陳 剛

（上海電力股份有限公司吳涇熱電廠，上海 200241）

0 引言

上海吳涇熱電廠11、12號機組為300MW火力發(fā)電機組，分別于1991年和1992年投產(chǎn)。機組除灰系統(tǒng)由美國Allen公司設(shè)計，采用微正壓稀相氣力輸灰方式，負(fù)責(zé)將省煤器及電除塵下集灰斗所收集到的飛灰，通過氣力輸送排放到灰?guī)爝M(jìn)行后續(xù)處理。

為降低發(fā)電成本，機組燃煤由設(shè)計煤種改為配煤摻燒后，灰量猛增，超過設(shè)計值。由此引發(fā)灰斗積灰、輸灰不暢等問題，影響到除灰系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。通過引入脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機作為輸灰氣源和優(yōu)化除灰系統(tǒng)PLC程控設(shè)置等措施，挖掘設(shè)備潛力，在不增加額外投資的情況下，提高了除灰系統(tǒng)出力，解決了生產(chǎn)和環(huán)保等方面問題。

1 優(yōu)化前運行狀況

11、12號機組除灰系統(tǒng)由輸送風(fēng)機、灰斗氣化風(fēng)機和加熱器、氣鎖閥（電除塵器和省煤器）、粗細(xì)灰管等設(shè)備組成。每臺機組各有2根獨立的粗、細(xì)輸灰管道，粗灰管輸送省煤器灰斗（4斗）和電除塵器一電場灰斗（8斗）的灰，細(xì)灰管輸送二、三電場（各8斗）的灰。

輸送風(fēng)機共3臺，其中輸送風(fēng)機A為11號機組粗、細(xì)灰管的輸灰氣源；輸送風(fēng)機C為12號機組粗、細(xì)灰管的輸灰氣源；輸送風(fēng)機B為備用輸灰氣源，兩臺機組公用。但是，每臺機組的粗、細(xì)灰管只能交替處于運行狀態(tài)，不能同時進(jìn)行輸灰。因此，同一時間，每臺機組只能由一根灰管進(jìn)行輸灰工作。

灰管和輸送風(fēng)機工作方式如圖1所示。

圖1 優(yōu)化前輸灰系統(tǒng)工作方式

除灰控制系統(tǒng)的工作方式有兩種。

1）壓力方式 PLC根據(jù)料位計灰粉位置信號和氣鎖閥壓力值信號，采取相應(yīng)的處理。當(dāng)灰斗料位計指示高料位，控制系統(tǒng)將開進(jìn)料閥，關(guān)出料閥，灰將從灰斗卸放到氣鎖閥；當(dāng)氣鎖閥內(nèi)部壓力超過定值，控制系統(tǒng)將關(guān)進(jìn)料閥，開出料閥，通過壓縮空氣使灰經(jīng)過灰管輸往灰?guī)欤划?dāng)氣鎖閥內(nèi)部壓力低于定值時，則切換到其他灰斗除灰。在壓力方式下，高灰位灰斗優(yōu)先除灰，灰斗除灰時間受實際灰位控制。

2）時間方式 灰斗氣鎖閥按預(yù)設(shè)順序（省煤器4遍→一電場24遍→二電場10遍→三電場5遍）進(jìn)行除灰，每個灰斗除灰時間固定，進(jìn)料閥開啟8s后關(guān)閉，關(guān)閉同時出料閥開啟22s，30s為一個循環(huán)。

2 優(yōu)化前存在的問題

2.1 灰斗積灰嚴(yán)重

11、12號機組設(shè)計煤種灰分為7%，校核煤種灰分為14%。實施配煤摻燒后，燃煤灰分大幅上升，機組燃煤實際灰分一直超過20%。Allen公司微正壓稀相技術(shù)的輸灰系統(tǒng)出力提高余地不是很大，因此在摻燒工況下，面對燃煤灰量增多、灰質(zhì)變化等原因，除灰系統(tǒng)無法及時將灰斗存灰送往灰?guī)?，造成灰斗?yán)重積灰，曾出現(xiàn)1個班次內(nèi)11號機組電除塵器一電場8個灰斗，一下子被積灰堵塞了7個的極端狀況。

灰斗積灰嚴(yán)重時，會引發(fā)電除塵器高壓柜內(nèi)部極板等部件的短路以及欠壓故障報警跳閘，影響設(shè)備安全運行。如果通過降低電除塵器除塵效率的辦法來降低灰斗積灰量，則會使大量飛灰進(jìn)入脫硫吸收塔，造成吸收塔漿液質(zhì)量變化，影響脫硫效率。因此，當(dāng)灰斗積灰嚴(yán)重時，為保證電除塵器正常工作，只能將灰斗存灰直接排放地面，由人工清場運出，嚴(yán)重影響企業(yè)的文明生產(chǎn)，也不符合電除塵器環(huán)保設(shè)備的初衷。

2.2 運二備一方式欠妥

按照機組原先設(shè)計，3臺輸送風(fēng)機作為11、12號機組輸灰氣源，運二備一，通過切換，風(fēng)機輪流運行，設(shè)備定期檢修和臨時維護(hù)工作不會影響系統(tǒng)正常運行。但是，在摻燒工況下，由于灰量大，輸送風(fēng)機必須24h連續(xù)滿負(fù)荷運行，對風(fēng)機損耗嚴(yán)重。作為服役20年的風(fēng)機，長時間滿載運行會造成輸送風(fēng)機軸承溫度升高、皮帶斷裂、振動偏大等缺陷頻發(fā)，風(fēng)機穩(wěn)定運行受到極大影響。在運二備一方式下，只要有1臺風(fēng)機出現(xiàn)故障或者進(jìn)行檢修，另外2臺風(fēng)機只能連續(xù)運行，不能進(jìn)行檢修或者維護(hù)工作，要么停運除灰系統(tǒng)，這給機組安全運行埋下了隱患。

2.3 灰管利用率不高

根據(jù)現(xiàn)有除灰系統(tǒng)工作方式，每臺機組在同一時間只能有1根灰管進(jìn)行輸灰，另1根灰管處于閑置狀態(tài)。在煤種灰分較低的情況下，這種運行方式無關(guān)緊要，但在配煤摻燒灰量增大的情況下，需要采取措施合理利用閑置灰管，發(fā)揮設(shè)備輸灰潛力。

3 改造除灰系統(tǒng)

針對11、12號機組除灰系統(tǒng)在摻燒工況下存在的問題，挖掘設(shè)備潛力，從節(jié)能、環(huán)保、安全等方面考慮，對除灰系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

3.1 增加除灰系統(tǒng)的輸灰能力

在深度分析其他設(shè)備的運行狀況和相關(guān)試驗后，發(fā)現(xiàn)11、12機組脫硫系統(tǒng)的4臺氧化風(fēng)機，采用運一備一的工作方式有潛力可挖。目前，每臺機組各配2臺氧化風(fēng)機，如果將氧化風(fēng)機引入除灰系統(tǒng)作為輸灰氣源，具有氧化風(fēng)機管道敷設(shè)距離短，沿程出力損失??；氧化風(fēng)機揚程（0.098MPa）、流量（4 800m3／h）比輸送風(fēng)機揚程（0.093MPa）、流量（4 217m3／h）略高，設(shè)備替換性好；氧化風(fēng)機共4臺，備用數(shù)量多，不會影響脫硫系統(tǒng)正常運行；氧化風(fēng)機2010年投運，設(shè)備新、質(zhì)量好等優(yōu)勢。

通過重新布置管道走向，安裝切換閥門，將11、12號機組4臺氧化風(fēng)機出口相互聯(lián)通后，并入除灰系統(tǒng)。同時，在程控中進(jìn)行設(shè)置，提高系統(tǒng)的輸灰能力。改造后，輸灰系統(tǒng)的運行方式改為：輸送風(fēng)機A、C作為11、12號機組粗灰管的輸灰氣源，可交叉作業(yè)；輸送風(fēng)機B作為11、12號機組細(xì)灰管的公用輸灰氣源，但是同一時間只能負(fù)責(zé)1根細(xì)灰管的輸灰工作；11號機組氧化風(fēng)機A、B作為11號機組的輸灰氣源，可對11號機組粗、細(xì)灰管進(jìn)行輸灰作業(yè)，但是同一時間只能負(fù)責(zé)1根灰管的輸灰工作；12號機組氧化風(fēng)機A、B作為12號機組的輸灰氣源，可對12號機組粗、細(xì)灰管進(jìn)行輸灰作業(yè)，但是同一時間只能負(fù)責(zé)1根灰管的輸灰工作；4臺氧化風(fēng)機可以交叉作業(yè)，均可負(fù)責(zé)11、12號機組脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)的提供，確保不影響脫硫系統(tǒng)正常運行。

改造后，在同一工況下，11、12號機組的粗、細(xì)灰管可同時進(jìn)行輸灰工作（程控中分別由輸送風(fēng)機、氧化風(fēng)機進(jìn)行，相互之間無干擾），即可同時進(jìn)行4根灰管的輸灰作業(yè)，輸灰效率提高1倍，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后輸灰系統(tǒng)工作方式

3.2 優(yōu)化程控中氣鎖閥的設(shè)定

在摻燒工況下，由于灰斗的進(jìn)灰量較大，因此大部分的灰斗料位計信號和氣鎖閥壓力信號一直處于高定值狀態(tài)，不適合采用壓力方式進(jìn)行除灰系統(tǒng)運行控制。而按時間方式進(jìn)行除灰系統(tǒng)運行控制時，灰斗按順序除灰，每個灰斗除灰時間為進(jìn)料閥8s，出料閥22s，合計30s。按照原先設(shè)計，1h只能進(jìn)行120斗次的灰斗除灰工作，而在實際工作中還是不能滿足及時除灰的需要，因此對程控中的除灰時間和動作進(jìn)行了優(yōu)化。

1）修改灰斗氣鎖閥進(jìn)灰時間 考慮到進(jìn)灰時間直接影響除灰能力，因此將時間設(shè)定改為進(jìn)料閥開啟10s，出料閥開啟20s，總時間依然為30s。這樣一來，每個灰斗除灰時增加了2s進(jìn)灰時間。

2）修改灰斗氣鎖閥除灰動作 修改后的動作設(shè)定為：將灰斗A進(jìn)料閥關(guān)閉，同時開啟灰斗A出料閥；將灰斗A出料閥開啟10s后，灰斗B進(jìn)料閥開啟10s（此時灰斗A出料閥尚未關(guān)閉）；灰斗A出料閥關(guān)閉，同時灰斗B進(jìn)料閥關(guān)閉，灰斗B出料閥開啟。通過將第2個灰斗進(jìn)料閥開啟時間提前，與第1個灰斗除灰工作疊加進(jìn)行，每個灰斗除灰工作時間節(jié)約了10s，1h灰斗工作次數(shù)增加為180斗次。

3）修改灰斗氣鎖閥除灰順序 根據(jù)輸灰管道和輸灰氣源的變化，重新設(shè)定了灰斗除灰順序。電除塵器一電場灰量占總灰量的絕對多數(shù)，因此將粗灰管原有的省煤器4遍→一電場24遍，改為省煤器2遍→一電場48遍，細(xì)灰管不變。修改后，粗灰管成為電除塵器一電場的“專用”灰管，一電場除灰能力大幅提升。

3.3 增加一電場灰斗保護(hù)措施

配煤摻燒工作的煤種變化大，灰分和灰質(zhì)變化也比較大，為了應(yīng)對可能出現(xiàn)的極端情況，降低除塵器一電場灰斗積灰故障發(fā)生率，還采取了兩項保護(hù)措施。

1）在除塵器一二電場灰斗間加裝斜管 在除塵器一電場8個灰斗和二電場8個灰斗間，對應(yīng)安裝8根斜管。斜管一端位于一電場灰斗的中部，另一端位于二電場灰斗的偏下1／4處。當(dāng)一電場灰斗積灰超過一半時，灰斗料位計發(fā)出信號，打開斜管閥門，讓一電場灰斗內(nèi)的灰自行流動到二電場灰斗內(nèi)，以減輕一電場除灰壓力。

2）設(shè)定一電場灰斗氣鎖閥壓力保護(hù)值 對一電場灰斗氣鎖閥壓力進(jìn)行實時監(jiān)測。當(dāng)一電場灰斗氣鎖閥內(nèi)部壓力超過預(yù)設(shè)定值時，控制室CRT上會出現(xiàn)報警，提示取消省煤器灰斗除灰次序，粗灰管輸灰全部轉(zhuǎn)為一電場灰斗進(jìn)行。

3.4 改造后的系統(tǒng)特點

1）提高輸灰效率 輸灰系統(tǒng)由2根灰管同時輸灰改為4根灰管同時輸灰，輸灰效率增加一倍，確保輸灰系統(tǒng)運行可靠性。

2）增加備用手段 新增氧化風(fēng)機作為輸送氣源，解決了在灰量大的時候，輸送風(fēng)機如因故障或計劃性檢修而無法正常投運，影響輸灰系統(tǒng)正常運行的問題，提高了系統(tǒng)的安全性。

3）加強輸灰能力 由于氧化風(fēng)機的揚程高于輸送風(fēng)機，在灰分比重較大時可以讓氧化風(fēng)機代替輸送風(fēng)機作為粗灰管輸灰氣源，提高了系統(tǒng)對摻燒煤種的適應(yīng)能力。

4）提高除灰效率 通過將灰斗進(jìn)灰時間由8s增至10s和灰斗除灰動作時間疊加10s兩項措施，1h有效除灰時間由原先的16min，提升至30min，大大提升了除灰系統(tǒng)的工作效率。

5）強化系統(tǒng)保護(hù) 在安裝斜管和設(shè)定氣鎖閥壓力保護(hù)后，一電場灰斗的灰位、壓力等參數(shù)被實時監(jiān)測，控制室可以隨時進(jìn)行調(diào)控，強化了除灰系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

11、12號機組的除灰系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化改造，挖掘了設(shè)備潛力，利用了設(shè)備效能，使得除灰運行方式更加合理，除灰系統(tǒng)應(yīng)對配煤摻燒工況下煤質(zhì)變化的能力也得到了進(jìn)一步加強，很好地解決了除灰系統(tǒng)出力不足等問題，取得了明顯的效果。