碎渣机滚齿板的齿形与改进

摘要：干式排渣机系统中，传统滚齿板容易受磨损，其工况使用寿命很短。本文重点研究滚齿板的结构滚齿形状、尺寸和齿板面分布特征对破碎机的工作效果和服役寿命影响。通过优化改造滚齿板结构，制备出新型耐磨滚齿板，减少更换次数和生产成本，改善生产安全患。

前言

干式排渣系统以其优越的环保效果逐渐成为新型热力发电厂首选的除渣系统。干式排渣系统的核心是干式排渣机，干式排渣机是在20世纪80年代中期由意大利MAGALDI公司吸收水泥行业蓖式冷却机的优点而发展起来。其关键技术是利用特制的钢带输送而冷却炽热的炉渣，该设备不需淋水冷却，从而改变了火电厂传统的水力排渣方式，实现了无污水、废水排放，是除渣系统的一次历史性变革。传统火力发电厂采用湿式工艺除渣，但该系统运行耗费大量水资源，严重污染环境。干式排渣技术节约水电资源、更加环保，而且能够实现干渣销售收入，系统运行更加稳定。

自1985年到2007年底，世界上共十几个国家约200台锅炉采用了干式排渣装置，其中约2/3装置安装在改造锅炉上，1/3装置安装在新建工程，均有良好的业绩。目前，已投入运行的干式排渣系统的最大机组容量达到1000 MW容量锅炉，其中希腊MEGALOPOLS电站用炉采用干式排渣系统额定出力最大，排渣机额定出力为50t/h，整个系统技术成熟，运行可靠，维护工作量较小，主要易损件仍能保证较长寿命。近年来，随着干排渣在火电厂新建和改造项目的推广使用，石景山电厂、大港电厂、长春热电二厂、大连西咀电厂、华能集团沁北电厂等广泛应用干式排渣系统。此外，北京国电富通科技发展有限责任公司、杭州华源电力环境工程有限公司等国内厂家开展自主研发、销售干式排渣系统。

碎渣机是干式排渣系统中的重要设备之一，其作用是把燃烧后较大体积的炉渣，用机械粉碎成为较小的渣块，以方便料机和斗提机的输送。碎渣机需要承受高温和磨损的严酷工况，其最主要的易损零件是滚齿板，维修更换滚齿板加重了检修人员的工作量、增加生产成本。更严重威胁到机组的安全稳定运行。大唐长春第三热电厂碎渣机，在正常情况下其滚齿板需要每个月更换1次，检修人员的工作量很大。因此，亟需快速研发制造新型耐热耐磨滚齿板，提高碎渣机的使用寿命。

本文针对碎渣机滚齿板的使用环境及特殊要求，重点研究滚齿板的结构（滚齿形状、尺寸和齿板面分布特征）对破碎机的运行效果和服役寿命影响。通过优化改造滚齿板的结构，制备出新型耐磨滚齿板，延长滚齿板的磨损寿命，增加碎渣机的输出力，提高了干除渣系统运行的可靠性和经济性。

传统滚齿板结构特点

图1为传统滚齿板分布特征示意图，齿板由4个螺栓固定在碎渣机驱动轴的凸轮支座，板面上平行分布两排滚齿。破碎机运行过程中，驱动轴带动滚齿板转动，在摩擦力带动下炉渣进入滚齿板与鄂板之间，然后通过旋转挤压将落入的大块炉渣破碎。

图2为齿形的结构特征示意图。目前，滚齿主要有两种：斜置四棱锥型齿（图2（a））和凸圆矩梯型齿（图2（b））。斜置四棱锥型滚齿的锥尖较小很易产生过热使其耐热抗磨性能严重下降，使得滚齿的锥尖被很快磨损掉而失去破渣能力，导致滚齿板失效。和前者相比，凸圆矩梯型滚齿的齿顶于展宽了滚齿尖端与炉渣的接触面积，提高了单齿的热强性和抗磨能力。

目前，滚齿板的齿高通常在～20 mm，由于滚齿尺寸的较小，滚齿和鄂板间的临界咬入角度小。大块炉渣难以咬入破碎，堆积在破碎机内发生堵塞，造成碎渣机经常发生堵渣、卡渣现象，导致干除渣系统跳闸，影响破碎机的工作效率。另外，滚齿的体积小、面积大磨损速度很快，导致滚齿板与鄂板之间空隙增大，碎渣效果降低，炉渣尺寸仍然较大，增加了给料机的负担，造成输渣管线堵渣，降低了系统运行的稳定性和可靠性。同时，由于滚齿高度低，螺栓容易受磨损，不便于滚齿板拆卸、更换；而且受损的螺栓可能导致滚齿板突然性断裂，引发生产故障甚至安全事故。因此，为了破碎大块渣料和提高滚齿的磨损寿命，某些工厂采用增加齿高的方法，如图2（c）所示。这种滚齿具有单齿体积大特点，抗磨能力增强。该类型滚齿板的缺陷是滚齿板和鄂板之间的空隙体积大，工作过程中较小尺寸渣料直接通过空隙，导致破碎的渣块尺寸大小不均，影响渣料的后续加工处理。

新型滚齿板结构

图3为设计的新型滚齿板结构示意图。新型滚齿板采用“凸圆矩梯形齿、步进交替阵列式排布”，滚齿较高。新型滚齿板具有以下特点：（1） 较高的滚齿可以破碎大块渣料；（2） 单齿体积增加，延长磨损寿命；（3） 滚齿采用交错阵列式分布，滚齿板与鄂板之间的空隙减小，增强破碎效果，渣料的粒度小、均匀性好；（4）“步进交替阵列式分布”使得每个单齿底角呈“网链结构”，有利于齿尖热量传导至底板，有效降低了齿尖的过热温度，确保滚齿处于高性能状态； （5） “凸圆矩梯形”滚齿展宽了滚齿尖端与炉渣的接触面积，进一步提高单齿的热强性和抗磨能力，延长滚齿板工作寿命。图4为新型滚齿板的实体应用图。

以前，沁北电厂碎渣机滚齿板采用 “斜置四棱锥型齿、矩阵阵列式分布、高低滚齿板交替排布”结构设计，破碎的渣块大小不均，滚齿板使用寿命仅20～40天，每年需要更换滚齿板近50余次，由于更换滚齿板锅炉不能停机，操作危险性大，造成很大的不安全隐患，年耗资金450万元以上。目前，研制的新型滚齿板使用寿命达到150～180天，大幅减少更换次数和成本，极大改善生产安全患。

结束语

研制的新型滚齿板采用“凸圆矩梯形齿、步进交替阵列式排布”，具有很好的热强性和耐磨性，使用寿命延长，大幅减少更换次数和成本，极大改善生产安全患，经济性进一步提高。