谈谈火力发电厂刮板捞渣机的管理技巧
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【摘 要】 本文介绍了火力发电厂捞渣机综合管理的一些技巧，对圆环链、刮板、导向轮磨损，捞渣机掉链、脱链等问题在分析原因的基础上，并制定可行的实施措施进行处理。
【关键词】 火电厂 刮板捞渣机 管理技巧
火电厂燃煤锅炉燃烧后生成的炉渣一般采用连续排放的方式，为了防止排渣过程中炉膛底部漏风影响炉内燃烧，在炉膛底部装有1—2台单向排渣刮板式捞渣机，在捞渣机的箱体内保持一定的水位，炉膛底部的关断门与箱体的水形成水封，这样可以有效的防止炉膛底部的漏风。锅炉运行时高温的渣粒从炉膛内落入捞渣机箱体的水中，渣粒经冷却收缩而破裂，从而起到炉渣粒化的作用。粒化的炉渣经碎渣机破碎后由冲灰水冲到灰渣池，再由灰渣泵排走。锅炉燃烧生成的炉渣，需要经过捞渣机系统及时处理并排放，否则会影响整个发电机组的正常运行。严重情况下会造成整个机组停机，因此保证捞渣机系统的正常运行，在火电厂是一项非常重要的工作。
刮板捞渣机主要由以下部件组成：（1）捞渣机本体，包括渣槽（上、下槽体）、大链条、导向轮、刮板、链条张紧装置等。（2）驱动系统，由液压油站、液压马达、油管路组合或电动机与减速机配合组成。（3）其他辅助系统，如热工控制、电气线路、各种水管路等。火力发电厂使用的大型刮板捞渣机运行中的主要故障有断链、掉链、卷链、链条脱轨、导向轮不转或断轴、刮板变形、驱动装置故障等，造成以上故障的主要原因为大链条、刮板、导向轮的磨损严重所致。
1 原因分析
由于运动表面间的摩擦导致表面材料的逐渐消失或转移，即为磨损。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小，零部件失去原有设计所规定的功能，继续使用会失去可靠性及安全性。磨损可分为三个过程，在跑合磨损阶段，因新的磨擦表面粗糙度值较大，因此磨损较大。但随着跑合的进行，表面粗糙度降低，磨损率随之稳定下来，进入稳定磨合阶段。因此，良好的跑合磨损可以造就平滑的接触面，这对于整个磨擦系统而言是至关重要的。进入稳定磨损阶段后，磨损相对缓慢且稳定，磨损率保持基本不变，这个阶段的时间代表了磨擦面的寿命。经过长时间的稳定磨损后，进入剧烈磨损阶段，由于摩擦表面间的间隙和表面形貌的改变以及表层的疲劳，其磨损率急剧增大，直到磨擦面报废。为了表征物体间的磨损程度，我们引入磨损速率这个概念。磨损速率为单位时间内材料的磨损量，用k表示。研究表明，磨损速率k与运动表面间的磨擦力f以及它们间的相对运动速度ν成正比。当磨擦面间的相对运动速度一定时，磨擦力越大，磨损也越严重，在磨擦力基本稳定时，磨擦面间的相对运动速度ν成为影响磨损率的决定因数。
捞渣机在运行中的磨损主要由刮板或链条与槽体耐磨底板间的磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损共同作用引起的。这种磨损作用存在于刮板、链条、导向轮等处，其中以刮板磨损与大链条磨损拉长最为严重。刮板磨损后会产生变形、弯曲、衬板翘开甚至脱落等后果，大链条磨损拉长会造成链条过长、与链轮或张紧轮啮合不好，造成掉链、脱链、爬牙、卷链等故障，严重危胁到捞渣机的安全运行。大型捞渣机因为链条长，刮板数量多，很难做到恰到好处地张紧。张紧过度，链条在驱动轮、导向轮等处正压力加大，因而磨损加剧；紧度过松，链条在下降段会在槽底拖动运行，造成滑动磨损。大型捞渣机往往使用双链条式，双驱动或单驱动，磨损程度严重的一侧链条将逐渐拉长，造成链条长短不一，刮板运行至尾部时与张紧轮中轴线形成一个夹角α，松动的一侧链条在槽体底部的磨损越来越严重，当链条热处理硬化表层磨破后，形成越拉越松的恶性循环。此磨损在单（侧）驱动捞渣机上表现的尤为显著，驱动侧的磨损量总是大于另一侧。当刮板倾斜角度α随着链条的松动而增大，并达到一定值时，刮板经过尾部张紧轮处就会卡死或导致链条从张紧轮上脱出，引起捞渣机故障停运。出现这种情况，只能对捞渣机链条进行翻面对调处理或更换全部链条。为使捞渣机的安全可靠、经济的运行，应做好相应的措施给予保障
2 防磨损措施
我们知道，捞渣机的主要磨损点在刮板、链条等处，根据磨损产生的机理，要减少刮板捞渣机的磨损，必须从减少刮板与槽体底板以及链条与导向轮等处的磨擦阻力和降低链条速度两个方面入手。
2.1 降低磨擦阻力
磨擦力公式：
“式1”中：f----磨擦力；μ----滑动摩擦系数；N----磨擦面上承受的垂直压力。
根据“式1”，决定滑动磨擦力大小的因素为加在磨擦面的垂直压力N和滑动摩擦系数μ。捞渣机在运行中，因为刮板与链条的磨损是缓慢进行的，其质量在某一时间段内的减少可以忽略不计，因此在一定时间段内，刮板、链条与磨擦面间的垂直压力N可视为一定值。那么，影响磨擦阻力的因素就只剩下磨擦系数μ了。μ值的大小，只跟材料、接触面粗糙程度有关。捞渣机的刮板、链条、耐磨板、导向轮等的材料是一定的，要经济地减少磨损，只能设法降低各接触表面的粗糙程度，从而达到减少各处磨擦力的目的。
在实际运行中，影响捞渣机各接触表面清洁度的物质主要是灰渣，因此，在运行中，要尽量防止下槽体底板、链条上、驱动链轮、导向轮等处积灰积渣。在链条上，一般装有冲洗水管，可保证链条的清洁。对于驱动轮、导向轮上的灰渣，可采取定期用清水冲洗的方法清除，冲洗次数视灰渣沉积量而定，一般情况下每班冲洗一次即可。对于驱动轮及导向轮的轴承，还要定期加注合格的脂，并使脂充满轴承腔内空间，防止轴承内出现磨损。此外，有些捞渣机内导轮的轴承采用 “水封”来隔绝灰水进入，应经常检查水质和水压在规定范围内，防止灰水进入轴承座造成轴承磨损。
捞渣机运行一段时间后，下槽体底层耐磨板上会积有很多细小的碎渣，如不及时清除，将大大提高下槽体底层耐磨板的粗糙度，刮板与耐磨板间的滑动磨擦系数大增，它们之间的磨擦力也会大大提高，刮板的磨损率将沿直线上升。上槽体是捞渣机的工作段，灰渣与刮板、链条接触，因而此处的磨损是不可避免的。所以，减少刮板磨擦阻力的关键就是要保持捞渣机下槽体底板的清洁度，最方便、最经济的方法就是定期用清水将下槽体底板冲洗干净。
2.2 降低链条运行速度
链条运行速度对刮板磨损程度的影响非常大。我们假设链条运行速度在V0时，捞渣机的出力W1正好等于锅炉的排渣量W2，那么V0就是对应负荷下捞渣机链条的基准速度，也就是说，当链条速度等于V0时，捞渣机在正常运行时，W1=W2。刮板所带的灰渣往往其外形可看成三菱柱体，我们可以计算出每板刮板在正常运行时的渣量，得到了每板刮板在正常运行时的渣量，就可以求出捞渣机的出力W1；
a——刮板工作面的高度，单位为m
l——刮板工作面的宽度，单位为m
ρ——刮板上灰渣的密度，单位为t/m3
L——两块刮板间的距离，单位为m
β——捞渣机倾斜段与水平线的夹角
锅炉的排渣量W2即煤中的灰份经燃烧后产生的焦渣量。可用以下公式得出：
式中：Q----锅炉每小时燃煤量，单位为吨（T）
A----分析基煤的平均灰份
Φ----煤中的灰份经燃烧后转变成焦渣的比例，可根据燃煤量、灰份以及每小时的产渣量计算出来。Φ值一般取10%～15%，如煤质好，锅炉燃烧工况优良，可取10%。
V0就是捞渣机链条速度的基准值，单位为米/分钟（m/min），根据锅炉负荷情况、已知煤质求出链条基准速度。因为入炉煤的灰份是不均匀的，而且锅炉的下渣量受燃烧工况及结焦情况的影响而时多时少，为了及时将锅炉排出的灰渣输走，在实际设置捞渣机链条速度时必须留有一定的余度，一般可取V0的1.1倍～1.2倍，但不能无谓地增加链条运行速度。值得注意的是，当刮板磨损后，刮板工作面的高度就会减少，此时应重新对链条的理论速度进行计算。除渣运行管理或设备管理人员可根据锅炉负荷及煤质制订一个链条速度表，以供运行人员进行参考。
3 合理的设备结构选型
捞渣机的结构特点制约着捞渣机的运行经济性与安全稳定性，驱动装置、张紧装置、导向轮的结构、拖动链轮结构、圆环链的材质等因素，合理的选择，不仅能提高捞渣机的使用寿命，同时也会大大的减少捞渣机的故障。
3.1 驱动装置
可根据锅炉排渣量以及捞渣机的输送距离，采用液压驱动与变频调速驱动。
①采用进口大扭矩液压马达驱动，配以液压动力站，变量泵调速，其连续调速性能、力矩、速度平滑应变性能和过载保护的可靠性更强；
②采用变频电机直联摆线针轮减速机，速比大，承载能力强，留有较大的设计裕度，可满足除渣量20t/h仍能正常工作，不过载。我厂#6炉采用，效果较好，运行近七年，驱动装置未发生过任何故障。但此装置为单边驱动，驱动侧与从动侧链条的磨损量有偏差，一般应用在300MW及以下机组较多。
3.2 拖动链条
①国产进口材质，链条表面经特殊硬化处理，使用寿命不小于3万小时。如转速及张紧调节合理，可使用五年。
②国产普通圆环链，使用寿命不小于2万小时。
3.3 链条张紧装置
捞渣机拖动链条张紧调节装置可根据锅炉排渣量的情况以及捞渣机输送距离采用以下三种方式：
①采用蜗轮蜗杆加力带动直径较大的梯形螺杆升降结构，调节省力。此装置采用手动调整，需定期根据链条的张紧度进行预判选择调整量，同时，因链条行走速度较慢，调整后需链条全部跑完一圈后才能确定链条张紧度是否合适，张紧度不易掌握。
②液压半自动张紧，此装置能保持张紧力恒定，并及时吸收捞渣机拖动链条磨损后的增长量，使捞渣机运行平稳。
③液压全自动张紧，液压系统在恒压的作用下可实现链条自动张紧，并保证张紧状态的恒定；同时由于链条始终处于较紧工作状态，从而可减小刮板与底板间的摩擦，提高了刮板的使用寿命。
3.4 拖动链轮
拖动链轮有凸齿型和凹型式两种。
凸型式链轮结构简单，重量轻，成本低，应用很普遍；但当与成对链轮啮合的两条环链长度偏差（链环周节累积偏差）较大时，会因啮合困难而发生“掉链”事故；若圆环链拉长率过大，每节圆环链链节内长度变大，超出凸轮两个齿的间隙，会造成圆环链爬链；同时，对链轮、圆环链与刮板的制造偏差要求较高，也对链轮安装的中心距偏差要求高，否则会造成链轮与圆环链啮合过紧，回程过程中无法松脱，造成卷链事故。
凹齿型链轮结构较复杂，重量较大，造价较高；但其对链条制造偏差较大时的适应性强、不易“掉链”，导向性好，寿命长，可靠性高等优点已显出它比凸型式的优越。从我厂#5、6机组的实际运行效果也足以说明凹齿型的比凸齿型的更可靠。现如今，通过制造厂家对链轮结构的进一步优化，凹齿链轮的结构简化、重量减轻，大大降低了链轮的检修更换工作量。
4 结语
火力发电厂捞渣机在设计或改造选型中，要根据现场实际情况与需求，合理的选择捞渣机的驱动装置、张紧装置、导向轮等部件的结构；日常运行维护中，要对刮板捞渣机的各摩擦面进行、清洁，科学合理的调整捞渣机链条运行速度，尽可能的降低刮板、链条、导轮的转动部件的磨损，提高整套设备的使用寿命，提高捞渣机系统的安全稳定性，降低设备维护量及维护成本。
参考文献：
[1]杨林，王一龙.锅炉运行.中国电力出版社，第1版（2008年11月1日）.
[2]张磊，廉根宽.锅炉运行技术问答.工业出版社，2009-4-1.
[3]赵民.捞渣机综合治理及设备精细化管理应用[J].电力科学与工程，2008年07期.