剖析中速磨煤机磨损及泄漏出力的问题

　　1 设备简介

　　1.1 设备运行概况及参数

　　三河电厂二期工程建设两台30万千瓦热电联产机组, 于2006年3月1日开工, 4号机于11月10日投产。磨煤机全部为北京电力设备总厂生产的ZGM—95N型中速辊式磨煤机。

　　在实际运行中, 由于煤粉及热风的冲刷作用导致磨煤机磨辊严重磨损, 喷嘴环和罐体的部分磨损;由于涉及原因及基建装配不正导致拉杆密封失效以及热风调门严重卡涩, 针对这些问题对该磨煤机进行了多项调整和完善, 但均为权宜之计, 未能从根本上改变该磨煤机的性能状况。

　　为保证机组及磨煤机的安全、经济运行, 通过对磨煤机进行大修并取得非常好的效果, 进一步在运行实践中进行了完善, 成为提高该型磨煤机综合性能的最有效途径。本文将对该类型磨煤机存在的问题、检修方案和修后的性能进行分析和总结。

　　ZGm——95n型中速辊式磨煤机主要参数如下:

　　1.2 工作原理及结构特点

　　各类中速磨煤机的工作原理基本相似, 原煤由落煤管进入两个碾磨部件的表面之间, 在压紧力的作用下受到挤压和碾磨而被粉碎成煤粉。由于碾磨部件的旋转, 磨成的煤粉被抛至风环处。热风以一定速度通过风环进入干燥空间, 对煤粉进行干燥, 并将其带入碾磨区上部的煤粉分离器中。经过分离, 不合格的粗粉返回碾磨区重磨。合格的煤粉由干燥剂带出磨外, 经煤粉管路送入炉膛燃烧。煤中夹带的杂物 (如石块、黄铁矿块和金属块等) 被抛至风环处后, 由下而上的热风不足以阻止它们下落, 经风环由刮板刮落至杂物箱内。

　　在中速磨煤机工作的过程中, 煤粉研磨的精细度也关系着电厂发电燃烧的质量。在磨煤机完成磨粉研磨工作以后, 会通过热风将煤粉吹进锅炉, 然后煤粉在锅炉充分燃烧之后形成的热烟气会沿着锅炉流动进行放热, 后续进行煤灰分离。如果中速磨煤机的研磨效率和精细程度有一个很好的保证, 那么更易于煤粉在锅炉充分燃烧, 也能提高煤粉的利用率, 降低环境污染的可能。

　　1.3 工作过程

　　由电动机驱动, 通过减速装置和垂直布置的主轴带动磨环或磨盘转动。原煤由给煤机经落煤管从磨煤机中心落入磨内旋转的磨环 (或磨盘) 上, 受到3个独立的相距1200毫米分布于磨环上方的液压加载 (或弹簧加载) 的磨辊的挤压与研磨, 被粉碎成煤粉。磨成的煤粉随磨环一起 (俯视呈逆时针) 旋转, 在离心力的作用下向外移动, 最后沿磨环周缘溢出。

　　磨煤干燥用的热空气由磨环周缘的风环斜向进入磨煤机的磨煤空间, 热空气携带煤粉上升, 较重的粗粉颗粒脱离气流返回磨环重磨。煤粉气流继续 (俯视呈顺时针) 旋转上升, 在分离器顶部穿过折向挡板装置, 由于碰撞在分离器顶部壳体上和转弯处的离心力作用, 又有一部分粗粉颗粒返回磨盘重磨。合格的煤粉经过顶部的煤粉分配器离开磨煤机进入一次风粉管, 送入燃烧器进行燃烧, 其结构及系统布置与各种形式的球磨机有很大的不同。

　　磨煤机特点:磨辊直径大, 滚动阻力小, 故出力特性好, 电耗低;出力平稳, 噪音低, 振动小;采用固定的铰轴支撑磨辊, 使磨辊在磨盘上有一定的倾斜度12～15° (本厂角度取15°) , 研磨时磨辊单侧磨损, 同时具有摆动优势, 提高了耐磨件的使用寿命;磨辊在水平位置具有一定的自由度, 可以摆动, 对铁块、木块、石块适应能力强;磨辊与磨盘端面形状相配, 保证了良好的研磨效果, 确保磨煤机的后期出力;三个磨辊加载负荷直接传至基础, 以静定系统均匀传递研磨力, 磨煤机外壳不承受重大载荷, 磨煤机稳定性最佳;煤粉均匀度高 (静态分离器为n=1.1～1.2, 动态分离器n=1.2～1.4) ;可带负荷起动, 且布置紧凑, 检修方便安全。

　　1.4 实际运行中存在的问题

　　磨辊磨损中后期石子煤排放量大;煤粉均匀性较差;喷嘴环及磨本体磨损;磨滚磨损超标;磨滚中心偏差, 分离器端封易损坏, 分离器震动大。

　　2 修前磨煤机磨损及泄漏及原因分析

　　2.1 低出力振动

　　磨煤机运行中经常发生低出力振动, 对设备危害较大。为了避免磨煤机振动, 运行中要保证磨煤机的最小出力为16t/h (设计值) 以上, 磨损后期最小出力值上升较快:运行中的煤质变化对出力影响较大, 会引起磨煤机突然振动, 特别是在后半夜负荷降低时经常发生由于出力过小导致的震动。

　　2.2 检修周期短

　　磨煤机检修周期短, 设备使用成本大。MPS型磨煤机的检修周期通常达10000h以上, ZGM95N型磨煤机运行6000h后集中表现出低出力振动, 无法适应机组低负荷运行, 对34磨煤机检查中发现磨辊磨损30mm, 衬瓦磨损20mm, 磨煤机机壳磨损部位为9块, 其中最大磨损1000mm×800mm, 需要铺设防磨板。喷嘴环部分磨损超过原厚度30%。

　　通过对ZGM95N型磨煤机历次大修时的检测数据进行了统计, 推算出了ZGM95N型磨煤机制造厂提供的磨辊套和磨盘衬板的耐磨性。磨辊套磨损速率为5mm/1000h, 衬板磨损速率为5ram/1000h。磨辊套磨损后期经常引起磨煤机振动。与设计要求的磨辊补焊后安全运行8000小时 (其中本厂规定为一年半, 扣除因大小修停磨等情况, 暂定8000小时) 。

　　2.3 磨盘配风部件结构设计不当

　　磨盘配风部件结构设计不当, 配风性能差。磨盘配风部件主要是导流环和喷嘴环, 保证热风以一定角度均匀进入磨煤机。导流环和喷嘴环 (风环) 材料为QT600.3, 实际使用证明导流环使用2年的磨损量已不可忍受。密封间隙泄漏气流与风环正常风向垂直, 密封间隙的增大, 造成泄漏气流量增大, 降低风环风量、流速的同时还严重干扰了风环的正常气流, 该泄漏间隙造成的损害是双重的, 最终降低了风环正向气流强度, 直接改变了磨煤机的低出力特性, 并造成石子煤排量增大, 是运行中堵磨的主要原因。

　　2.4 拉杆密封件作用较差

　　拉杆密封件作用较差, 导致密封经常失效。磨煤机在运行时, 由于煤层分布不均, 导致磨煤机磨辊上下波动, 从而使压架装置振动过大、拉杆偏斜, 因此拉杆密封体上部密封件随着拉杆的波动而脱离密封体, 造成拉杆密封体漏粉。其主要原因在于铁件密封无法保证拉杆紧贴密封件, 密封件如图2所示。

　　其中拉杆由于压架震动所导致的不可避免的歪斜, 使密封件与拉杆摩擦, 致使密封间歇过大, 使密封失效。下密封为石墨浸渍的盘根, 共5层, 同样由于拉杆歪斜导致下密封严重漏风从而致使密封风室的压力降低, 失去密封作用。经实际测量最大煤块体积为1500立方毫米, 其密封作用已完全失去。

　　2.5 三角架导向块与三角架间隙过大

　　三角架导向块与三角架间隙过大, 易导致运行振动量变大。由于煤粉和热风作用导致导向块磨损严重 (三角架原规定间隙为小滑块一侧3～5mm, 大滑块一侧3丝) , 磨损后滑块外形变化最大磨损达1厘米左右。

　　2.6 磨煤机出口分管易发生漏粉

　　ZGM磨煤机出口分管为卡子连接, 其膨胀度不能满足分管膨胀要求, 在起磨时易发生漏粉。由于长期运行, 煤粉对管壁的冲刷作用使管壁普遍磨薄5mm左右, 部分易磨区域磨漏, 严重漏粉。

　　3 磨煤机磨损及泄漏解决方案实施

　　3.1 管壁厚度测量

　　对磨煤机出口煤粉管道及落煤管进行拆卸, 对管壁进行厚度测量。经测量管壁接口处磨损为5mm左右, 通过讨论决定使用耐磨材料 (陶瓷片) 进行贴补, 具体方法为粉管弯头腹部磨损面粘贴厚度为5mm平面耐磨陶瓷, 直管内衬厚度为5mm平面耐磨陶瓷, 粉管整体使用寿命可提高4～6倍。粘贴耐磨陶瓷前对金属表面的油渍、污渍、氧化物等使用专用清洗剂清洗干净, 对已有坑洼部位必须使用耐磨胶泥填充平整方可粘贴, 由于磨内热风温度可达300℃, 分管内部温度达100℃以上, 所以粘贴使用胶粘剂必须为有机胶粘剂, 可耐高温350℃。

　　原粉管接口为卡子连接, 但能接受的膨胀量较小, 当有较大膨胀时会出现严重漏粉, 所以在大修时将中间粉管短节改为上下法兰连接, 并在内部贴上耐磨陶瓷, 既可达到防磨效果, 又可保证因粉管直径缩小所造成的煤粉密度加大和流速加快而加剧对管壁的严重磨损, 从而保证粉管的使用寿命。

　　3.2 三角架滑块间隙调整

　　在将分离器移走后, 对三角架滑块间隙进行精确测量, 结果如表1。可见与标准小滑块3～5mm, 大滑块3丝的标准量差距较大, 必须对滑块间隙进行重新调整。

　　对三角架间隙调整有两种方法:重新测量制作新滑块, 这种方法在实际应用中比较方便而且精确度高, 但成本较高;在滑块与机壳连接处加填充片 (材料为普通钢) , 这种方法精确度有限但成本极低。通过进一步分析, 决定采用第二种方法, 滑块最大磨损量为坏块厚度的1/7, 滑块可以继续使用。采用加填充片的方法可有效降低成本, 但滑块加好后必须进行二次测量以保证装配质量。

　　装配后发现#1、#3滑块完全符合标准, 但#2滑块两侧磨损量比较接近, 而且大滑块侧磨损较严重, 所以采用将大滑块侧调整为3.7mm间隙, 小滑块侧紧贴 (3丝) , 后期进行运行观察发现运行良好。

　　3.3 磨辊

　　磨辊拆除后对磨损部位进行标准样本对照检查, 测得最大磨损量分别为20mm、21mm、23mm, 磨损部位相同。

　　将磨辊拆除后重新进行堆焊, 堆焊磨辊套的材质为耐磨合金, 洛氏硬度为HRC54～60。ZGM-95n磨煤机磨辊原材料为高铬合金铸体, 硬度高。由于磨辊要承受很大的荷载, 同时还要受到高温磨损等因素的影响, 要求有较高的抗磨料磨损和耐粘着磨损的能力, 并能承受一定的冲击力。为改善基体 (母材) 熔合区的韧性, 以防止耐磨层剥落或辊胎断裂, 要焊过渡层, 选用H08MnA配438焊剂进行焊接, 对局部磨损严重的地方要用焊条补焊找正;耐磨层工作面采用高铬铸铁型焊丝, 配以107焊剂进行堆焊。焊层必须具有细密的网状裂纹, 是释放应力所必须的, 有利于防止焊层大面积剥落。实践证明, 这些裂纹并不会扩展, 且对耐磨性影响不明显。

　　在堆焊结束后进行装配, 必须保证磨辊标高和中心偏差不超过5mm, 实际装配测量值为5mm。检查中发现磨辊无调节中心部件, 如需调节中心必须在压架与辊套之间加设调节机构。

　　3.4 磨盘和喷嘴环

　　磨环及喷嘴环由旋转部分和静止部分组成, 旋转部分包括磨环托盘、衬板 (12件) 、锥形罩等组成, 这些部件在传动盘的带动下转动。喷嘴叶片与磨环托盘铸成一体, 跟随磨盘旋转。静止部分固定在机壳上。旋转部分与静止部分的间隙是5±2.5 mm。利用标准间对磨盘衬瓦进行测量, 测得平均磨损度为25mm。需进行更换。装配衬瓦时, 第一块安装时装在衬板磨环上装有圆柱销处, 其余按顺序号装之, 组装的12块衬瓦必须有顺序编号, 编号顺序根据衬瓦的高度决定, 其原则是使相邻的两块衬瓦的高度差最小, 磨环内12块衬板安装要求如图6。最厚一块到最薄一块厚度依次为H1～H12。

　　喷嘴环进行重新补焊修理, 可有效降低石子煤排放量, 防止排渣门卡涩并减少煤耗。

　　3.5 密封

　　拉杆密封改为橡胶材质, 这样橡胶套可随拉杆的横向移动而移动, 确保密封间隙符合要求。下密封也同样做成橡胶套, 可以有效防止密封风泄露形成二次密封, 解决泄漏效果良好。

　　3.6 磨煤机出口粉管磨损检查

　　由于煤粉颗粒和热风快速冲刷煤粉管道, 导致粉管壁整体磨薄, 部分易磨件已发现磨漏现象。经过多次试验, 发现ZGM-95N磨煤机出口分管流速应不低于18m/s, 具体数值根据运行时负荷决定, 由运行人员合理控制出口分管流速。

　　4 总结以及评价

　　二期磨煤机在大修结束后, 进入备用状态。机组启动后通过对二期磨煤机进行风压试验, 检查磨煤机漏点全部消除, 并且没有因装配等问题导致新漏点出现。分离器试运行平稳, 转速在75rpm左右, 振动值及噪声未超过规定值。磨煤机出力明显增加, 在低负荷状态下振动值明显减小, 从根本上解决了磨煤机震动以及泄漏的问题。