環(huán)式給煤機技術(shù)改造探討

張紅霞,卓彥江

(山西電力設(shè)備廠,山西太原 030031)

0 引言

張家口電廠二期輸煤系統(tǒng)給配煤設(shè)備為2臺HG700-1 500型環(huán)式給煤機,設(shè)計額定出力為1 500 t/h。但自1999年2月投產(chǎn)后出力僅能達到600～700 t/h,無法與皮帶機系統(tǒng)出力1 200～1 500 t/h相匹配,尤其是煤質(zhì)變化很大時,運行方式對配煤提出了更高的要求,此時環(huán)式給煤機的主要功能從給煤逐漸向配煤過渡。在系統(tǒng)出力1 200～1 500 t/h、兩煤種配比為1∶3的要求下,單臺設(shè)備的穩(wěn)定出力必須達到900～1 200 t/h。原有的環(huán)式給煤機已無法適應(yīng)運行要求,同時還存在防塵罩易脫落、撒煤嚴重等缺陷,故需進行改造。

1 環(huán)式給煤機工作原理

環(huán)式給煤機是大中型火電廠圓形儲煤筒倉下部使用的大型給煤設(shè)備,可均勻定量給煤,并大范圍調(diào)整給煤量;當(dāng)幾個筒倉聯(lián)用時,能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)劣煤種的配用,從而提高煤質(zhì)的綜合利用率,提升電廠的整體經(jīng)濟效益。圓形儲煤筒倉占地面積小,不污染周邊環(huán)境,不會因天氣變化影響煤的水分,倉體結(jié)構(gòu)利于破拱,倉內(nèi)煤始終保持先進、先出的原則,杜絕了筒倉積煤、堵煤現(xiàn)象,符合節(jié)能環(huán)保的要求。

環(huán)式給煤機工作時是沿圓弧軌道行走的,可以沿著整個筒倉圓周縫隙均勻撥煤。環(huán)式給煤機主要由1臺犁煤車、1臺卸煤車、數(shù)個卸料犁及相應(yīng)的驅(qū)動裝置和電控裝置組成。犁煤車是一個環(huán)形車體,在車體內(nèi)側(cè)固定有 (根據(jù)系統(tǒng)出力不同,而數(shù)量各異)一定數(shù)量的犁爪,伸到筒倉縫隙中撥煤。環(huán)形車體底部按圓周方向上均布有一定數(shù)量的行走車輪,將車體支撐在圓形軌道上。環(huán)形車體外緣安裝固定了傳動齒條,與齒條相嚙合的3組小齒輪及其驅(qū)動減速機均布在環(huán)形車體的外側(cè),以通過齒條驅(qū)動車體運轉(zhuǎn),犁煤車通過逆時針旋轉(zhuǎn),將煤犁到下面的卸煤車上。卸煤車也是一個環(huán)形車體,車體上部是較寬的承煤平臺,平臺上鋪設(shè)有耐磨鋼板,車體底部有一定數(shù)量的行走車輪把車體支撐在2條同心圓環(huán)軌道上,同樣在車體外緣、外側(cè)分別安裝固定了傳動齒條和小齒輪。在承煤平臺外緣與下層帶式輸送機中心線的割線交點位置上設(shè)置落煤筒,卸料犁橫跨在落煤筒上方的承煤平臺上,通過執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)抬犁、落犁的動作,從而完成系統(tǒng)卸煤任務(wù)。為了防止煤下落過程中揚塵污染環(huán)境,在筒倉內(nèi)壁與犁煤車之間的外圓周上、在卸煤車至犁煤車之間的內(nèi)外側(cè)圓周上均裝設(shè)了環(huán)形密封防塵罩。

2 環(huán)式給煤機存在問題及采取的措施

2.1 出力小不能滿足系統(tǒng)配煤要求的分析及解決的方法

原有的犁煤車上均裝設(shè)3套撥料犁,設(shè)備在工頻 (50 Hz)運行時,其最大撥煤量僅為700 t/h,改造后的犁煤車上均裝設(shè)6套撥料犁 (如果單從增大出力方面考慮,在原基礎(chǔ)上增加2套撥料犁即可,但考慮到車體的平衡性和穩(wěn)定性,撥料犁在原基礎(chǔ)上再均布3套),設(shè)備在工頻 (50 Hz)運行時,其最大撥煤量能達到1 400 t/h,犁體與車體通過犁軸連接,犁體與車體的角度通過開式螺旋扣調(diào)節(jié),改變伸入煤層的深度,進而達到調(diào)節(jié)撥煤量的目的;犁體與車體用絞軸連接,磨損時,方便更換。

犁煤車的出力增大后,下層卸煤車的負荷相應(yīng)增加,在原卸煤車轉(zhuǎn)速保持不變的情況下,其上的煤層就會增厚。若提高轉(zhuǎn)速,在離心力的作用下會有大量的煤偏向卸煤車承煤平臺的外側(cè),在加速密封裝置磨損的同時引起撒煤。為避免承煤平臺外側(cè)撒煤,就要使煤的落點盡量分布在環(huán)形平臺寬度的中心圓上,這就需要把1.6 m寬的平臺向外側(cè)加寬到1.8 m,卸煤犁在增加高度的同時,也相應(yīng)的增加長度。經(jīng)實踐證明卸煤車的出力達到預(yù)期的效果,承煤平臺撒煤現(xiàn)象也得到了明顯的改善。

2.2 卸煤車承煤平臺存在撒煤和漏粉問題分析及解決的方法

由于環(huán)式卸煤車承煤平臺是由數(shù)個扇環(huán)形拼焊而成圓環(huán),且整個圓環(huán)外徑達到10 m之多,運行中焊接應(yīng)力和材質(zhì)不均勻應(yīng)力逐漸釋放,導(dǎo)軌不平、煤層壓力等多種因素引起承煤平臺變形,使臺面形成小波浪形的起伏;另外,防塵罩骨架與臺面的距離超過80 mm,膠皮在煤的離心力作用下形成鼓肚,加速了膠皮的老化,都影響了膠皮的密封效果;而承煤平臺內(nèi)側(cè)防塵罩插入式結(jié)構(gòu)不合理,只有插入的密封鋼板沒入煤中才能保證密封煤塵的效果,此時由于煤層擠壓密封板,密封板容易被雜物或車體卡住造成整片防塵罩脫落。這嚴重地影響了設(shè)備的正常運行,形成了事故隱患,還造成現(xiàn)場環(huán)境的污染和燃料的損失。

改造前當(dāng)給煤量超過600 t/h時,環(huán)式卸煤車承煤平臺外沿與防塵罩之間的縫隙會大量撒煤,影響了現(xiàn)場的工作環(huán)境,加大運行人員的工作量和設(shè)備維修次數(shù),落煤堆積到一定程度直接影響給煤車的正常行走。

2.2.1 承煤平臺外側(cè)撒煤的原因分析及采取措施

張家口電廠二期環(huán)式給煤機承煤平臺外側(cè)的防塵罩密封結(jié)構(gòu)過于簡單,只是利用膠皮的窄邊與承煤平臺的貼合來實現(xiàn)密封,見圖1。由于承煤平臺呈小波浪形,難以保證一定的平面度,所以膠皮很難在整圈內(nèi)完全與平臺貼合。而且膠皮利用螺栓固定,調(diào)節(jié)范圍很小,而車體運行時,煤在離心力的作用下大量偏向外側(cè),這就是承煤平臺外側(cè)撒煤的主要原因。

改造后的承煤平臺外側(cè)的防塵罩,見圖2,通過改變承煤平臺外側(cè)防塵罩下邊緣的結(jié)構(gòu)來改善密封效果。

圖1 改造前內(nèi)側(cè)和外側(cè)防塵罩 (mm)

圖2 改造后內(nèi)側(cè)和外側(cè)防塵罩 (mm)

一是密封橡膠的固定方式由螺栓固定改為壓板固定,橡膠板加長與臺面形成帶彈性的寬卷邊密封,這樣完全可以彌補波浪形導(dǎo)致的臺面不平缺陷,形成嚴密的密封,該結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)量大,便于調(diào)節(jié)密封橡膠與承煤平臺的相對高度,既保證了兩者的充分貼合,又為更換密封橡膠提供了便利條件。

二是在密封罩骨架內(nèi)側(cè)與鉛垂面呈30°焊接密封擋裙,鋼制密封襯裙與臺面的距離控制在20 mm以內(nèi),此密封擋裙不但兼做煤流擋板的作用,防止了大量的煤流涌向外側(cè)磨損密封橡膠;而且與外側(cè)的密封橡膠共同構(gòu)成迷宮式密封結(jié)構(gòu),徹底解決了承煤平臺外沿向地面撒煤的問題,同時,鋼制密封襯裙大大減少了物料與密封的摩擦力,節(jié)省了一部分動力。

2.2.2 承煤平臺內(nèi)側(cè)防塵罩漏粉

承煤平臺內(nèi)側(cè)鐵皮加角鋼骨架的防塵罩設(shè)計,與車體無法完全接觸,密封效果差,漏粉現(xiàn)象嚴重,而且容易被雜物卡住造成整片防塵罩脫落,見圖1。

改造過的承煤平臺內(nèi)側(cè)防塵罩見圖2,在卸煤車內(nèi)側(cè)擋板支撐槽鋼上鋪設(shè)了一層薄板,同時,防塵罩整體向內(nèi)側(cè)移動了150 mm(增大了整個承煤腔),并在防塵罩下邊緣裝設(shè)了密封膠皮,與支撐槽鋼上的薄板形成帶彈性的寬卷邊密封,能完全貼合,起到了防塵、防粉的作用;由于此防塵罩遠離了承煤平臺上的物料,避免了被雜物卡住造成整片防塵罩脫落的現(xiàn)象。

2.3 卸料犁的改進措施

密封結(jié)構(gòu)改進,承煤平臺加寬,承煤寬度加大了350 mm,卸料犁需相應(yīng)加長350 mm,煤層加厚,需要加高卸料犁防止物料越過,無形中增加了卸料犁對承煤平臺阻轉(zhuǎn)作用,其阻轉(zhuǎn)作用通過卸料犁對煤運動方向的改變施加。

物料對卸料犁的沖擊力用F表示,其垂直于卸料犁的分力用F2表示,料流線與犁體夾角用α表示,平行于卸料犁的分力用 F1表示,見式(1)。

從式 (1)可以看出隨著角度α的逐漸變小,其垂直分力F2在不斷變小,平行分力F1不斷加大,F2減小能減小物料對卸料犁的沖擊力,從而減小了卸料犁對承煤平臺的阻轉(zhuǎn)作用,F1增大有利于將物料快速推入落料斗。

原卸料犁為直線型,按原角度延長,物料就會拋出落料斗,其與承煤平臺內(nèi)線、中線、外線 (即煤流圓周線)的夾角α分別為36.3°、40.3°、43.4°。為使物料順利的落入落料斗并減小物料對卸料犁的垂直分力,將卸料犁改作成拋物線形,與承煤平臺內(nèi)線、中線、外線 (即煤流圓周線)的夾角α分別為 27.8°、35.5°、42.2°,夾角減小有利于物料向外線滑動,減小物料對卸料犁的垂直分力,減少了卸料犁對承煤平臺阻轉(zhuǎn)作用,同時,在卸料犁面上鋪設(shè)耐磨光滑材料,減少物料與犁面的摩擦力,使卸料更輕松。

3 結(jié)論

張家口電廠二期輸煤系統(tǒng)環(huán)式給煤機投運1 a,設(shè)備運行情況穩(wěn)定,單臺設(shè)備的最大出力能達到1 400～1 500 t/h,而且可以通過調(diào)節(jié)犁煤車撥料犁的角度使設(shè)備出力在300～1 500 t/h范圍內(nèi)穩(wěn)定發(fā)生變化,完全能適應(yīng)系統(tǒng)出力要求。防塵罩易脫落、撒煤、漏粉嚴重等現(xiàn)象得到了徹底解決,不但為現(xiàn)場運行人員創(chuàng)造了一個良好的工作環(huán)境,也為張家口電廠成為新世紀的環(huán)保電廠奠定了基礎(chǔ)。