鍋爐撈渣機和碎渣機的改造

孫 震，牛 斌，朱文杰，劉 琦，湯 亮

（中煤能源新疆煤電化有限公司，新疆 昌吉 831799）

1 撈渣機概述

中煤能源新疆煤電化有限公司首套氣化裝置采用殼牌煤氣化技術(shù)，將粉煤在汽化爐中高溫焚燒后的灰渣與渣池中的黑水一同被集中到V1402 渣收集槽中，再通過V1403 渣鎖斗將渣渣和黑水排放到捕渣器中。進入撈渣機后，渣渣沉淀在撈渣器的底部，用刮刀定時帶走，再通過皮帶輸送到渣場，黑水和少量的細渣由溢流板排到后倉，再用水泵將其送入預(yù)處理裝置，實現(xiàn)黑水與廢液的分離。

2 存在的問題

中煤能源新疆煤電化有限公司煤氣化裝置采用單臺撈渣系統(tǒng)，若發(fā)生設(shè)備故障，或汽化爐被迫停爐或通過臨時排渣管道排渣，前者將帶來極大的經(jīng)濟損失，后者會帶來環(huán)境問題，而且很難解決。根據(jù)自2008 年投產(chǎn)至今，汽化煤的實際灰分比設(shè)計值要高，殼牌原設(shè)計的煤灰含量低于25%，而現(xiàn)在的實際原料煤灰分為25%～30%，因此，撈渣機的出力約為20%。在排渣3～5min 后，由于大量的渣渣沉淀在撈渣機前倉，導(dǎo)致拖鏈跳鏈、刮板松動脫落等問題，使用一段時間后，固定刮刀的鏈條長度不均勻，落渣洞口附近鑄石板被沖蝕嚴重，鑄石板剝落，在煤氣化爐的負載達到90%以上時，撈渣機的撈渣能力已不能滿足實際需要，在運行一段時間后，排渣泵往往會發(fā)生濾芯堵塞，嚴重影響了水處理系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)[1]。鑒于此，公司決定對此裝置進行改造。

3 問題分析

3.1 拖動鏈條跳鏈及回程鏈條呆渣原因分析

當撈渣機負載增加時，液壓傳動機構(gòu)無法進行及時調(diào)節(jié)，導(dǎo)致拖鏈的伸長而產(chǎn)生松馳，刮刀在運轉(zhuǎn)時會發(fā)生變形或脫落，導(dǎo)致拖鏈的局部松弛程度增大，拖鏈的耐磨、剛度能較低，長時間使用會導(dǎo)致鏈輪的磨損和變形，單傳動機構(gòu)操作，將牽引鏈從傳動機構(gòu)一側(cè)拉出，拉長變形，撈渣機箱強度不足、變形、設(shè)備導(dǎo)軌磨損等也是導(dǎo)致拖鏈跳鏈的主要原因。同時，回程鏈條在運轉(zhuǎn)時難免會夾雜少量的粉塵，在機械振動、摩擦等因素的影響下，粉塵會在上部機殼、導(dǎo)輪下方堆積，長時間運轉(zhuǎn)，造成機殼上部積渣較多，再加上回鏈刮片的影響，大量的灰渣被刮到導(dǎo)輪下方，最終導(dǎo)致導(dǎo)輪不能正常工作，導(dǎo)致鏈與導(dǎo)向輪之間的摩擦，從滾動摩擦變成了滑動摩擦，從而導(dǎo)致鏈輪磨損嚴重，壽命大幅度降低。造成了安全生產(chǎn)的潛在風險。

3.2 落渣管處鑄石板沖刷嚴重，P1403 泵堵渣問題分析

汽化爐排渣過程中，大量的高溫高壓氣體和渣水被高速排出，沖蝕了落渣口附近的鑄石板，造成了一定的沖擊，導(dǎo)致鑄石板的局部破損。撈渣機經(jīng)過一段時間的操作，后倉中的細渣經(jīng)過沉淀后堆積了大量，如果不及時清除，會隨著水流進入后續(xù)的污水處理系統(tǒng)，大塊的渣渣在濾芯上滯留，P1403 泵進水一段時間后會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，從而導(dǎo)致泵出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。

3.3 鑄石板脫落現(xiàn)象原因分析

撈渣機下槽中的鑄石板在投產(chǎn)初期出現(xiàn)了脫落，及時發(fā)現(xiàn)并采取了緊急措施。需要注意的是，如果不及時進行清理，會導(dǎo)致鄰近的鑄石板相應(yīng)的松動，剝落面積會迅速擴大，撈渣機將不能正常工作，嚴重時，還會出現(xiàn)斷鏈、刮板變形等問題。造成這種情況的主要原因是，我國進口的鑄石板質(zhì)量達不到要求，表面不平整，厚度也不均勻，不能達到最大1.5mm 的水平，有的零件在刮板的方向上有凸起，有的地方?jīng)]有填滿，有的地方會出現(xiàn)裂縫，刮板在經(jīng)過鑄石板時會產(chǎn)生撞擊，導(dǎo)致鑄石板部分剝落或破碎[2]。

4 問題的解決

（1）撈渣機機頭大齒輪增加兩股沖洗水，同時在上倉蓋上增加落渣孔。在撈渣機頭轉(zhuǎn)軸與機頭機倉的連接部位分別添加一股沖刷水流，并在上倉蓋上增設(shè)一個落渣口，極大地清除了附著在刮板和牽引鏈上的渣滓，減少了上倉體渣的積累，降低了撈渣機的工作負荷，并可大幅度降低牽引鏈的導(dǎo)軌機構(gòu)的磨損，延長鏈輪及刮刀的使用壽命。

（2）采用耐磨鋼板，改造V1403 泄壓管線，后倉加排污導(dǎo)淋，同時在后倉增加曝氣管線。落渣管道附近的鑄石板承受不住壓力，經(jīng)過廠家商議后，決定用耐磨性鋼板代替鑄石板，從材質(zhì)上解決了撈渣器局部損壞較大的問題，同時，對V1403 管道進行了改進，以減少渣水的壓力，從而減少了對落渣管道周圍的磨損，通過上述兩項技術(shù)改造，降低了落渣管道周圍物料的破壞程度，縮短了打撈設(shè)備的更換周期，提高了撈渣機的壽命。在撈渣機后倉增設(shè)2 個4 英寸排水導(dǎo)向裝置，定期清除沉淀在后倉的渣滓，并在后倉增設(shè)低壓氮氣通風管道，防止后倉內(nèi)煤泥渣沉降堆積，防止撈渣機尾倉P-1403 進水時不注意氣蝕現(xiàn)象。

（3）下槽體軌道區(qū)域鑄石板安裝改進。撈渣機鑄石板的安裝過程和質(zhì)量必須嚴格控制，選用高質(zhì)量的鑄石板，樹脂膠和膠泥必須保證產(chǎn)品的質(zhì)量，并能在使用期限內(nèi)使用，在鑄石板安裝之前，每隔兩米就會在凹槽的鐵軌上設(shè)置一塊方塊，然后將鑄石板放入凹槽中，防止鑄石板的局部脫落而造成大面積的損壞[3]。

（4）撈渣機尾部張緊裝置改造。為了確保裝置的正常使用，排除設(shè)備在使用過程中存在的安全隱患，拆卸機頭的液壓拉緊裝置，將其支座調(diào)整至適當位置，然后與外殼進行緊固和焊接，將張緊裝置改為尾端張緊，將牽引裝置改為：外部支承固定結(jié)構(gòu)，支承支座焊接在外殼的外壁上（改變形狀是用原定位螺栓將牽引輪的軸固定在張緊座上，并進行固定），張緊輪在運轉(zhuǎn)時只受作用力，受力少，兩邊受力均等，尾張緊裝置輕巧靈活，結(jié)構(gòu)簡單，更易于張緊且不影響頭部牽引機構(gòu)，拖動機構(gòu)的輪軸在安裝后，不會因為張力大小、鏈條磨損不均、長度不等等原因而發(fā)生傾斜，從而確保了裝置的正常運轉(zhuǎn)。

5 問題的改進措施

撈渣設(shè)備經(jīng)過改造后，其工作性能有了很大的改善，但由于撈渣設(shè)備所需的介質(zhì)數(shù)量較大，且長時間持續(xù)運轉(zhuǎn)，其磨損程度較大，拖曳鏈也會出現(xiàn)變形并產(chǎn)生伸長，在撈渣作業(yè)中，經(jīng)常出現(xiàn)滑鏈、滑片等問題，嚴重影響了撈渣設(shè)備的工作穩(wěn)定性[4]。為了提高撈渣設(shè)備的工作效率，我認為還有兩個改進措施：首先，從鏈輪與設(shè)備材質(zhì)上改進：鏈輪與鏈條要配合使用，否則會因節(jié)距的差異而發(fā)生脫鏈或卡扣失效。原主機傳動鏈輪采用球形墨鑄鐵整體澆鑄而成，其齒形精度較差，嚙合傳動不均衡，容易發(fā)生鏈輪與鏈輪的卡扣，造成鏈輪纏鏈、斷鏈等操作故障，目前鏈輪采用合金鋼單齒精密模鍛，精確定位、組焊，齒形精度高，齒輪傳動的平衡，使夾持現(xiàn)象完全消失。熱處理：原鏈輪經(jīng)鑄態(tài)正火處理，其硬度為《HB320，鏈輪不耐磨，現(xiàn)采用滲碳淬火處理，表面硬度》HRC55，使用壽命提高4 倍，經(jīng)熱處理后，其強度為HB320。在結(jié)構(gòu)上采用凹形齒輪，可以使鏈輪的節(jié)圓相應(yīng)地增加，并保持正常的嚙合，同時，鏈輪的輪齒對環(huán)鏈具有良好的嚙合效果，避免了脫鏈。所有與之匹配的車輪均為德國進口（如：德國RUD 公司生產(chǎn)的環(huán)形鏈條，直徑為30×108mm），以確保在使用中的接合性。為了避免在超重狀態(tài)下發(fā)生斷裂，輪軸采用高強度1CrL3 或2Cr13。在渣水中浸漬的導(dǎo)輪軸承是一種由迷宮和液態(tài)兩種密封件組成的結(jié)構(gòu)，其密封性較好[5]。其次，從裝置改造上：該結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的通軸聯(lián)接方式變?yōu)閱为毠ぷ?、輕便靈活，在導(dǎo)向輪發(fā)生故障時，使用撬棒可以輕易地將導(dǎo)向輪從支架中移除，維修工作只需要一名操作者。以前需要多個工具、多個維修工人才能完成的作業(yè)，如今只需要一個人用一把鐵鍬就可以完成，這一技術(shù)改造使檢修工序變得簡單，節(jié)省了大量的人力、物力和工作時間。

6 碎渣機的結(jié)構(gòu)和工作原理

6.1 多管水冷式碎渣機

多管水冷碎渣設(shè)備主要由進料裝置、旋轉(zhuǎn)筒體和接頭、驅(qū)動裝置、防竄裝置、基座等構(gòu)成。破碎機筒為單中空轉(zhuǎn)子，兩側(cè)各有一端板，與圓筒的內(nèi)壁形成封閉的空間，六根帶有螺旋式推進器的進料管道從封閉的空間中穿出，按順序通過旋轉(zhuǎn)接頭，中空軸，端板，在封閉的空間內(nèi)，冷卻水與熱渣的逆向換熱，再由中空軸經(jīng)轉(zhuǎn)動連接排出。壓縮擠出是破碎機選型的主要因素，在料筒的內(nèi)壁上一般都有螺旋狀的翅片，其作用是將渣在轉(zhuǎn)動時推進。軸的兩端為實心和中空，端板焊接，螺紋連接，旋轉(zhuǎn)接頭。破碎機給料機構(gòu)由密封圈和導(dǎo)料管構(gòu)成，用于堵住入口的殘渣。輥子上通常裝有安全閥、噴淋閥、排氣口等，以避免因溫度過高造成的損壞[6]。

6.2 滾筒式碎渣機

滾筒碎渣機筒體由內(nèi)外兩部分組成，內(nèi)部用于循環(huán)冷卻水，其結(jié)構(gòu)與前面提到的多管式水冷碎渣機類似，包括進出渣裝置、百葉式熱傳遞筒、電控裝置，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，防竄裝置，冷卻水系統(tǒng)等。冷卻水通道為水管內(nèi)套管、水冷筒體、集中管，回轉(zhuǎn)式水頭的內(nèi)外套之間，與爐渣的倒置方向相反，將爐渣的物理熱量帶走。負壓吸塵管道主要用于防止粉塵外泄，對環(huán)境造成污染，通常裝于煙道，其工作原理是通過抽風機產(chǎn)生負壓，同時起到空氣冷卻的作用，從而達到冷渣熱交換。

滾筒型碎渣設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征：進渣設(shè)備直徑大，防止堵塞，對不同的灰渣顆粒大小不敏感，采用反螺旋技術(shù)進行密封，高強度的密封性，極大地提高了工作壽命。葉高增大，密度增大，輥子長度延長，有效地改善了換熱效果。在輥子的外部，設(shè)有一個分散的冷卻水回水管，其作用是在管道破裂、滲漏時，形成一層防護，便于維護。此外，靈型轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)還能改善密封性能，簡化操作，減少維護成本。通常，出渣設(shè)備都是在密閉的地方安裝負壓吸塵設(shè)備，除了起到風冷卻作用，還能防止粉塵外泄。支撐輪在長期使用中不可避免地會出現(xiàn)磨損，這時，輥子的橫向調(diào)整機構(gòu)可以有效地調(diào)整輥子的高度，有效地提高了支撐輪的使用壽命。在實際操作中，實際上是利用轉(zhuǎn)速來控制排渣量，與碎渣速度成線性關(guān)系，利用變頻速度自動獲得渣料量，從而實現(xiàn)床壓的自動控制。此外，還設(shè)有緊急停車、冷卻水超溫報警器、超壓自動放水等緊急保護設(shè)備。

7 碎渣機的運行故障分析

（1）將破碎機的起動速度調(diào)節(jié)到最低，從而根據(jù)床壓而定。在碎渣機運行期間，對系統(tǒng)的排出溫度、流量、系統(tǒng)壓力進行實時監(jiān)測，在出水溫度過高或流量小于規(guī)定值時，嚴禁排出。定期檢查破碎機溫度，軸承振動和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的性能。

（2）旋轉(zhuǎn)圓筒，在頂部設(shè)置一個排氣口，以充分地排放蒸汽，為了避免爐渣管道的泄漏，必須打開排渣管的電動閥門，使其充滿進給管道，從而形成料封。

（3）經(jīng)常出現(xiàn)堵塞的情況，主要是由于排出的冷渣過于濕潤，一般認為是由于內(nèi)部滲漏造成的，必須進行維修，否則堵塞情況會越來越嚴重，造成的后果是，停機檢修，影響了生產(chǎn)和使用。

（4）排渣管在出渣過程中會交替受熱，既要防止對爐膛造成損傷，又要保證鍋爐的正常工作，所以要保證爐膛內(nèi)的壓差不變，從而保證爐膛的轉(zhuǎn)速。在運行后，對出渣狀況進行了實時追蹤，當回水溫度超過80℃時，應(yīng)增加冷卻水的用量。

（5）破碎機進料經(jīng)常發(fā)生阻塞，造成物料輸送不順暢，溫度上升，一般采用錘子振動來促進物料的流動，這種操作很可能導(dǎo)致滑槽的變形，甚至出現(xiàn)裂縫，必須進行斷續(xù)的焊接修補。因此，如果發(fā)生阻塞，最好先關(guān)閉閥門，再戴上隔熱手套，使用刀具，在前導(dǎo)料管下面的手眼處進行清理。

8 碎渣機的檢修改造

（1）對碎渣機冷卻水流程的維修和改造：一般將冷卻水分成兩個部分，一部分用于與熱渣進行反向傳熱，一部分通過進料設(shè)備的水冷系統(tǒng)，防止入口導(dǎo)料管受到灼傷。兩個循環(huán)冷卻水都能由脫鹽旁通閥門進行調(diào)整，并與爐渣進行換熱，使廢水加熱，使其達到聚合脫氧器的目的。如果冷卻水因旁通閥門開啟過大，或者進水量過小，造成流量減少，甚至中斷，則與熱渣進行反向換熱時，就會變?yōu)闊崴羝瑢υO(shè)備造成傷害。改造方案是在進水口加長，進水管加大進水流量，保證降溫效果。

（2）在工作中，由于碎渣機止推輪長期運轉(zhuǎn)，難免會出現(xiàn)磨損，輥軸價格較低，防止漏油和托架發(fā)生碰撞，妨礙圓筒的旋轉(zhuǎn)，增加了旋轉(zhuǎn)的阻力，會對傳動裝置造成損傷，使破碎機停機。改進的辦法是在卡澀部位涂上石墨粉末，起到明顯的潤滑作用。

（3）爐膛內(nèi)的爐渣顆粒大小也要嚴格控制，確保顆粒大小，才能繼續(xù)排渣，對此，應(yīng)及時調(diào)整破碎板的縫隙，定期檢查或替換。

（4）為了避免大型煤塊和雜物進入煤倉，過濾過濾器應(yīng)該定期進行維修，甚至可以考慮采用加密加強的鋼筋，加強工人的工作責任心，同時，對出渣的粒徑也要嚴格控制，以防止破碎機內(nèi)筒和磨損輸送管道。

（5）在破碎機口的滑槽上安裝一臺刮板，用于將渣料輸送至料倉進行集中，有效地減少了人工運渣的勞動強度。