史震偉，朱海寶（.華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠，江蘇鎮(zhèn)江43；.華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州30030）

磨煤機(jī)耐磨件修復(fù)工藝的優(yōu)化及經(jīng)濟(jì)效益分析

史震偉1，朱海寶2
（1.華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠，江蘇鎮(zhèn)江212413；2.華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

磨煤機(jī)是發(fā)電生產(chǎn)中的重要輔機(jī)設(shè)備，其磨損部件的使用壽命直接影響發(fā)電生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。隨著采用優(yōu)化后的修復(fù)工藝，機(jī)組檢修時(shí)間由6000h提高到15000h，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

磨煤機(jī)；磨損；磨輥套；金屬陶瓷；堆焊

0 引言

中速磨煤機(jī)在我國火力發(fā)電廠廣泛使用，磨輥套和磨盤襯板是其主要部件，也是易于磨損的部件。由于磨損使磨輥套及襯瓦的外形尺寸減小，造成相對(duì)間隙變大，輥套及襯瓦之間的煤層厚度增加，碾磨力變小，滿足不了煤粉細(xì)度及機(jī)組負(fù)荷要求下而進(jìn)行磨煤機(jī)檢修。

通常磨輥套和磨盤襯板用高鉻鑄鐵澆注而成，當(dāng)磨損到一定程度后，需采用表面堆焊的方法在磨輥套和磨盤襯板表面堆焊耐磨材料，以此來達(dá)到延長使用壽命的目的[1-3]。

由于國內(nèi)電廠燃煤煤質(zhì)波動(dòng)較大、煤矸石含量較高，造成采用傳統(tǒng)工藝堆焊修復(fù)的高鉻鑄鐵磨輥套和磨盤襯板的使用壽命依然很短，需頻繁更換。這不僅降低了設(shè)備的利用率、增加檢修成本和檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也使電廠的運(yùn)行成本居高不下。

如何提高上述零件的使用壽命、降低運(yùn)行成本是每個(gè)火力發(fā)電廠面臨的共同問題。

1 磨輥套及磨盤襯板堆焊修復(fù)現(xiàn)狀

由于現(xiàn)有技術(shù)及修復(fù)成本的限制，現(xiàn)在普遍采用的修復(fù)工藝是用高碳高鉻焊絲對(duì)已經(jīng)磨損的磨輥套及磨盤襯板進(jìn)行堆焊修復(fù)，修復(fù)后使用壽命始終停留在6000h左右，噸煤磨損量達(dá)到8g，很難進(jìn)一步提高。以某電廠為例，實(shí)際單臺(tái)磨煤機(jī)負(fù)荷為76t/h原煤，按照高鉻鑄鐵澆鑄磨輥套和磨盤襯板設(shè)備技術(shù)協(xié)議上磨輥套金屬磨損為4-6g/t的指標(biāo)計(jì)算，在6000h使用時(shí)間內(nèi)三只輥套磨失金屬量為2475k g，單只輥套磨失約825k g。實(shí)際上6000h的單臺(tái)磨煤機(jī)的堆焊金屬磨失量平均為5000k g以上，換算噸煤金屬磨失量為8.2g/t。

圖1 某廠采用傳統(tǒng)堆焊修復(fù)磨輥使用6000h情況，磨損最大深度71mm

圖2 某電廠金屬陶瓷相磨輥套M PS225磨煤機(jī)使用7000h

圖3 磨損失重曲線圖

表1 Γ1金屬陶瓷相堆焊焊絲成分W t%

2 堆焊工藝優(yōu)化

2.1 采用金屬陶瓷相堆焊焊絲

選用針對(duì)磨輥套及磨盤襯板堆焊開發(fā)的γ系列金屬陶瓷相堆焊焊絲，該系列焊絲具有以下特點(diǎn):

（1）含有大量的金屬陶瓷相

普通國產(chǎn)高碳鉻鐵焊絲主要成分就是國產(chǎn)高碳鉻鐵，有時(shí)為了提高常溫硬度（絕大部分客戶驗(yàn)收時(shí)只考慮常溫硬度）加入一定量的硼鐵。由于其C、Cr含量偏低，所以在焊接熔池反應(yīng)過程中只能生成Cr23C6及Cr7C3結(jié)構(gòu)，即使用硼來提高硬度，其常溫最高硬度也很難超過H R C60，并且隨著使用溫度升高硬度下降很快，也就是說在300℃左右的使用溫度下其耐磨性急劇降低。

金屬陶瓷相焊絲首先提高焊絲里的C、Cr含量；其次還加入大量C、Cr含量更高的碳化金屬鉻（Cr3C2），使得焊絲C≥5.5%、Cr≥30%。不僅如此，為了提高金屬陶瓷相的比例，加入了W、M o、N b、V、T i等大量的金屬陶瓷相形成元素。

（2）超長使用壽命

由于大量的Cr3C2、W C、W2C、N b C金屬陶瓷相的存在使得堆焊層基體硬度得到整體提高，宏觀硬度可達(dá)到H R C63，極大提高耐磨性。大量均勻分布的金屬陶瓷相不僅可以提高硬度，而且可以使碳化物基體應(yīng)力分布更均勻合理，焊接裂紋致密而且細(xì)小，使堆焊層的抗剝落能力得到保證。

根據(jù)某電廠實(shí)際使用情況分析，金屬陶瓷相技術(shù)運(yùn)用于Z G M133G磨煤機(jī)，磨輥、襯板的使用壽命達(dá)到15000h，使用壽命得到明顯大幅的延長。

（3）可修復(fù)再生

與非金屬陶瓷相比，金屬基金屬陶瓷具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，因此在一個(gè)使用周期后可以用堆焊的方法進(jìn)行重新修復(fù)。

典型的修復(fù)工藝是在堆焊金屬陶瓷相耐磨層之前堆焊4mm隔離止裂層，制止耐磨層裂紋向基體延伸，使耐磨層及基體焊接熔合層在常溫下為奧氏體組織，并能消除焊接過程產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力，使基體和耐磨層100%牢固結(jié)合，并使耐磨層裂紋均勻細(xì)小，錯(cuò)落有致，提高耐磨層的抗剝落能力，延長輥套的實(shí)際使用時(shí)間，并延長輥套基體的重復(fù)堆焊次數(shù)。

目前，金屬陶瓷相磨輥套和襯板已經(jīng)在華能南京金陵電廠、華能長興電廠、華能石洞口第二電廠、華能玉環(huán)電廠、華能南通電廠、江蘇利港電廠等MP S、Z G M、H P系列磨煤機(jī)上廣泛應(yīng)用，輥套及襯板使用壽命大幅度延長。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

表1 兩種不同修復(fù)方法檢修費(fèi)用對(duì)比萬元

表2 兩種不同修復(fù)方法堆焊費(fèi)用對(duì)比萬元

可見，一臺(tái)磨煤機(jī)使用16000h，可節(jié)約33萬元，以兩年周期計(jì)算兩臺(tái)機(jī)組12臺(tái)磨節(jié)約費(fèi)用就達(dá)33× 12=396萬元，兩臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)約直接費(fèi)用至少198萬元。

以江蘇某電廠為例，從2015年2月至2016年12月磨輥、襯板累計(jì)堆焊修復(fù)量96.8t，僅堆焊費(fèi)用就達(dá)464.6萬元；若采用金屬陶瓷相磨輥、襯板，堆焊修復(fù)量可減少至27t左右。所需費(fèi)用僅需175.5萬元。直接節(jié)約費(fèi)用288.9萬元。

4 結(jié)語

根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)D L/T681-2012燃煤電廠磨煤機(jī)耐磨件技術(shù)條件，綜合以上數(shù)據(jù)，得出金屬陶瓷相磨輥、襯板運(yùn)用在Z G M133G磨煤機(jī)是可行的。

從材料性能、使用情況、經(jīng)濟(jì)效益上對(duì)比金屬陶瓷相磨輥、襯板都要優(yōu)于普通高鉻耐磨堆焊材料。

采用金屬陶瓷相磨輥、襯板可一次性解決原有堆焊產(chǎn)品維護(hù)周期短、費(fèi)用高、累計(jì)停磨時(shí)間長、磨煤機(jī)耐磨件磨損后期振動(dòng)造成電耗高等一系列問題。

[1]張發(fā)云，閆洪，周天瑞，等.金屬基復(fù)合材料制備工藝的研究進(jìn)展[J].鍛壓技術(shù)，2006，31（6）：100-105.

[2]張玉龍.先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]張文鉞.焊接冶金學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[4]崔忠圻，劉北興.金屬學(xué)與熱處理原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[5]王吉會(huì)，等.材料力學(xué)性能[M].天津:天津大學(xué)出版社，2006.

[6]鄭開宏，高義民，陳亮，等.顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料的三體磨料磨損性能[J].摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（2）：176-182.

Optimization Repairing Technology of Roller Sets for Coal Mill in Thermal Power Plant and Analysis of Economic Benefits

SHI Zhen-Wei1，ZHU Hai-bao2
（1.Huadian Jiangsu Energy Co.，Ltd.Jurong Power Plant，Zhenjiang 212413，China；2.Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Coal mill i s an im p ortant au x iliary equi p ment in p o w er g eneration.T h e s er v o li f e o f roller s et sd irectly a ff ect s t h e economy.A f ter u s in g ne w tec h nolo g y o f re p airin g t h e roller s et s s er v o li f e can b e a dj u s te d u p to 15000 h our s an d o b taine d remar k a b le economic b ene f it s.

coal mil；w ear；roller s et s；metal cermet；s tac k e d w el d in g

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.03.010

TM621.2

B

2095-3429（2017）03-0037-03

2017-04-17

修回日期：2017-06-15

史震偉（1970-），男，江蘇常州人，工程師，主要從事鍋爐檢修技術(shù)管理工作。