劉華山

摘要：#5、6爐除灰系統(tǒng)電除塵及省煤器飛灰采用正壓濃相雙套管輸送，整個(gè)除灰島統(tǒng)一成套供貨，投運(yùn)行以來(lái)省煤器及一電場(chǎng)A側(cè)頻繁出現(xiàn)灰斗下灰不暢、進(jìn)料閥卡、輸灰管道堵等故障，直接影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。通過(guò)對(duì)煤器輸灰管道及輸灰程序的技術(shù)改造，大大提高氣力除灰系統(tǒng)的輸灰可靠性和穩(wěn)定性。

Abstract： The ash removal system of # 5 and 6 furnaces and the economizer fly ash are conveyed by positive pressure dense phase double casing. The entire ash removal island is supplied in a complete set. Since the start of operation， the economizer and the A side of the electric field frequently appear failures such as ash blockage， feed valve jam， and ash transportation pipeline blockage， which directly affect the entire system operation. Through the technical transformation of the coal ash conveying pipeline and the ash conveying program， the ash conveying reliability and stability of the pneumatic ash removal system are greatly improved.

關(guān)健詞：省煤器;雙套管;堵塞

Key words： economizer;double casing;blockage

中圖分類號(hào)：TM621.73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）04-0144-05

1? 除灰系統(tǒng)概況

我公司三期工程為2臺(tái)660MW超超臨界燃煤機(jī)組，電除塵及省煤器飛灰采用正壓濃相雙套管輸送，每臺(tái)機(jī)組各設(shè)一套系統(tǒng)，將飛灰收集并氣力輸送至灰?guī)熨A存、轉(zhuǎn)運(yùn)。按粗細(xì)分排原則，省煤器和電除塵器一電場(chǎng)的干灰作為粗灰輸送至粗灰?guī)?，電除塵器二、三、四電場(chǎng)的灰作為細(xì)灰輸送至細(xì)灰?guī)臁Ｃ颗_(tái)爐配備的是雙室四電場(chǎng)靜電除塵器，除塵器效率不低于99.75%。每臺(tái)爐省煤器有6個(gè)灰斗，除塵器有4×8個(gè)灰斗，每個(gè)灰斗下設(shè)一臺(tái)發(fā)送罐。省煤器與一電場(chǎng)A側(cè)四只發(fā)送罐串聯(lián)為一個(gè)輸送單元，一電場(chǎng)B側(cè)四只發(fā)送罐為一個(gè)單元，二電場(chǎng)八只發(fā)送罐一分為二為兩個(gè)發(fā)送單元，三電場(chǎng)八只發(fā)送罐串聯(lián)為一個(gè)單元，四電場(chǎng)與三電場(chǎng)相同。每臺(tái)爐有三根通往灰?guī)斓妮敾夜艿?，一電?chǎng)兩個(gè)發(fā)送單元各一根，二、三、四電場(chǎng)公用一根，二電場(chǎng)發(fā)送單元與一電場(chǎng)發(fā)送單元可以通過(guò)切換閥有機(jī)結(jié)合，當(dāng)一電場(chǎng)輸送故障時(shí)，二電場(chǎng)輸送單元可以用一電場(chǎng)輸灰管道完成輸送。本期除塵器區(qū)域不設(shè)水力除灰，系統(tǒng)輸送用氣、儀表用氣由空壓機(jī)站統(tǒng)一供給。

因我廠輸灰距離較遠(yuǎn)，長(zhǎng)度達(dá)800m左右，采用耐磨性無(wú)縫鋼管輸送時(shí)，極易發(fā)生堵管現(xiàn)象，導(dǎo)致輸灰困難。故輸灰管道采用雙套管技術(shù)采用，同時(shí)為降低粉煤灰流速，輸送管道采取四級(jí)變徑。雙套管輸灰管道示意圖如圖1所示。

雙套管技術(shù)技術(shù)結(jié)構(gòu)原理：雙套管的結(jié)構(gòu)為大管套小管，即：在普通管道上部裝設(shè)有一直徑較小的內(nèi)管，內(nèi)管每隔一定的間距開(kāi)設(shè)有一特定的開(kāi)口。雙套管的原理建立在兩個(gè)基礎(chǔ)上。一是對(duì)于水平輸送管道，由于重力影響，氣固混合物在管道內(nèi)形成：管道上部氣多固少、管道下部固多氣少的狀態(tài)。二是對(duì)于水平輸送管道，當(dāng)發(fā)生堵管現(xiàn)象時(shí)，粉料首先在管道下壁開(kāi)始堆積，逐漸向上堆積到管道上壁，最終將管道完全堵死。

把雙套管作為輸灰管道應(yīng)用于氣力輸送的水平管道，可以有效的防止灰管堵塞，其防堵的機(jī)理就在于雙套管的特殊結(jié)構(gòu)。當(dāng)灰氣混合物在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)由于種種原因?qū)е赂苫以诠艿纼?nèi)部逐漸沉積導(dǎo)致堵管。當(dāng)管道內(nèi)的干灰開(kāi)始沉積將要堵管時(shí)，壓縮空氣會(huì)通過(guò)小管流過(guò)，經(jīng)過(guò)小管開(kāi)孔和節(jié)流孔板的作用，對(duì)堵塞的部分進(jìn)行擾動(dòng)，將沉積的干灰逐漸吹動(dòng)，從而避免將輸送管道堵死。

2? 省煤器輸灰現(xiàn)狀

2.1 輸灰管道堵塞

省煤器六只發(fā)送罐與一電場(chǎng)A側(cè)四只發(fā)送罐串聯(lián)為一個(gè)輸送單元，輸灰困難。為解決此類問(wèn)題，在省煤器與一電場(chǎng)之間的沿途管線上加裝補(bǔ)氣裝置、反抽裝置等設(shè)備，意在加強(qiáng)干灰堵管時(shí)的擾動(dòng)，提高輸灰效率。但效果不佳，特別是在高負(fù)荷階段，省煤器干灰量較大時(shí)，仍頻繁出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，嚴(yán)重影響氣力輸灰系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.2 輸灰管道磨損

由于輸灰堵管原因造成難度增加，需要更多的壓縮空氣推送，原有的濃相輸送變?yōu)橄∠噍斔停瑢?dǎo)致輸灰系統(tǒng)平均流速為15～20m/s，而設(shè)計(jì)平均流速為8-12m/s，故加速了管道的磨損。

2.3 輸灰閥門(mén)故障

因省煤器輸灰困難，導(dǎo)致灰斗內(nèi)煤灰不能及時(shí)輸送，灰斗內(nèi)積壓煤灰較多，故發(fā)送罐進(jìn)料閥打開(kāi)進(jìn)料時(shí)，煤灰在極短的時(shí)間內(nèi)充滿發(fā)送罐和進(jìn)料閥閥體腔室內(nèi)，導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)不到位和卡澀故障。同時(shí)因發(fā)送罐出口輸灰管道堵塞，造成輸灰壓力持續(xù)上升，易導(dǎo)致閥門(mén)的閥芯與閥板的密封面吹損，從而發(fā)生閥門(mén)損壞故障。

3? 省煤器輸灰道堵塞原因分析

3.1 省煤器輸灰管道的設(shè)計(jì)不夠科學(xué)

省煤器的六只發(fā)送罐與一電場(chǎng)A側(cè)四只發(fā)送罐串聯(lián)為一個(gè)輸送單元，一電場(chǎng)B側(cè)四只發(fā)送罐為一個(gè)單元。與一電場(chǎng)B側(cè)相比，其輸灰量明顯偏大，輸氣量明顯偏高，每小時(shí)的輸送頻率也明顯偏多。省煤器及各電場(chǎng)輸灰規(guī)范如表1所示。

鍋爐燃燒相應(yīng)煤種時(shí)，1×660MW機(jī)組灰量如表2所示。

從上述設(shè)計(jì)規(guī)范表中，從中可明顯發(fā)現(xiàn)，一電場(chǎng)A側(cè)與省煤器共用一根灰管的輸灰量顯著偏大，輸灰未端速度偏高。

3.2 省煤器煤灰粒徑偏大

因?yàn)槊嘿|(zhì)的性質(zhì)、鍋爐燃燒的特點(diǎn)以及燃燒工況的調(diào)整等，導(dǎo)致省煤器段粉煤灰的特性不穩(wěn)定，粉煤灰內(nèi)經(jīng)常伴有大顆粒、多孔隙的渣粒，而且比例較大，如圖5所示。粉煤灰一般以灰栓的形式輸送，而省煤器段粉煤灰中的渣粒重、孔隙多，灰栓難以形成，造成省煤器除灰系統(tǒng)輸送困難，經(jīng)常發(fā)生堵管現(xiàn)象，嚴(yán)重影響輸灰系統(tǒng)的正常排灰。

3.3 5號(hào)鍋爐省煤器氣力輸灰編制程序不合理

因省煤器與一電場(chǎng)A側(cè)為同一個(gè)輸灰發(fā)送單元，故省煤器與一電場(chǎng)A側(cè)的輸送編制程序是一致的。在輸灰自動(dòng)的程序中，當(dāng)一電場(chǎng)A側(cè)發(fā)送罐進(jìn)料發(fā)送輸灰時(shí)，省煤器同時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的程序。這樣一旦發(fā)生一電場(chǎng)A側(cè)輸灰不暢時(shí)，其輸灰氣源逆向進(jìn)入到省煤器輸灰管的出口側(cè)，進(jìn)一步加大了省煤器的輸灰阻力。如圖6所示。

3.4 輸送氣源壓力不穩(wěn)定

為了防止輸灰管道堵塞，行之有效的辦法就是增加進(jìn)氣量、補(bǔ)氣點(diǎn)，以增加管道內(nèi)煤灰的流速，但這樣一方面加速了輸灰管道的磨損，同時(shí)增加進(jìn)氣量，打破了整個(gè)空壓機(jī)供氣站的平衡，使輸灰氣源的壓力持續(xù)發(fā)生幅度較大的波動(dòng)，易發(fā)生輸灰管道內(nèi)的煤灰出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，其沉降灰量較多時(shí)，導(dǎo)致輸灰管道發(fā)生堵塞故障。故為保證輸送氣源壓力的穩(wěn)定，往往采取增開(kāi)空壓機(jī)的辦法不解決此類問(wèn)題，既不節(jié)能，更不經(jīng)濟(jì)。

4? 調(diào)整省煤器輸灰方式檢驗(yàn)輸灰狀態(tài)

在同工況下，通過(guò)“手動(dòng)”方式來(lái)試驗(yàn)省煤器與一電場(chǎng)A側(cè)輸灰發(fā)送單元的不同輸灰模式，驗(yàn)證輸灰管道堵塞的可能性。

4.1 模式一

停止省煤器發(fā)送罐進(jìn)料，關(guān)閉省煤器與一電場(chǎng)A側(cè)聯(lián)絡(luò)閥。此時(shí)一電場(chǎng)A側(cè)發(fā)送罐進(jìn)料250S后，進(jìn)行氣力輸灰。從PLC曲線上分析，此模式狀態(tài)下，輸灰順暢穩(wěn)定，出口輸灰母管出口壓力高值僅為0.25MPa，輸灰結(jié)束時(shí)間為5min，系統(tǒng)輸灰用氣壓力無(wú)波動(dòng)。如圖7所示。

4.2 模式二

停止一電場(chǎng)A側(cè)發(fā)送罐進(jìn)料，關(guān)閉一電場(chǎng)A側(cè)進(jìn)氣閥。此時(shí)省煤器發(fā)送罐進(jìn)料500S后，進(jìn)行氣力輸灰。從PLC曲線上分析，此模式狀態(tài)下，輸灰穩(wěn)定，出口輸灰母管出口壓力高值為0.35MPa，輸灰結(jié)束時(shí)間為4min，系統(tǒng)輸灰用氣壓力基本無(wú)波動(dòng)。

4.3 模式三

省煤器與一電場(chǎng)A側(cè)發(fā)送罐同時(shí)進(jìn)料。因省煤器煤灰粒徑較大，灰量較少，故發(fā)送罐進(jìn)料時(shí)間為10S，一電場(chǎng)A側(cè)發(fā)送罐進(jìn)料250S后，進(jìn)行氣力輸灰。從PLC曲線上分析，此模式狀態(tài)下，輸灰曲線波動(dòng)幅度大，出口輸灰母管出口壓力高值達(dá)0.55MPa，輸灰結(jié)束時(shí)間為8min，系統(tǒng)輸灰用氣壓力波動(dòng)大。結(jié)論：從三種模式的運(yùn)行方式可分析出，省煤器輸灰道堵塞的根本原因?yàn)槭∶浩髋c一電場(chǎng)A側(cè)為同一個(gè)輸灰發(fā)送單元同時(shí)發(fā)送時(shí)，因一電場(chǎng)A側(cè)輸灰量較大及省煤器煤灰粒徑偏大等綜合因素，導(dǎo)致其輸送用氣形成互相干擾、相互抵觸，無(wú)形中大大增加了輸灰的阻力，導(dǎo)致氣力輸灰困難。

5? 改造方案及可行性分析

方案一：切除一電場(chǎng)A側(cè)與省煤器輸灰聯(lián)絡(luò)管道，從省煤器出口管上單獨(dú)安裝一根管道至灰?guī)臁Ｔ摲桨缚梢源_保省煤器輸灰順暢，但改造費(fèi)用高，安裝管道長(zhǎng)約800m，施工費(fèi)高，材料及人工費(fèi)用達(dá)80萬(wàn)左右，故該方案不適宜。

方案二：調(diào)整一電場(chǎng)A側(cè)與省煤器輸灰方式，通過(guò)程序改造，將一電場(chǎng)A側(cè)與省煤器輸灰實(shí)施單獨(dú)運(yùn)行。該方案可以保證省煤器及一電場(chǎng)A側(cè)輸灰順暢。但當(dāng)省煤器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，由于省煤器煤灰粒徑較大，在長(zhǎng)距離的輸送狀況下，形成的灰栓對(duì)管道及彎頭的磨損呈幾何級(jí)的增長(zhǎng)。同時(shí)由于一電場(chǎng)A側(cè)與省煤器輸灰實(shí)施單獨(dú)運(yùn)行，共用一根灰管而又不能互相干涉，嚴(yán)重影響一電場(chǎng)A側(cè)的正常輸灰，特別是在機(jī)組高負(fù)荷的狀態(tài)下，其一電場(chǎng)的灰量倍增，如不及時(shí)輸送，勢(shì)必影響機(jī)組的安全運(yùn)行，故該方案不可取。

方案三：將省煤器發(fā)送罐內(nèi)煤灰直接發(fā)送至電除塵灰斗的入口煙道內(nèi)，通過(guò)引風(fēng)機(jī)的抽吸鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣的功能，將煤灰抽吸到電除塵一電場(chǎng)灰斗內(nèi)。因電除塵灰斗的入口煙道與省煤器距離較近，故該方案改造簡(jiǎn)單，布置管閥簡(jiǎn)易，投入費(fèi)用極低。但因鍋爐配燒經(jīng)濟(jì)煤種等原因，省煤器產(chǎn)生的煤灰比重較大，極易造成煙道堵塞。同時(shí)因機(jī)組負(fù)荷較低或鍋爐進(jìn)行深度調(diào)峰時(shí)，其引風(fēng)機(jī)抽吸鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣的功能將大大降低，也易發(fā)生煤灰堵塞煙道現(xiàn)象，存在安全隱患，故該方案不可行。

方案四：將省煤器發(fā)送罐內(nèi)煤灰直接發(fā)送至電除塵灰斗的入口擴(kuò)錐處。省煤器輸灰系統(tǒng)灰量占總灰量的5%左右，而且大部份是粗灰，如果將省煤器發(fā)送罐內(nèi)煤灰直接發(fā)送至電除塵灰斗的入口擴(kuò)錐處，可通過(guò)擴(kuò)錐的坡度及粗灰的自重作用，直接進(jìn)入到電除塵灰斗內(nèi)，灰斗的入口擴(kuò)錐處不存在集灰、堆灰及堵塞現(xiàn)象。

同時(shí)，對(duì)電除塵出口的煙塵排放是否超標(biāo)進(jìn)行了核算，省煤器內(nèi)煤灰進(jìn)入到電除塵灰斗的入口擴(kuò)錐處時(shí)，大部份煤灰進(jìn)入除塵器一電場(chǎng)，即使有少量進(jìn)入袋區(qū)，由于袋區(qū)采用定阻、定時(shí)清灰，因此只會(huì)適當(dāng)增加清灰頻率，不會(huì)導(dǎo)致排放提高。其次，從煙氣量來(lái)說(shuō)，進(jìn)入除塵器的煙氣量在1000m3/h以下，相對(duì)除塵器4000000m3/h煙氣量，不到千分之一，所以對(duì)除塵器出口的煙塵排放幾乎不產(chǎn)生影響。故此方案安全可靠，技改難度小，費(fèi)用也相對(duì)較低，完全可以實(shí)施改造。

6? 改造實(shí)施

①因省煤器煤灰粒徑較大，易發(fā)生管道磨損導(dǎo)致煤灰泄漏，影響環(huán)保問(wèn)題的發(fā)生，故保留了原有的省煤器輸灰管閥，以作為省煤器輸灰的備用。同時(shí)單獨(dú)接入一根輸灰管道至電除塵灰斗的入口擴(kuò)錐處。

②新安裝的輸灰管道仍然采用雙套管技術(shù)，管壁厚度δ10mm，輸送距離約40m。彎頭采用雙金屬背包式耐磨彎頭技術(shù)，保證管道通徑為125mm，制作時(shí)，整體鑄造高鉻合金耐磨彎頭，外包10mm無(wú)縫鋼板。鑄造的高鉻合金耐磨彎頭內(nèi)彎壁厚18mm、外彎壁厚25mm;彎頭兩端順延鑄造300mm耐磨直管段，管道兩端另加L=100（Φ145*10）的焊接碳鋼直段，有效防止了彎頭的磨損問(wèn)題。

③為及時(shí)檢測(cè)省煤器的輸灰狀態(tài)和壓力變化，在省煤器倉(cāng)泵進(jìn)氣側(cè)和出口側(cè)分別安裝了壓力變送器，并將輸灰壓力信號(hào)傳送到PLC，以便于運(yùn)控人員及時(shí)把握輸灰狀況，并根據(jù)運(yùn)行曲線圖作出相應(yīng)的調(diào)整和調(diào)控。

④因原有的輸灰程序是一電場(chǎng)A側(cè)與省煤器同一輸灰發(fā)送單元，故需對(duì)省煤器氣力輸灰程序作為一個(gè)獨(dú)立的單元進(jìn)行編程。

1）保留5號(hào)鍋爐省煤器與一電場(chǎng)A側(cè)原有氣力輸灰程序的基礎(chǔ)上，對(duì)省煤器新增一套獨(dú)立的輸灰程序，其程控方式可類似于其它電場(chǎng)的氣力輸灰程序形式。

2）在省煤器倉(cāng)進(jìn)氣總閥后增加一只壓力變送器，并將輸送壓力傳送到進(jìn)PLC畫(huà)面，作為輸灰啟動(dòng)壓力設(shè)置需要。

3）在省煤器氣力輸灰出料閥后增加一只壓力變送器，并將輸送壓力傳送到進(jìn)PLC畫(huà)面，作為輸灰結(jié)束時(shí)壓力判斷。

4）因省煤器灰量相對(duì)較少，其輸送頻次需根據(jù)煤種、負(fù)荷狀況、深度調(diào)峰需求等情況而定，故增設(shè)了省煤器氣力輸灰循環(huán)間隔周期時(shí)間設(shè)定。

⑤省煤器氣力輸灰程序如下：

1）打開(kāi)發(fā)送罐氣控進(jìn)料閥，開(kāi)始進(jìn)料。

2）發(fā)送罐料位信號(hào)到（或定時(shí)），發(fā)送罐進(jìn)灰閥關(guān)閉。

3）當(dāng)輸灰壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)氣動(dòng)出料閥，打開(kāi)氣控進(jìn)氣閥和氣控補(bǔ)氣閥，輸送空氣導(dǎo)入發(fā)送罐，開(kāi)始進(jìn)行輸送。

4）當(dāng)管道的輸送壓力下降至設(shè)定壓力（一般為0.05

MPa，可調(diào)整設(shè)定）時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣閥和補(bǔ)氣閥，至此輸送過(guò)程結(jié)束。

5）輸灰結(jié)束后，按系統(tǒng)設(shè)定的等待時(shí)間后再進(jìn)入下一次循環(huán)。

7? 效果分析

安全性：保證了一電場(chǎng)及省煤器的正常輸灰，有效防止了一電場(chǎng)A側(cè)及省煤器灰斗出現(xiàn)干灰積堆現(xiàn)象。同時(shí)因改造后其省煤器輸灰距離短、輸送能力強(qiáng)的特點(diǎn)，確保了機(jī)組迎峰度夏等特殊時(shí)段機(jī)組負(fù)荷高、摻燒經(jīng)濟(jì)煤種等原因造成的干灰粒徑大、干灰灰量多時(shí)，仍可保證輸灰系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

經(jīng)濟(jì)性：改造前，為穩(wěn)定機(jī)組儀用氣壓力和輸灰系統(tǒng)的正常運(yùn)行，空壓機(jī)正常投運(yùn)為五臺(tái)。改造后，四臺(tái)空壓機(jī)即可保證機(jī)組的正常耗氣需求，年節(jié)電達(dá)90多萬(wàn)元，節(jié)能效益明顯。同時(shí)，因輸灰壓力低，輸灰管道的磨損率大大降低，管道、彎頭使用壽命將提高一倍以上，經(jīng)濟(jì)效益突出。

8? 結(jié)束語(yǔ)

氣力除灰系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接影響著機(jī)組的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)可造成機(jī)組停運(yùn)?；叶贩e灰、輸灰管堵塞是一個(gè)工況較復(fù)雜的系統(tǒng)，經(jīng)常會(huì)牽一處而動(dòng)全身，往往也是眾多因素的積累?，F(xiàn)在各電廠都在積極研究、學(xué)習(xí)、運(yùn)用除灰技術(shù)，并大步向設(shè)備自動(dòng)化、合理化、簡(jiǎn)單化、智能化發(fā)展。因此，除灰系統(tǒng)的日常維護(hù)更應(yīng)關(guān)注多方面的變化，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诩訌?qiáng)設(shè)備管理和技術(shù)改造，確保氣力除灰系統(tǒng)正常運(yùn)行的。隨著除灰工藝的深入認(rèn)識(shí)、研究、運(yùn)行優(yōu)化和改進(jìn)，相信除灰系統(tǒng)工藝會(huì)有更加廣闊的前景。

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