火电厂刮板捞渣机防磨损探讨

火电厂刮板捞渣机防磨损探讨

作者：李光辉

来源：《华中电力》2013年第11期

摘要：目前，国内外大型燃煤火电机组锅炉除渣主要采用落渣装置+刮板捞渣机+碎渣机+炉下输渣设施组成的连续炉下除渣系统（碎渣机的设立视后续设备确定）。这是一种连续高效的新型机械化出渣设备，具有结构先进、使用寿命长、维修方便、槽底密封性能好等优点，为火电厂灰渣综合利用、节水节电创造了条件。国内建成或在建600MW及以上火力发电机组多采用GBL型刮板式捞渣机做为除渣的主要设备。由于输送介质为灰渣混合物，刮板捞渣机的工作环境非常恶劣，运行控制稍有不当，就会引起刮板、链条磨损严重，从而导致检修维护量剧增；且刮板捞渣机检修时，常常影响到锅炉负荷及油耗等经济指标，因此，对刮板捞渣机采取防磨措施显得非常必要。

关键词：刮板捞渣机、磨损、链条速度 1.刮板捞渣机简介

火电厂刮板捞渣机安装在锅炉炉膛下，炉渣自冷灰斗经关断门落入刮板捞渣机的上槽体内，槽内储满冷却水，红渣冷却粒化后，经环形链条牵引的刮板提升、脱水后，可直接装车或采用胶带输送机集中后装车外运，也可经碎渣机破碎后进入渣槽，用水力输送。刮板捞渣机工作时，刮板和链条沿上槽体向前移动，将灰渣带至卸料口后，链条经传动轮转向后，从无水的下槽体返回。

刮板捞渣机主要由以下部件组成：1、捞渣机本体，包括渣槽（上、下槽体）、链条、导向轮、刮板、链条张紧装置等。2、动力系统，由液压油站、液压马达、路等组成。3、其他辅助系统，如热工控制、电气线路、各种水管路等。 2.磨损机理及危害

由于运动表面间的摩擦导致表面材料的逐渐消失或转移，称为磨损。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小，零部件失去原有设计所规定的功能，继续使用会失去可靠性及安全性。按照表面破坏机理特征，磨损形式分为磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损、微动磨损等。 2.1磨料磨损

物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失。 2.2粘着磨损

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摩擦面相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗。 2.3接触疲劳磨损

两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失。 2.4腐蚀磨损

零件表面在摩擦的过程中，表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，因而出现的物质损失。

2.5微动磨损

两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对振动（小于100μm），此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称为微动磨损。 3.磨损过程

磨损可分为三个过程，如“图1”所示，在跑合磨损阶段，因新的磨擦表面粗糙度值较大，因此磨损较大。但随着跑合的进行，表面粗糙度降低，磨损率随之稳定下来，进入稳定磨合阶段。因此，良好的跑合磨损可以造就平滑的接触面，这对于整个磨擦系统而言是至关重要的。 进入稳定磨损阶段后，磨损相对缓慢且稳定，磨损率保持基本不变，这个阶段的时间代表了磨擦面的寿命。经过长时间的稳定磨损后，进入剧烈磨损阶段，由于摩擦表面间的间隙和表面形貌的改变以及表层的疲劳，其磨损率急剧增大，直到磨擦面报废。

为了表征物体间的磨损程度，我们引入磨损速率这个概念。磨损速率为单位时间内材料的磨损量，用k表示。研究表明，磨损速率k与运动表面间的磨擦力f以及它们间的相对运动速度ν成正比。当磨擦面间的相对运动速度一定时，磨擦力越大，磨损也越严重， 磨损率与磨擦力的关系曲线见“图2”。

在磨擦力基本稳定时，磨擦面间的相对运动速度ν成为影响磨损率的决定因数。如“图3”所示，随着ν值的增大，磨损速率k增加，当ν值提高到某一临界点时，磨损率将成倍递增。 火力发电厂使用的大型刮板捞渣机在运行中的磨损主要由刮板或链条与槽体耐磨底板间的磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损共同作用引起的。这种磨损作用存在于刮板、链条、导向轮等处，其中以刮板磨损最为严重。刮板磨损后会产生变形、弯曲、衬板翘开甚至脱落等后果，危胁到捞渣机的安全运行。在煤质较差的情况下，如果运行调整不当，捞渣机每运行5000小时，刮板更换率可达到20%～30%。链条磨损在中、小型刮板捞渣机上比较少见，大型捞渣机因为链条长，刮板数量多，很难做到恰到好处地张紧。张紧过度，链条在动力轮、导向轮等处正压力加大，因而磨损加剧；紧度过松，链条在下降段会在槽底拖动运行，造成滑动磨

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损。大型捞渣机往往使用双链条式，磨损程度严重的一侧链条将逐渐拉长，造成链条长短不一，刮板运行至尾部时与张紧轮中轴线形成一个夹角α，如“图4”所示：

松动的一侧链条在槽体底部的磨损越来越严重，当链条热处理硬化表层磨破后，形成越拉越松的恶性循环。此时刮板倾斜角度α会随着链条的松动而增大，当α角度达到一定值时，刮板经过尾部张紧轮处就会卡死或导致链条从张紧轮上脱出，引起捞渣机停运。出现这种情况，只能对捞渣机链条进行翻边处理或更换全部链条。 4.防磨损措施

我们知道，捞渣机的主要磨损点在刮板、链条等处，根据磨损产生的机理，要减少刮板捞渣机的磨损，必须从减少刮板与槽体底板以及链条与导向轮等处的磨擦阻力和降低链条速度两个方面入手。 4.1降低磨擦阻力

根据“式1”，决定滑动磨擦力大小的因素为加在磨擦面的垂直压力N和滑动摩擦系数μ。捞渣机在运行中，因为刮板与链条的磨损是缓慢进行的，其质量在某一时间段内的减少可以忽略不计，因此在一定时间段内，刮板、链条与磨擦面间的垂直压力N可视为一定值。那么，影响磨擦阻力的因素就只剩下磨擦系数μ了。μ值的大小，只跟材料、接触面粗糙程度有关。捞渣机的刮板、链条、耐磨板、导向轮等的材料是一定的，要经济地减少磨损，只能设法降低各接触表面的粗糙程度，从而达到减少各处磨擦力的目的。

在实际运行中，影响捞渣机各接触表面清洁度的物质主要是灰渣，因此，在运行中，要尽量防止下槽体底板、链条上、动力轮、导向轮等处积灰积渣。在链条上，一般装有冲洗水管，可保证链条的清洁。对于动力轮、导向轮上的灰渣，可采取定期用清水冲洗的方法清除，冲洗次数视灰渣沉积量而定，一般情况下每班冲洗一次即可。对于动力轮及导向轮的轴承，还要定期加注合格的润滑脂，并使润滑脂充满轴承腔内空间，防止轴承内出现磨损。此外，有些捞渣机内导轮的轴承采用 “水封”来隔绝灰水进入，应经常检查水质和水压在规定范围内，防止灰水进入轴承座造成轴承磨损。

捞渣机运行一段时间后，下槽体底层耐磨板上会积有很多细小的碎渣，如不及时清除，将大大提高下槽体底层耐磨板的粗糙度，刮板与耐磨板间的滑动磨擦系数大增，它们之间的磨擦力也会大大提高，根据“图2”所示，刮板的磨损率将沿直线上升。上槽体是捞渣机的工作段，灰渣与刮板、链条接触，因而此处的磨损是不可避免的。所以，减少刮板磨擦阻力的关键就是要保持捞渣机下槽体底板的清洁度，最方便、最经济的方法就是定期用清水将下槽体底板冲洗干净。

4.2降低链条运行速度

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链条运行速度对刮板磨损程度的影响可以从“图3”看出。我们假设链条运行速度在V0时，捞渣机的出力W1正好等于锅炉的排渣量W2，那么V0就是对应负荷下捞渣机链条的基准速度，也就是说，当链条速度等于V0时，可以得出关系式：

“式7”中V0就是捞渣机链条速度的基准值，单位为米/分钟（m/min），根据“式7”可以求出任意锅炉负荷下、已知煤质时的链条基准速度。

例如：某电厂单台锅炉容量600MW，满负荷运行状态下每小时燃煤量Q为280t/h，分析基平均灰份A为37%，Φ值取10%，刮板间的距离L为0.8m，刮板工作面高度a为0.25m，刮板的工作面宽度ι为1.5m，捞渣机倾斜段与水平线的夹角β为35°，湿灰渣密度ρ取1.2 t/m3。根据“式7”计算该捞渣机对应负荷与煤质下的链条基准速度：

因为入炉煤的灰份是不均匀的，而且锅炉的下渣量受燃烧工况及结焦情况的影响而时多时少，为了及时将锅炉排出的灰渣输走，在实际设置捞渣机链条速度时必须留有一定的余度，一般可取V0的1.1倍～1.2倍，但不能无谓地增加链条运行速度。值得注意的是，当刮板磨损后，刮板工作面的高度就会减少，此时应重新对链条的理论速度进行计算。除渣运行管理人员可根据锅炉负荷及煤质制订一个链条速度表，以供运行人员进行参考。 5.结论

在日常运行维护中，对刮板捞渣机的各磨擦面进行润滑、清洁，精心调整捞渣机链条运行速度，可有效地降低刮板、链条等动转部件的磨损，大大提高整套设备的使用寿命，具有良好的经济性和可操作性。 参 考 文 献

[1] 陈耕、汪一麟，《摩擦与磨损》，同济大学出版社，19，上海 [2] 郑林庆，《摩擦学原理》，高等教育出版社，1994，北京

作者简介：李光辉，1961.11，男，湖南新邵，大学本科，工程师；主要研究方向：环境保护