孫建朝

（中國華電工程（集團(tuán)）有限公司，北京 100160）

0 引言

火力發(fā)電廠中省煤器灰斗排灰具有排灰溫度高（最高可達(dá)400℃）、灰粒徑大、密度大、耗氣量大、難輸送、易堵管的特點(diǎn)，尤其是遇到機(jī)組高負(fù)荷、煤質(zhì)差、灰分大等情況時(shí)，上述特點(diǎn)體現(xiàn)得更為明顯。另外，省煤器灰斗在熱態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的熱位移，同時(shí)省煤器灰斗下空間小，設(shè)備布置受限制，因此其排灰系統(tǒng)是除灰技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)，省煤器輸灰方案的選擇必須對(duì)癥下藥。下面對(duì)省煤器輸灰系統(tǒng)不同輸送方案進(jìn)行分析，通過比較找出省煤器灰的合理輸送方案。

1 國內(nèi)省煤器灰輸送系統(tǒng)技術(shù)概況

國內(nèi)電廠在以前很少關(guān)注省煤器灰斗的輸灰問題，大部分機(jī)組只是預(yù)留了灰斗并未配置輸灰系統(tǒng)，也有不少工程已取消了省煤器排灰，但這給其后的空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器）和脫硝系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān)和不利影響，具體表現(xiàn)在：（1）省煤器出口煙道未設(shè)置出灰系統(tǒng)使得省煤器出口煙道水平段大量積灰，積灰高度最大達(dá)0.5m左右；（2）省煤器出口煙道焊縫出現(xiàn)裂紋，煙道變形開裂漏灰；（3）空預(yù)器傳熱元件積灰堵塞，造成煙氣阻力嚴(yán)重偏高，從而使引風(fēng)機(jī)電流偏大，導(dǎo)致廠用電增加；（4）空預(yù)器傳熱元件積灰堵塞，煙氣阻力增大造成爐膛壓力大范圍波動(dòng)，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性［1-2］。隨著近2年機(jī)組脫硝改造的推進(jìn)，其重要性逐步被認(rèn)識(shí)，因而陸續(xù)配置了省煤器輸灰系統(tǒng)或進(jìn)行改造，可見設(shè)置省煤器灰輸送系統(tǒng)是必要的。

省煤器出口煙道輸灰系統(tǒng)可分水力輸灰與氣力輸灰。在20世紀(jì)90年代，省煤器排灰多采用水力除灰方式，水力輸灰系統(tǒng)灰漿前池、溝道的土建施工工作量大，工程造價(jià)高，耗水量大，運(yùn)行后影響現(xiàn)場環(huán)境，進(jìn)入20世紀(jì)后，水力除灰因不符合國家環(huán)保要求，逐漸被氣力輸送系統(tǒng)代替。因此，水力輸灰系統(tǒng)不再作為省煤器輸灰系統(tǒng)推薦方案。

正壓濃相氣力除灰是近年來大中型燃煤機(jī)組普遍采用的氣力輸灰方式，正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)有如下特點(diǎn)。

（1）較高的灰氣比。灰氣比可達(dá)30～60 kg／kg，而常規(guī)稀相系統(tǒng)為5～15 kg／kg，因此其空氣消耗量大為減少，多數(shù)情況下為其他系統(tǒng)的1／3～1／2。

（2）輸送速度低。濃相系統(tǒng)平均流速在8～12 m／s，為常規(guī)稀相系統(tǒng)的 1／3～1／2。輸灰管道磨損大為減小，采用普通無縫鋼管即可，只在彎頭部位采用耐磨材料或增加壁厚。

（3）輸送距離遠(yuǎn)。單級(jí)當(dāng)量輸送距離可達(dá)1500 m，對(duì)于更長距離的輸送，可采用中轉(zhuǎn)灰倉兩級(jí)輸送的方式解決。

由于正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)具有輸送濃度高，能耗小；輸送速度低，管道磨損輕，除彎管外的輸送管道可采用普通碳鋼管，節(jié)省投資；系統(tǒng)運(yùn)行可靠，可自動(dòng)程序控制，自動(dòng)化水平高；系統(tǒng)及設(shè)備成熟，檢修維護(hù)工作量較小等優(yōu)點(diǎn)，省煤器輸灰系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮采用正壓濃相氣力輸送方式。

2 不同設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析

目前國內(nèi)電廠省煤器除灰方式不盡相同，采用正壓濃相氣力除灰省煤器灰的輸送去向有如下幾個(gè)方案可供選擇。

（1）省煤器灰輸送至干渣倉。此方案適用于除渣系統(tǒng)采用干式除渣系統(tǒng)的工程，大中型燃煤電站干渣倉一般布置在鍋爐排渣口中心線鍋爐鋼架外側(cè)，省煤器至干渣倉間輸送距離較近，布置簡單，彎頭數(shù)量少，耗氣量較小，投資少。目前國內(nèi)采用此方案的電廠有蕪湖發(fā)電廠五期工程、華能荊門“上大壓小”熱電聯(lián)產(chǎn)新建工程、山西大唐運(yùn)城發(fā)電有限責(zé)任公司等，實(shí)踐證明運(yùn)行效果良好。

（2）省煤器出口煙道的灰斗串聯(lián)為獨(dú)立的省煤器單元，用1根輸送管輸送至粗灰?guī)?。采用此方案省煤器灰輸送系統(tǒng)可作為獨(dú)立的單元進(jìn)行控制，但由于省煤器灰粒較粗，灰粒輸送特性不良，需沿輸灰管道布置沿程補(bǔ)氣裝置，這種布置方式系統(tǒng)耗氣量大，輸送距離長，工程造價(jià)大；并且由于輸送距離長，輸送過程中灰速不斷加大，容易造成彎頭及管道磨損。目前，大唐寧德電廠、平頂山姚孟第二發(fā)電有限公司、遼寧清河發(fā)電有限責(zé)任公司等采用這一輸灰方式。

（3）省煤器輸灰管道并入電除塵一電場，共用1根灰管輸送至灰?guī)?，省煤器灰與除塵器一電場灰同步輸送，即一電場灰輸送時(shí)省煤器灰同時(shí)輸送。采用此方案可以將省煤器灰與除塵器一電場灰合并輸送至粗灰?guī)?，有利于干灰的綜合利用。但由于省煤器輸灰的管道垂直落差大，灰在下降管段重力作用下會(huì)導(dǎo)致灰堵塞在水平管與垂直管連接處，因此，需在省煤器輸灰管路上設(shè)置沿程補(bǔ)氣裝置防止堵管，但會(huì)增加一定的耗氣量。目前，浙江紹興濱海熱電廠、華能珞璜電廠、燕山湖發(fā)電廠等采用這一輸灰方式。

（4）省煤器出口煙道的灰輸送至除塵器入口煙道。采用此種輸送方式輸灰距離較近，管道垂直落差小，布置簡單，彎頭數(shù)量少，耗氣量較小，投資少；而且由于電除塵器入口煙道運(yùn)行工況下，為負(fù)壓狀態(tài)，輸送容易。為防止輸送過程中飛灰量過大造成飛灰在除塵器入口煙道內(nèi)沉積，系統(tǒng)宜采用“少量多次”的輸送模式，采用時(shí)間控制來代替料位計(jì)控制，這使被輸送到煙道的少量飛灰能夠被煙氣順利地帶到電除塵區(qū)。實(shí)踐證明，此系統(tǒng)簡潔、可靠，運(yùn)行效果良好。目前，華潤菏澤電廠、河南首陽山電廠、江蘇常熟電廠等采用這一輸灰方式。

3 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）倉泵進(jìn)料閥的選擇。大中型燃煤電站省煤器灰斗排出的灰溫度可達(dá)400℃左右，氣力輸送倉泵密封閥門選擇應(yīng)安全耐用，耐高溫、高壓的同時(shí)又要有很好的密封性，因?yàn)檫M(jìn)料閥的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。近年來應(yīng)用的閥門形式主要有水冷式圓頂閥、耐高溫圓頂閥、耐高溫陶瓷雙插板閥及擺動(dòng)式陶瓷閘板閥等［3-6］。

（2）倉泵安裝方式的選擇。因省煤器灰斗下安裝空間小，設(shè)備布置受限制，目前有不少電廠省煤器輸灰系統(tǒng)輸灰泵支裝在省煤器灰斗下檢修平臺(tái)上，膨脹節(jié)安裝在省煤器灰斗出口與輸灰泵進(jìn)料閥之間，熱態(tài)時(shí)省煤器灰斗向下膨脹，輸灰泵及平臺(tái)會(huì)承受較大的負(fù)荷，甚至輸灰泵殼體及進(jìn)料閥會(huì)被嚴(yán)重?fù)p壞。針對(duì)省煤器灰斗排灰的上述特性，省煤器輸灰倉泵宜采用小容積輸灰泵。該泵可吊裝在省煤器灰斗下，節(jié)約安裝空間，同時(shí)便于運(yùn)行檢修。

（3）設(shè)置沿程補(bǔ)氣裝置。省煤器灰屬于重力沉降灰，顆粒大、密度大、形狀不規(guī)則，另外，因省煤器灰管道垂直落差大，極易在輸灰管道中沉積，造成管道堵塞［7］。因此，在省煤器輸灰管道上設(shè)置沿程補(bǔ)氣裝置是必要的，這樣能將積聚的灰栓疏松，保持省煤器灰的順暢輸送。常用的沿程補(bǔ)氣方法有管外管伴吹濃相穩(wěn)定器和管中管雙套管紊流方案［8］，如圖1、圖2所示。

圖1 管外管伴吹濃度穩(wěn)定器方案

圖2 管中管雙套管紊流方案

（4）管道膨脹節(jié)的安裝及系統(tǒng)運(yùn)行模式。省煤器灰斗在熱態(tài)時(shí)膨脹量大，大型電站燃煤機(jī)組灰斗向下的膨脹量可達(dá)250mm以上，另外因省煤器灰量相對(duì)較少，一般占燃煤鍋爐總灰量的5%左右，因此省煤器輸灰系統(tǒng)可采用小容積泵“少量多次”的輸送模式，避免輸灰量過大造成堵管［9］。管道膨脹節(jié)宜選用鋼制波紋膨脹節(jié)，膨脹節(jié)可安裝在末端輸送泵出口水平輸灰管道上，用于吸收灰斗熱膨脹產(chǎn)生的位移。

4 結(jié)束語

通過以上分析得知，目前國內(nèi)大中型燃煤電站采用的省煤器氣力輸送方案在技術(shù)上均是可行的。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，省煤器氣力輸灰系統(tǒng)采用輸送至干渣倉或輸送至除塵器入口煙道的方式，具有輸送距離短、垂直落差小、彎頭數(shù)量少等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行效果良好，省煤器灰輸送系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)宜優(yōu)先考慮上述方案。當(dāng)采用省煤器灰與一電場灰合并輸送時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置沿程補(bǔ)氣裝置或其他防堵措施。如灰?guī)煳恢门c電廠主廠房距離較遠(yuǎn)，因省煤器灰易在輸送過程中沉積堵塞，且輸送距離過長，管道末端飛灰輸送速度不斷增大，管道閥門磨損嚴(yán)重，因此不宜采用省煤器灰直接輸送至灰?guī)斓姆桨浮?/p>

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