提升1000MW機(jī)組鍋爐低速鋼球磨煤機(jī)絞龍壽命的研究與應(yīng)用

劉福鑫

華電集團(tuán)鄒縣發(fā)電廠 山東 濟(jì)寧 273522

引言

我廠四期2×1000MW機(jī)組磨煤機(jī)采用的是沈陽(yáng)重型機(jī)械廠引進(jìn)法國(guó)ALSTOM公司的技術(shù)生產(chǎn)的BBD4360雙進(jìn)雙出、正壓直吹低速筒式鋼球磨煤機(jī)，每臺(tái)爐配6臺(tái)磨煤機(jī)，兩臺(tái)機(jī)組共有12臺(tái)磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)裝有2臺(tái)絞龍，左旋、右旋各1臺(tái)，絞龍型號(hào)為C22002.01.00（驅(qū)動(dòng)端右旋）；C22008.01.00（非驅(qū)動(dòng)端左旋）。

圖1 雙進(jìn)雙出（BBD）磨煤機(jī)構(gòu)造圖

1 1000MW低速鋼球磨煤機(jī)絞龍主要結(jié)構(gòu)及存在的問題

磨煤機(jī)絞龍主要包括：絞龍支撐棒、絞龍圓盤、絞龍螺旋帶、絞龍拋球帶、絞龍軸、絞龍筒體、絞龍鏈條等部件。磨煤機(jī)絞龍?jiān)跈C(jī)組運(yùn)行期間，長(zhǎng)時(shí)間承受原煤磨損及一次風(fēng)風(fēng)粉混合氣流沖刷磨損，導(dǎo)致絞龍筒體、輸送螺旋帶和絞龍筒體連接鏈條磨損損壞；絞龍與磨煤機(jī)罐體連接支撐棒由于磨損及鋼球擊打，導(dǎo)致磨煤機(jī)絞龍支撐棒斷裂。自機(jī)組投產(chǎn)至2018年四期磨煤機(jī)絞龍未改造升級(jí)期間，四期磨煤機(jī)絞龍多次出現(xiàn)絞龍輸送螺旋帶磨損減薄斷裂、絞龍支撐板斷裂、絞龍筒體磨穿、絞龍碎鋼球擠壓加劇絞龍圓盤與熱一次風(fēng)蝸殼磨損，摩擦發(fā)熱，導(dǎo)致積粉著火等缺陷，嚴(yán)重影響了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。

2 對(duì)1000MW低速鋼球磨煤機(jī)絞龍進(jìn)行綜合治理

針對(duì)磨煤機(jī)絞龍存在的問題及原因，從絞龍材質(zhì)升級(jí)、結(jié)構(gòu)改進(jìn)、安裝工藝、壽命管理等4個(gè)方面入手，對(duì)癥下藥，對(duì)1000MW機(jī)組低速鋼球磨煤機(jī)絞龍存在的一系列綜合問題進(jìn)行改造治理，從而降低磨煤機(jī)絞龍缺陷發(fā)生率，減少平時(shí)的設(shè)備維護(hù)消缺量，提高磨煤機(jī)運(yùn)行安全穩(wěn)定性。

2.1 材質(zhì)升級(jí)

2.1.1 絞龍支撐棒。磨煤機(jī)絞龍支撐棒材質(zhì)為16Mn，該材質(zhì)韌性較差，屈服強(qiáng)度較小，在磨煤機(jī)罐體停等瞬時(shí)剪切力較大時(shí)，容易發(fā)生斷裂等缺陷。

為解決該問題，對(duì)絞龍支撐棒材質(zhì)進(jìn)行升級(jí)，由16Mn升級(jí)為34CrNi3Mo，提升絞龍支撐棒剛性及耐磨性，可以承受磨煤機(jī)起停時(shí)罐體對(duì)絞龍支撐棒施加的剪切力，以及煤粉、鋼球?qū)g龍支撐棒的沖刷和撞擊，減緩支撐棒磨損。

2.1.2 絞龍螺旋帶。磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)原煤通過(guò)絞龍底部螺旋帶旋轉(zhuǎn)而被輸送到磨煤機(jī)內(nèi)部，原煤與絞龍螺旋帶間存在相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，從而造成螺旋帶磨損，同時(shí)，磨制好的煤粉通過(guò)絞龍上部螺旋帶間隙進(jìn)入分離器，煤粉與絞龍螺旋帶間產(chǎn)生二次磨損，加劇螺旋帶磨損。絞龍圍帶材質(zhì)為20Mn，該材質(zhì)耐磨性良好，但受沖擊時(shí)彈性較差，當(dāng)有異物進(jìn)入磨煤機(jī)時(shí)，絞龍螺旋帶可能受異物撞擊而斷裂。為解決該問題，升級(jí)絞龍螺旋帶材質(zhì)，由20Mn升級(jí)為進(jìn)口ABRO-2材質(zhì)，該材質(zhì)剛才有較強(qiáng)的韌性，在保證耐磨性的同時(shí)，具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，同時(shí)螺旋帶由原來(lái)焊接結(jié)構(gòu)改為整根螺旋帶，防止焊接部位磨損斷裂，延長(zhǎng)絞龍螺旋帶使用壽命。

2.1.3 絞龍筒體。磨煤機(jī)絞龍筒體正對(duì)落煤管位置是受原煤沖刷最為嚴(yán)重的部位，機(jī)組運(yùn)行期間，該絞龍筒體部位長(zhǎng)期受到原煤沖刷及添加鋼球時(shí)的沖擊減薄超標(biāo)，甚至磨穿，原煤直接落入絞龍筒體內(nèi)，甚至造成絞龍筒體斷裂、變形，降低磨煤機(jī)出力，解決該問題則需要更換新絞龍，但絞龍筒體其他部位完好可用，更換絞龍?jiān)斐珊艽罄速M(fèi)，針對(duì)這一問題，對(duì)絞龍筒體進(jìn)行優(yōu)化，在絞龍筒體受原煤沖刷部位加焊一圈10mm厚，材質(zhì)為Q345的鋼板，通過(guò)加固鋼板解決絞龍筒體局部磨損減薄問題。

2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

2.2.1 絞龍支撐棒。原四期磨煤機(jī)絞龍配有4根絞龍支撐棒，絞龍通過(guò)磨煤機(jī)筒體襯瓦上的圓孔與磨煤機(jī)筒體固定，四向支撐，隨著磨煤機(jī)筒體旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其中1根絞龍支撐棒斷裂后，由于四點(diǎn)支撐的結(jié)構(gòu)特性，失去其中一點(diǎn)支撐后，其他三點(diǎn)支撐會(huì)多承受25%的剪切力，導(dǎo)致其他三根支撐棒斷裂，絞龍停轉(zhuǎn)失去作用，造成磨煤機(jī)滿磨，被迫停運(yùn)。為解決上述問題，將原來(lái)絞龍支撐棒4點(diǎn)支撐，改造為8點(diǎn)支撐，絞龍通過(guò)8根支撐棒與磨煤機(jī)筒體相連，每根支撐棒所受剪切力降低50%，當(dāng)有不超過(guò)4根相鄰絞龍支撐棒斷裂時(shí)，絞龍仍可繼續(xù)正常運(yùn)行，保證了絞龍運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2.2 絞龍圓盤。磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，罐體內(nèi)的鋼球逐漸磨損變小，當(dāng)筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)，碎小鋼球會(huì)撞擊進(jìn)入到絞龍圓盤與熱一次風(fēng)蝸殼之間的安裝間隙內(nèi)，隨絞龍一起旋轉(zhuǎn)，與熱一次風(fēng)蝸殼產(chǎn)生摩擦，長(zhǎng)期運(yùn)行，碎鋼球擠壓會(huì)加劇絞龍圓盤與熱一次風(fēng)蝸殼磨損，甚至因摩擦發(fā)熱，燒紅熱一次風(fēng)蝸殼及磨穿蝸殼漏粉，同時(shí)積粉著火易造成制粉系統(tǒng)放炮。因絞龍圓盤與磨煤機(jī)熱一次風(fēng)蝸殼之間安裝間距較小，碎鋼球、積粉無(wú)法有效排出。針對(duì)該問題，將圓盤改造為梅花式磨煤機(jī)絞龍圓盤，在絞龍圓盤上加工月牙形半徑50mm的月牙形出口，碎鋼球及積粉隨絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)圓盤月牙形出口由絞龍螺旋帶重新帶入磨內(nèi)，解決了碎鋼球及積粉磨損絞龍圓盤及著火放炮等問題。

2.2.3 絞龍鏈條。磨煤機(jī)絞龍鏈條連接磨煤機(jī)絞龍筒體與絞龍螺旋帶，起到固定磨煤機(jī)絞龍螺旋帶作用，由于絞龍鏈條直徑較小，僅為20mm，磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，絞龍鏈條長(zhǎng)期受到磨煤機(jī)原煤及風(fēng)粉沖刷，磨損較快，當(dāng)鏈條磨斷時(shí)，絞龍帶失去固定點(diǎn)，由于絞龍旋轉(zhuǎn)離心力及絞龍帶自身彈性，失去固定的絞龍帶會(huì)磨損磨煤機(jī)料位護(hù)板，直至磨穿料位管線，致使運(yùn)行人員無(wú)法正常進(jìn)行料位監(jiān)測(cè)。對(duì)絞龍鏈條進(jìn)行改造，加粗鏈條直徑，由原來(lái)20mm增加至26mm，提升磨煤機(jī)鏈條耐磨性，鏈條焊接在螺旋帶非沖刷面，同時(shí)增加鏈條組數(shù)，保證磨煤機(jī)絞龍安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 安裝工藝

磨煤機(jī)絞龍支撐棒安裝及絞龍找正是保證磨煤機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的兩項(xiàng)重要工作。

絞龍支撐棒起到固定支撐絞龍的作用，是磨煤機(jī)罐體的動(dòng)力傳輸裝置，安裝絞龍支撐棒的傳統(tǒng)工藝為，將絞龍支撐棒一段插入磨煤機(jī)筒體襯瓦卡槽內(nèi)，另一端插入絞龍圓環(huán)孔內(nèi)，通過(guò)大錘敲擊支撐棒，使絞龍支撐棒插緊到位，然后旋緊螺母固定絞龍支撐棒。該工藝的缺點(diǎn)在于，絞龍支撐棒與筒體襯瓦為硬連接，無(wú)彈性體作為緩沖及鎖緊功能，大錘敲擊支撐棒，會(huì)使絞龍支撐棒接觸到筒體襯瓦卡槽底部時(shí)彈出，無(wú)法將絞龍支撐棒完全插入卡槽，隨著絞龍旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，絞龍支撐棒有脫出風(fēng)險(xiǎn)，威脅磨煤機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。改良絞龍支撐棒安裝工藝，使用千斤頂將支撐頂入襯瓦卡槽內(nèi)，由于千斤頂施力為線性施力，避免了支撐棒插入卡槽時(shí)發(fā)生觸底彈跳，使支撐棒完全插入卡槽，保證了絞龍安全穩(wěn)定運(yùn)行。

絞龍找正是保證絞龍旋轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生跑偏、晃動(dòng)，絞龍帶與料位護(hù)板不發(fā)生摩擦的檢修工藝，發(fā)揮精益求精的檢修理念，將絞龍找正誤差控制在5mm以內(nèi)，保證絞龍的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，為磨煤機(jī)正常運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.4 壽命管理

由于受負(fù)荷影響，每臺(tái)磨煤機(jī)磨煤機(jī)的年運(yùn)行時(shí)間都不相同，使得磨煤機(jī)絞龍的磨損情況也有所不同，為了減輕日常維護(hù)的工作強(qiáng)度，利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，詳細(xì)檢查每臺(tái)磨煤機(jī)絞龍的磨損情況，根據(jù)實(shí)際磨損情況，為每臺(tái)磨煤機(jī)絞龍制定詳細(xì)的檢修方案，磨損超標(biāo)的更換新絞龍，磨損未超標(biāo)的加固絞龍螺旋帶、絞龍鏈條及絞龍筒體，使每臺(tái)磨煤機(jī)絞龍的使用壽命趨于一致，保證日常維護(hù)期間，不因單臺(tái)絞龍頻繁出現(xiàn)缺陷而疲于搶修[3]。同時(shí)，班組建立絞龍壽命臺(tái)賬，準(zhǔn)確記錄每臺(tái)磨煤機(jī)絞龍的更換、加固日期，為下次機(jī)組檢修留好準(zhǔn)確的一手資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查實(shí)際情況，制定更加科學(xué)的檢修方案，保證磨煤機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 項(xiàng)目前景及轉(zhuǎn)化應(yīng)用效益

通過(guò)對(duì)1000MW機(jī)組低速鋼球磨煤機(jī)絞龍存在的一系列綜合問題進(jìn)行改造治理，有效延長(zhǎng)了磨煤機(jī)絞龍使用壽命，提升磨煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，解決了因磨煤機(jī)絞龍支撐棒斷裂，磨煤機(jī)絞龍螺旋帶磨損斷裂，造成磨煤機(jī)停運(yùn)的問題，解決了因碎鋼球擠壓磨損磨煤機(jī)絞龍圓盤導(dǎo)致磨煤機(jī)蝸殼漏粉、發(fā)熱的問題，提高了磨煤機(jī)運(yùn)行效率及使用周期，降低了廠用電消耗量，在安全、節(jié)能、環(huán)保方面起到了積極作用。

提升磨煤機(jī)絞龍壽命前，自四期機(jī)組投產(chǎn)至2014年，四期機(jī)組12臺(tái)磨煤機(jī)因絞龍缺陷被迫停運(yùn)次數(shù)為12次，平均每年發(fā)生2次，項(xiàng)目實(shí)施后，從2015年至今，共計(jì)發(fā)生1次磨煤機(jī)因絞龍缺陷被迫停運(yùn)，平均每年0.2次，較項(xiàng)目實(shí)施前降低了90%。

查詢運(yùn)行規(guī)范化值班日志，自四期機(jī)組投產(chǎn)至2014年6年間，四期機(jī)組12臺(tái)磨煤機(jī)因絞龍缺陷被迫停運(yùn)次數(shù)為12次，因降低負(fù)荷共計(jì)少發(fā)電量為200萬(wàn)kW.h，平均每年少發(fā)電量33萬(wàn)kW.h，自2015年至今，“四聯(lián)療法”實(shí)施以來(lái)，5年共發(fā)生1次磨煤機(jī)因絞龍缺陷被迫停運(yùn)，少發(fā)電量10萬(wàn)kW.h，平均每年少發(fā)電量2萬(wàn)kW.h。

經(jīng)濟(jì)效益：我廠四期機(jī)組每千瓦時(shí)發(fā)電量邊際貢獻(xiàn)為0.13元，每年因磨煤機(jī)絞龍缺陷停運(yùn)磨煤機(jī)少發(fā)電量，由2015年前的33萬(wàn)kW.h×0.13元/kW.h=42900元，降至2015年至今的2萬(wàn)kW.h×0.13元/kW.h=2600元，每年因減少絞龍缺陷多發(fā)電量，節(jié)約費(fèi)用為：42900-2600=40300元。

每臺(tái)絞龍維修所需費(fèi)用為27000元，本項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，每年可節(jié)約絞龍檢修費(fèi)用（2-0.2）×27000=48600元。

綜上所述，每年共節(jié)約費(fèi)用：40300+48600=88900元。

節(jié)能、環(huán)保效益：四期磨煤機(jī)絞龍優(yōu)化升級(jí)后，提升了絞龍穩(wěn)定性，避免因絞龍缺陷停運(yùn)磨煤機(jī)造成電量損失。同時(shí)，降低了磨煤機(jī)絞龍檢修次數(shù)，減少了現(xiàn)場(chǎng)因絞龍檢修造成的粉塵污染。

安全效益：四期磨煤機(jī)絞龍優(yōu)化升級(jí)后，降低了制粉系統(tǒng)動(dòng)火作業(yè)次數(shù)，降低了作業(yè)人員高空作業(yè)的次數(shù)，從根本上減少了一系列的危險(xiǎn)因素，具有良好的安全效益。

社會(huì)效益：四期磨煤機(jī)絞龍優(yōu)化升級(jí)為其他發(fā)電企業(yè)提供了新思路，其中華電滕州新源熱電有限公司，華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠均采用了本項(xiàng)目，并實(shí)施，取得了良好的效果，有效提供了絞龍使用壽命。同時(shí)，技術(shù)攻關(guān)也帶動(dòng)了一批青年骨干力量的成長(zhǎng)，具有積極的社會(huì)效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

磨煤機(jī)為鍋爐運(yùn)行的重要輔機(jī)，磨煤機(jī)絞龍壽命的提升為磨煤機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。本文提出綜合治理方法，切實(shí)有效的延長(zhǎng)了磨煤機(jī)絞龍的使用壽命，通過(guò)更加科學(xué)的改造及壽命管理，提升了磨煤機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。