乾式排渣機

乾式排渣機

乾式排渣機是煤粉爐底渣處理設備,用於對熱渣進行冷卻和輸送。在其前後設定渣井和渣倉等設備,可組成整套乾式排渣系統,實現:收集→預破碎→輸送並冷卻→破碎→存儲→定期排泄等整個底渣處理流程。 乾式排渣機又叫乾式除渣機,簡稱乾渣機。經不完全統計 ,截止到2014年02月,我國乾渣系統裝機超過540台套,其中1000MW級56台,600MW級136台。300MW級223台,300MW以下機組132台。尤其是近幾年我國西北部缺水地區,新建機組多數以乾式排渣機為主要除渣設備。其發展歷程如下: 最早由日本川崎重工株式會社發明 ,但並未得到實際套用。還有一種美國UCC公司的PAXTM乾式負壓爐底除渣系統,也沒有得到推廣。 1987年,義大利MAGALDI(馬加爾迪,MAC)公司研製了網帶乾渣機 。2000年後我國開始自主研發網帶乾渣機,並做了大量創新。 2000年,原英國克萊德貝爾格曼(現德國)公司研製了鏈板乾渣機(DRYCON) 。 2012年,中國青島達能環保設備股份有限公司研發了鱗斗乾渣機(DUNOCON) 。

功能和種類

全稱為風冷乾式排渣機,又叫風冷乾式除渣機,簡稱乾渣機。是風冷乾式排渣系統的核心設備,用於無水耗的情況下對鍋爐底渣進行冷卻和輸送。乾式排渣機以其節能、節水、環保等優點,迅速在國內外得到廣泛的發展。成為與刮板撈渣機為代表的濕式排渣系統最具競爭力的排渣系統。至2014年,國內有300多座電廠約600台燃煤鍋爐採用乾式排渣系統,總裝機容量超過2×10^8kW ,尤其是近幾年我國西北部缺水地區,新建機組多數以乾式排渣機為主要除渣設備。

根據結構方式和原理分類,目前世界上有三種乾渣機:網(鋼)帶式乾渣機、履帶式乾渣機、鱗斗式乾渣機。

第一代乾渣機

乾式排渣技術,最早由日本川崎重工株式會社發明,其主要原理是採用空氣對高溫爐渣進行冷卻,將爐底渣在乾燥狀態排出系統。一方面達到節水、提高鍋爐效率、資源再利用目的;另一方面解決水力排渣系統存在的熱量損失、水蒸氣鏽蝕鍋爐部件、濕渣不便輸送和再利用等諸多問題。其採用技術方案是利用可通入冷卻空氣的密閉輸送機及破碎設備,實現底渣輸送和冷卻。但是,由於輸送機採用封閉式鏈板輸送機,鏈條傳動對高溫物料輸送適應性差,產品沒能廣泛套用。

國外還有一種美國UCC公司的PAXTM乾式負壓爐底除渣系統,它是以高溫碎渣機及氣力輸送為關鍵設備的風冷乾排渣系統,目前在美國有少量業績,也沒有得到推廣。

網帶式乾渣機

由義大利MAGALDI(馬加爾迪)公司在1987年研製(MAC乾排渣系統) ,並首先在義大利本國套用,於90年代初被國際市場認可,最大機組容量到700MW。MAC乾排渣系統採用密閉網帶式輸送機,在爐渣輸送過程中依靠爐膛負壓自殼體頭部及兩側吸入自然風對其冷卻,冷卻後熱風全部進入爐膛。國內於1999年在三河電廠首次引進該公司設備並運行。

圖1 網帶式乾渣機 圖1 網帶式乾渣機

我國於2002年開始自主研發網帶式乾渣機(如圖1),並針對我國國情和使用的問題對乾渣機和整個乾渣系統做了許多創新:網帶結構、清掃連線方式、上下添加大渣擠壓等技術,使得網帶式乾渣機日趨完善。我國網帶式乾渣機技術已經超越MAC,不但在國內得到大量套用,也被廣泛套用到世界各地,尤其是東南亞國家。目前裝機容量可滿足1000MW機組。

網帶乾渣機主要部件 網帶乾渣機主要部件

此類乾渣機主要由驅動系統、輸送/清掃系統、液壓張緊系統、輸送托輥、進風系統、殼體等組成。其中輸送系統採用不鏽鋼網帶傳動(如圖2) ,上面固定承載鱗板(如圖3),用於輸送和冷卻高溫灰渣。清掃系統採用雙圓環鏈鏈條傳動,拖動刮板清掃飛落堆積殼體底部的灰渣。並在設備殼體和頭部設定進風口,用於吸入環境空氣對內部高溫灰渣進行冷卻。

不鏽鋼網帶的抗拉強度:1400mm網帶為532kN,1600mm網帶608kN,年拉伸率(包括拉長和磨損)約 1~2%。清掃鏈條通常採用φ18×64高耐磨鏈條,也有小機組採用φ14×50規格。

優缺點分析:輸送網帶以靠驅動輥摩擦力驅動,傳動平穩,磨損小,但過載易打滑,底部設定清掃系統可根除設備底部灰渣,但增加了一套系統,多了一個事故點,增加了功耗,不適合大傾角輸送;網帶上鱗板節距約70mm,透風間隙多,冷卻效果好,但漏灰多,清掃系統負載大磨損大;鋼帶承載輸送程採用簡支軸支托,受力合理。輸送鋼帶的網帶和鱗板均採用耐熱不鏽鋼製作,耐溫性能好,但導熱率低,且不鏽鋼成本高。

履帶式乾渣機

圖7 履帶式乾渣機 圖7 履帶式乾渣機

由克萊德貝爾格曼(DRYCON,德國,原為英國)公司研製開發的產品 ,該設備適用於常規燃煤鍋爐底渣的連續輸送,其工作原理是採用圓環鏈傳動,疊加履帶板為載體,密閉式底部吸入自然空氣進行冷卻的乾渣機,冷卻後的熱風也全部進入爐膛。履帶式乾渣機從2006年上半年進入中國市場,目前裝機容量滿足700MW。

履帶式乾渣機其核心輸送帶由兩條高強度圓環鏈和一組履帶板組成,圓環鏈其抗拉強度:φ22×86為(2×)190~212kN,φ26×100為(2×)265~298kN,不同性能等級數值有差別。圓環鏈年拉伸率(包括拉長和磨損)約 1~2.3%,雙鏈條偏差約在25~100mm,由於履帶為連續布置,當雙鏈偏差接近半個鏈環時需及時對鏈條進行對調或者更換(濕式撈渣機由於刮板間斷布置,在柔性連結時允許偏差為一個鏈環),否則會引起履帶板變形,甚至引起設備卡塞。

優缺點分析:履帶乾渣機採用自清掃輸送帶,適合大傾角輸送(抬升段清掃方向和灰渣流動方向相同),降低了成本和設備高度,但限於其結構特點,不但底部有殘留,而其在乾渣機尾部易堆積灰渣,會造成一定污染。由於採用圓環鏈傳動,傳動力大大提高,無打滑問題,且圓環鏈製造工藝簡單成本低,但圓環鏈線接觸形式易磨損(圖8),雙鏈同步性差,輸送系統壽命較低;採用鏈傳動輸送傾角增大,輸送距離增長,但限於改向輪作用在其履帶板上,大傾角輸送履帶板易變形產生故障,最大輸送角度是40°。履帶板採用耐熱鋼,導熱係數高,節距為350~400mm漏灰少,但不足是冷卻效果較差。

圖8 圓環鏈結構 圖8 圓環鏈結構

鱗斗式乾渣機

圖9 鱗斗乾渣機 圖9 鱗斗乾渣機

由我國自主研發,是新一代乾式排渣機(dunoco),最大裝機容量1200MW;更加穩定、高效、節能、降耗,世界先進技術水平 ,是我國乾渣機由引進吸收到自主創新的標誌 。鱗斗乾渣機(圖9)是依靠風冷,鱗斗為承載灰渣和換熱載體,套筒模鍛鏈為改向、承載和傳動中心,輸送程依靠簡支軸支撐,回程依靠懸臂軸支撐,具有同步清掃器的自清掃全密閉式鍋爐底渣乾式排渣機。各個主要部件功能和設備性能分析如下:

冷卻系統

圖10 重力自鎖風門 圖10 重力自鎖風門

輸送鱗斗之間搭接存有細小縫隙,冷空氣通過鱗斗間的微小縫隙透過鱗板,對鱗斗上部的熱渣進行冷卻。鱗斗主體為衝壓曲面結構,底板換熱面積增加30%。鱗斗採用耐熱合金鋼,傳熱係數約是不鏽鋼的3倍;鱗斗獨特的結構強度更高。乾渣機密封嚴密,進入爐膛的風量小,溫度高,控風嚴格,可提高鍋爐熱效率。重力自鎖風門(如圖10),降低風速,減少飛灰,節能環保;安全性高。以鱗斗乾渣機為核心的乾式排渣系統適合不超過950℃高溫物料(灰渣)進行處理。

套筒模鍛鏈

圖11 套筒模鍛鏈 圖11 套筒模鍛鏈

鱗斗乾渣機採用鏈條為運動副硬化處理的高耐磨精密套筒模鍛鏈,具有極高的強度及耐磨性。鏈板與銷軸為柱面接觸結構(圖11),接觸面大,磨損小;採用精密鍛造和加工製作,同步性好,適合雙鏈寬幅長距離輸送。以套筒模鍛鏈為中心,輸送和改向(尤其是抬頭改向)受力合理,更適合大傾角輸送(45°)。同步性好,不跑偏、故障率低。

自清掃輸送鏈

圖12 套筒模鍛鏈 圖12 套筒模鍛鏈

輸送鏈(圖12、圖13)配置自清鱗斗,實現自清掃底部積灰。設有同步清掃器,避免尾部積灰,提高自清掃效率。逆流擋板,大傾角輸送;有益於形成渦流換熱。空間緊湊、占地面積小。

鱗斗

圖13 鱗斗 圖13 鱗斗

鱗斗(圖13)是乾渣機的承載換熱部件,整個排渣機的輸送在閉式的鱗斗內,高溫熱渣在鱗斗內冷卻輸送。鱗板節距200mm,漏灰率小;線密封漏灰少。鱗斗主體為衝壓曲面結構,適於輸送細灰,強度更高。鱗斗設有厚壁管、清掃板加強,承受衝擊力大。

壽命高

整個輸送系統噪音小,磨損少,驅動功率降低。關鍵部件的使用壽命在50000小時以上。輸送鏈條和托輥均硬化處理,壽命高。設有輔助耐磨板,提高鏈條壽命,保證托輥磨損後仍能正常工作。易損件更換方便,維護工作量少。

鱗斗乾渣機輸送鏈採用雙套筒模鍛鏈和一組鱗斗組成,其中高耐磨套筒模鍛鏈抗拉強度:h80×200為(2×)380~410kN,h100×300為(2×)480~530kN,根據不同性能等級抗拉強度有差別。由於套筒模鍛鍊採用精密鍛造和加工工藝,且單鏈條為寬幅雙鏈板結構,保證雙鏈條傳動的同步性,無偏差;年拉伸率(主要是磨損)約0.1~0.5%。

優缺點分析

套筒模鍛為精密鏈傳動,不打滑,出力大,磨損小,同步性高,耐磨壽命高,不足是製造工藝複雜且要求較高;鱗斗製造工藝也比較複雜,但作為輸送換熱載體,冷卻效果好,更適合大傾角和細灰輸送。鱗斗乾渣機輸送承載也採用簡支軸支撐,比懸臂軸抵抗衝擊能力強;乾渣機抬頭改向為壓輪與鏈條作用,受力合理,可實現更大角度輸送。自清掃輸送結構,簡化了系統,減少了故障點,降低了費用,且設有同步清掃器,尾部無積灰;不足之處是底板有細灰殘留,目前仍需要改進。

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