確保輪齒強(qiáng)度耐磨性能，采用調(diào)質(zhì)處理加齒面中頻淬火工藝，淬硬層深5～7mm。齒形采用數(shù)控線切割機(jī)床加工，保證分度均勻及齒形的精度。

（4）料斗采用6mm鋼板一次模壓成型，保證每個(gè)料斗尺寸一致。為了增加承重底板的剛性，在底板處壓出2條加強(qiáng)筋，當(dāng)渣料溫度達(dá)150℃時(shí)，依然不發(fā)生變形，可保持前后料斗良好的搭接關(guān)系，在搭接處不發(fā)生漏料及尾部積料現(xiàn)象。

4　技改效果

目前該輸渣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，設(shè)備已正常運(yùn)行一年多，未發(fā)生過(guò)斷鏈、脫軌、尾部堵料等事故，年運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到95%以上。檢修及配件更換只需每年一次，根據(jù)2013年用戶提供的輸渣系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用表折算，平均每套輸渣系統(tǒng)年節(jié)省維護(hù)費(fèi)用約50萬(wàn)元，8套系統(tǒng)年節(jié)省400萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時(shí)，無(wú)需使用人工排渣，消除了安全隱患，減少了揚(yáng)塵，大幅改善了安全及作業(yè)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

［1］袁紐，梁之洵，謝松壽，陳逢陽(yáng).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)制造用手冊(cè)（下冊(cè)）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，1991：178-189.

編輯：趙 蓮

中圖分類號(hào)：TK227.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-6171（2016）01-0085-03

通訊地址：上饒中材機(jī)械有限公司，江西 上饒 334000；

收稿日期：2015-05-13；