电厂锅炉除渣设备分析及应用

电厂锅炉除渣设备分析及应用

李永斌

大唐同舟科技有限公司雷州分公司  广东 湛江524255

摘要：除渣设备故障后可能导致火电机组降负荷甚至机组停运。本文对刮板式除渣设备结构进行了介绍，对一起除渣设备链条断裂引起机组停运案例进行了检查和分析，针对暴露的问题提出处理和改进措施，并对除渣设备链条质量验收控制提出了建议。

关键词：除渣设备；故障；链条；质量

近年来，锅炉辅机故障类问题中，因除渣设备故障引起被迫停机事故占比升高。除渣设备故障类型主要包括除渣设备出力裕量偏小，出现链条拉断、主动齿轮轴销剪断，除渣设备防磨板缺失，上部回渣导致出力不足等事件。随着煤质劣化，锅炉结焦严重时，也容易出现大量焦渣掉落引起除渣设备出力不足，被迫降负荷甚至停机处理等情况。

1典型案例

1.1设备基本情况

某电厂除渣设备为水浸式刮板除渣设备。除渣设备正常出力每小时20吨，最大出力每小时80吨，驱动形式为液压驱动，配置自动液压张紧装置。液压马达油站与张紧装置油站各自独立，液压马达油站布置在除渣设备头部，张紧装置油站布置在除渣设备尾部箱体上。除渣设备驱动装置由液压马达提供动力，液压马达由动力站提供液压油驱动。除渣设备液压张紧装置布置在除渣设备从动端，依靠两侧各一只油缸支撑水平布置的从动轴左右轴承座，自动调整链条张紧度。若油缸失压，轴承座将下沉，链条将松动错位，严重时会导致链条脱落或卡涩，极端情况下可引起除渣设备跳闸。为防止该情况的发生，每侧液压张紧装置特设置两根螺杆，利用锁紧螺母对张紧装置的轴承座进行限位，使锁紧螺母与张紧装置的距离不超标。

1.2故障情况及检查情况

除渣设备张紧装置油压低报警发出，现场检查发现除渣设备链条断裂，除渣设备停止运行后检查发现尾部张紧轮倾斜，左侧张紧轮轴承座损坏，链条断裂在除渣设备渣船内。由于断链在渣船内无法安全隔离进行抢修，机组停运进行处理。现场检查链条断链处一端位于除渣设备上槽体斜坡段，下槽体内链条堆积，部分刮板损坏变形，脱落的刮板卡涩在除渣设备箱体内，另一端位于除渣设备船体内。尾部张紧装置从动轴已倾斜，左侧张紧轮轴承座损坏，右侧张紧轮液压油缸支柱下沉，两轮高差为300mm，两侧链条错位，链条断裂处无明显磨损，断口平整。检查液压张紧装置轴承座保护螺杆下部的锁紧螺母处于螺杆下端，测量锁紧螺母与张紧装置的距离超过300mm，未起到对轴承座限位保护作用。检查除渣设备液压张紧装置油站油位正常，液压油油质取样化验，指标合格。液压驱动马达控制系统为PLC控制，查询PLC控制系统，发现过力矩保护在19.4MPa时正确动作，动力站油压最高达到19.4Mpa，并持续稳定了30秒，恢复正常运行油压，过力矩保护定义为当动力油压达除渣设备设定最大出力油压20MPa时，自动开启动力油站溢流阀，保证动力油压不再上升，一直维持此油压，避免油压继续上涨超过设计拉力。断链保护（断链保护设置为3分钟无刮板经过机械接触式断链保护开关，断链保护信号报警）布置在返回链水平段头部，整个过程中未发出报警。回溯维护检修记录，半年前进行了除渣设备检修，本次断裂链条经查实为检修时新更换链条。检修中更换了防磨衬板、部分链条和刮板；液压驱动马达返厂检修；检查更换部分浸水轮及轴承；检查主动轮（驱动轮）和从动轮（张紧轮）运转磨损情况，对轴承添加了油脂；更换了张紧油站及动力油站液压油；对张紧油站进行了油压值设定检查、溢流阀压力设定检查、油泵联启、停泵试验；更换动力油站油管路及接头。检修后设备一直运行正常。

1.3原因分析

由于液压张紧装置油系统压力低报警在先，除渣设备主电机电流、动力站油压出现同步升高在后，可以证明除渣设备液压张紧装置油系统压力低故障发生在断链之前。手动关闭溢流阀，系统油压可上升至正常值，排除油泵故障。启动油泵后，油系统压力为4.35MPa，低于报警值4.50Mpa，判断除渣设备液压张紧装置溢流阀或右侧张紧装置油缸故障，压力被释放，张紧装置下沉，由于油缸自身特性，右侧张紧轮先行下沉，从动轴倾斜，左侧张紧轮轴承做被强制拉坏，链条张紧不一致，刮板错位卡涩，导致除渣设备发生故障。检查断裂链条无明显磨损，除渣设备运行动力油压为19.4MPa，链条材质为14CrNiMo5，技术参数为破断力﹥600KN，换算成动力油压为27MPa。断裂时油压低于设计动力油压。除渣设备链条在入厂验收时检查了质量合格证、报关单等资料齐全，但只进行了表面硬度检测，没有送专业机构进行破坏性拉力抽检试验。判断除渣设备链条质量存在问题[1]。另外，每次检修结束后，应对张紧装置进行限位。检修人员未按要求将张紧装置锁紧螺母复位，张紧装置失去保护。除渣设备断链后，断链保护未发报警信号，机械接触式断链保护开关可靠性低。

1.3防范措施

加强设备寿命管理，摸索设备检修周期，做到应修必修。对溢流阀、油缸等无法在电厂现场检修设备，定期返厂检修，做好检修质量控制和验收，并进行试验合格。做好新购链条质量验收，必要时外送抽检，保证链条质量。张紧装置锁紧螺母固定限位纳入质量验收项目，确保不出现检修漏项或失去质量控制的情况，并改进保护方式，将断链保护由机械接触式改为更可靠的磁感应式。

2链条质量控制

铬镍钼钢链条相对材料牌号为23MnCrNiMo54高强度圆环链，负荷能力相差1倍以上。在链条选择上，应充分考虑设备设计参数，选择厂家设计推荐的合适材料的链条。采购中，可根据需要，提出链条的机械性能要求，包含破断应力、破断负荷、表面硬度、渗碳深度、有效硬化层深度等。链条应明确使用寿命、正常磨损量及试验负荷下最大伸长量等。除渣设备链条必须符合GB/T--12718-2009 矿用高强度圆环链和MTT 105-2006刮板输送机通用技术条件和和其引用标准中的相关要求[2]。制作链条钢材应为奥氏体镇静钢，奥氏体晶粒度为5级或更细，结晶组织均匀并有良好的冷弯曲和焊接性能。链条应在热处理后进行预拉伸处理，预拉伸负荷应为试验负荷的90%以上。链条选样和检验项目符合GB/T 12718-2009矿用高强度圆环链相关规定，完成型式检验和出厂检验合格，出具产品质量证明文件[3]。根据用户需求，可以协商进行要求检验项目。链条需要经过表面渗碳处理，表面硬度、渗碳层深度是衡量链条强度和耐磨性能的主要性能指标。链条的强度体现了其所能承受的负荷大小，不同的材料其强度差异性较大。为了获得高的耐磨性能，要求链条和链轮具有较高的强度，耐磨性和具有一定的抗拉韧性，能够承受工作中较大的脉冲载荷和附加冲击载荷，满足运行中链条与链轮正确啮合，减少因节距变化而引起的脉动性载荷变化，链轮与链条应有合理的几何形状、尺寸及较高的加工精度，以延长链条的使用寿命。链条验收应要求提供原装进口产品应提供原产地证明、报关资料等，应提供详细的产品质量文件，包括原厂材质检验分析报告、性能试验报告等生产过程质量控制证明文件、各有关试验结果等。

结束语

综上所述，为降低除渣设备故障率，应加强除渣设备日常巡检工作，注意链条的磨损程度、合理调整松紧度，注意齿沟处有无异物，运行中有无卡涩异音，电机温度，电流，油位是否正常等。发现链条变形时，应及时测量变形量大小，拉伸变形一旦超标，需要及时更换链条。

参考文献：

[1]王树俅.电厂锅炉低氮燃烧改造现状及运行优化途径探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2019(09):159.

[2]乐培华.内蒙某电厂锅炉除渣系统的设计选型分析[J].工程建设与设计,2012(05):121-123.

[3]徐二虎,张春生.电厂锅炉除渣设备分析及应用[J].内蒙古电力技术,1998(04):19-20.