Ⅱ類無煙煤鍋爐鏈條爐排燒損的原因與對策

福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院 戴國棟

1 Ⅱ類無煙煤鍋爐鏈條爐排的典型結(jié)構(gòu)

鏈條爐排的結(jié)構(gòu)類似皮帶輸送機(jī)，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，在實際使用中的運行過程是：裝在煤斗內(nèi)的煤依靠自重落到爐排前端，隨爐排自前向后緩慢移動，經(jīng)煤閘板進(jìn)入爐膛。煤層厚度通過升降煤閘板高度來調(diào)節(jié)控制，助燃空氣從爐排下方的分段送風(fēng)室吹進(jìn)爐膛，且與煤層的前進(jìn)方向相交。煤在爐膛內(nèi)受到高溫輻射加熱，依次完成煤的預(yù)熱干燥、干餾、揮發(fā)分著火燃燒、焦炭燃燒，直到焦炭燃盡（這是一個理論上完整的煤的燃燒過程，由于機(jī)械設(shè)備或運行操作等原因，實際運行中并不是總能完整實現(xiàn)）。燃盡后的灰渣則隨爐排移動到后部，經(jīng)過老鷹鐵落入后部落渣斗，再由出渣機(jī)或撈渣設(shè)備排出。

圖1

鏈條爐排的典型結(jié)構(gòu)形式一般分為鏈帶式、橫梁式和鱗片式三種。福建地區(qū)使用的II類無煙煤鍋爐的蒸發(fā)量多數(shù)在1～35t/h之間，其鏈條爐排一般多采用鏈帶式爐排，爐排片連接結(jié)構(gòu)如圖2所示。

鏈帶式爐排屬于輕型爐排，其爐排片分為主動爐排片和從動爐排片兩種，用圓鋼拉桿串聯(lián)在一起，形成一條寬幅的鏈帶，圍繞在前鏈輪和后滾筒上。由爐排調(diào)速箱產(chǎn)生轉(zhuǎn)動爐排的扭矩，該扭矩可達(dá)到5000～45000N·m，力量相當(dāng)大。主動爐排片則承受傳遞整個爐排運動的拉力，因此其厚度比從動爐排片要厚一些，一般由可鍛鑄鐵KTH350-10制成，從動爐排片由于不承受拉力，可由強(qiáng)度低的普通灰口鑄鐵制成。

圖2

鏈帶式爐排的優(yōu)點是：比其他型式的鏈條爐排金屬耗量低, 結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和運行都比較方便。缺點是：爐排片用圓鋼爐排長銷串聯(lián)，必須保證加工和裝配質(zhì)量，否則容易折斷，而且不便于檢修和更換；長時間運行后，由于爐排片相互磨損較嚴(yán)重, 易使?fàn)t排間隙增大，漏煤損失增多。

2 鏈條爐排燒損現(xiàn)象

我們在進(jìn)行鍋爐定期檢驗時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)II類無煙煤鍋爐鏈條爐排在使用過程中，由于各種原因出現(xiàn)爐排片燒損的現(xiàn)象。爐排片燒損的情形可以參看圖3、圖4、圖5。爐排片的燒損還經(jīng)常伴隨著爐排擱架變形，爐排片卡住或拉斷，甚至引起爐拱變形，開裂或塌陷的嚴(yán)重后果。

圖3 爐排表面局部燒損圖

圖4 爐排片表面燒損（上圖）與完全燒損（下圖）

圖5 爐排擱架過熱變形

3 鏈條爐排燒損原因分析

在鏈條爐排鍋爐運行使用過程中，爐排會由于以下幾種原因引起燒損：

3.1 爐排轉(zhuǎn)速太慢或燜爐

爐排轉(zhuǎn)速太慢或者燜爐都會造成受熾熱煤層覆蓋的爐排片得不到充分的冷卻而超溫，當(dāng)溫度超過爐排片材質(zhì)的熔點時，首先引起爐排片表面局部熔解，這就是我們所看到的圖3、圖4中爐排片表面局部麻坑的原因。如果長時間燜爐，爐排片的熔解程度將持續(xù)擴(kuò)大，直至完全燒損。

3.2 風(fēng)室積灰，引起二次燃燒

從II類無煙煤鍋爐的鏈條爐排典型結(jié)構(gòu)（圖1）可以看到，其下部設(shè)有獨立的風(fēng)室，鼓風(fēng)機(jī)鼓進(jìn)去的溫度較低的冷風(fēng)從風(fēng)室往上吹，在給煤層提供燃燒所需氧氣的同時，也起到冷卻爐排片的作用。當(dāng)使用顆粒比較細(xì)的煤時，粉狀的煤如果在進(jìn)爐前沒有提前8小時加適量的水，并經(jīng)充分浸泡、滲透混合，煤粉及小顆粒就容易通過爐排片縫隙掉到風(fēng)室中，如果沒有及時清灰，熾熱的煤顆粒就會在風(fēng)室中燃燒起來，這就是所謂煤的二次燃燒，這種情形下，爐排片受到上下兩面火焰的烘烤，嚴(yán)重的一個月內(nèi)就把整個爐排燒損。

3.3 超負(fù)荷運行，為了趕汽，盲目加大煤層厚度，增大鼓引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，致使?fàn)t膛溫度過高

這個原因引起爐排燒損比較好理解，有些企業(yè)購置的鍋爐的蒸發(fā)量不能滿足其生產(chǎn)的需要，為了趕汽，只能超負(fù)荷運行鍋爐，于是司爐工通常是通過加大煤層厚度，增大鼓引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量來達(dá)到增加蒸汽產(chǎn)量的目的。煤層厚度增加后，再過分地增大鼓引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，于是就造成爐膛溫度過高，有時甚至達(dá)到1200℃以上，從爐門處可以看到爐膛內(nèi)煤燃燒的火焰不是正常的麥黃色，而是白亮刺眼，讓人不能直視。參見圖6。爐膛溫度超過可鍛鑄鐵、灰鑄鐵的熔點（約1200℃），就會引起主被動爐排片的熔化、燒損。

圖6

3.4 材質(zhì)問題

爐排片材質(zhì)問題包括耐熱鑄鐵含鐵量不足，鑄鐵標(biāo)號偏低，退火不到位，以及爐膛過度高溫后引起爐排片的氧化、材質(zhì)劣化和材料脫碳等方面。這些都可能造成爐排脆性劣化，韌性大幅下降而燒損或斷裂。

3.5 爐排兩側(cè)擱架超溫受壓下沉，側(cè)密封塊壓住側(cè)主動爐排片，爐排卡住

為了適應(yīng)煤的干燥、干餾、著火、燃燒直至燃盡的配風(fēng)需要，鏈條爐排分為幾個獨立的風(fēng)室來分段送風(fēng)，若發(fā)生風(fēng)室隔板焊縫裂開，風(fēng)室竄風(fēng)；或者發(fā)生爐排兩側(cè)側(cè)密封塊處漏風(fēng)，就會造成爐排兩側(cè)靠近側(cè)密封塊處漏風(fēng)量特別大，爐排面上中間的煤燃燒不完全，而兩側(cè)的煤燃燒火焰特別旺而超溫。輕則燒損側(cè)密封塊，重則引起爐排兩側(cè)擱架燒紅變軟，受爐拱的重壓，爐排兩側(cè)擱架下沉，側(cè)密封塊壓住側(cè)主動爐排片，造成爐鏈拉長或者爐排片被卡住甚至拉斷的現(xiàn)象。

3.6 操作不當(dāng)

鏈條爐排在使用一段時間后，由于熱脹冷縮的作用，鏈條的張緊程度會下降，爐鏈變長、變松，如果爐排兩側(cè)鏈條的漲縮不一致，就會造成爐排走偏，司爐工如果沒有及時調(diào)整使之水平一致，就會引起爐排片爬齒、拱起，而后卡死，最后被調(diào)速箱巨大的扭矩拉裂或拉斷。

4 對策和預(yù)防措施

針對以上引起爐排燒損的原因，在實際運行操作鍋爐時，必須注意采取以下措施來預(yù)防和防止?fàn)t排燒損：

（1）防止長時間燜爐，一般燜爐時間不超過1小時，否則應(yīng)減低鼓引風(fēng)量，轉(zhuǎn)動爐排使熾熱煤顆粒落進(jìn)落渣斗，讓爐排轉(zhuǎn)到爐鏈的下部進(jìn)行冷卻，正常運行時候爐排的轉(zhuǎn)動速度保持在每分鐘500轉(zhuǎn)左右。

（2）為了防止風(fēng)室積灰，引起二次燃燒，必須每班至少拉動落灰拉桿一次，進(jìn)行清灰，對于使用粉狀煤顆粒含量比較多的煤，還可以適當(dāng)增加清灰次數(shù)；當(dāng)使用顆粒比較細(xì)的煤時，煤在進(jìn)爐前必須提前8小時加適量的水并經(jīng)充分浸泡、滲透與混合。

（3）不要讓鍋爐超負(fù)荷運行；控制煤層厚度在 120mm左右，不要盲目加大鼓引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，控制爐膛溫度不超過1200℃。

（4）使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的經(jīng)充分退火、并經(jīng)理化檢驗合格的耐熱鑄鐵爐排片，爐排片的材質(zhì)與標(biāo)號符合設(shè)計圖紙的要求。

（5）如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)室竄風(fēng)，應(yīng)及時檢修風(fēng)室隔倉。日常運行中及時清除附著在側(cè)密封塊上的結(jié)焦。如果發(fā)現(xiàn)側(cè)密封塊有燒損或下沉現(xiàn)象，應(yīng)及時維修更換。

（6）及時調(diào)整爐排鏈條的張緊程度，使?fàn)t鏈兩側(cè)保持平衡，各排爐排片盡量保持同步平行行走，如果出現(xiàn)異常響聲、爬齒或爐排拱起，應(yīng)及時停止走動鏈條爐排，并調(diào)整。