伊象武

(華電福建電力工程有限公司，福建 福州 350001)

0 引言

不論機組大小、煤質(zhì)好壞，傳統(tǒng)的氣力輸灰包括雙套管、柱塞式、栓柱式、稀相等都容易發(fā)生堵管。傳統(tǒng)濃相輸灰系統(tǒng)一旦堵管，造成除塵器灰斗滿溢引起電除塵極板短路，電除塵無法正常投運，排放超標、嚴重時造成環(huán)保違法行為，甚至機組被迫降負荷、停機，造成重大損失；灰斗大量積灰還可能導致除塵器坍塌；輸送系統(tǒng)流速高，造成彎頭磨損，嚴重污染周邊環(huán)境。

某電廠雙套管濃相氣力輸灰系統(tǒng)在運行中存在輸灰系統(tǒng)磨損嚴重、內(nèi)套管脫落等問題[1]。某電廠660 MW機組采取調(diào)整輸灰邏輯、進料時間、輸灰間隔和調(diào)整氣化風溫度等手段，解決省煤器和除塵器輸灰系統(tǒng)堵灰問題[2]。某電廠對300 MW機組進行先導栓塞式輸灰系統(tǒng)技術(shù)改造，解決了常規(guī)輸灰系統(tǒng)存在的耗氣量大、管道磨損嚴重、檢修點多等技術(shù)問題[3]。

某燃煤發(fā)電公司對鍋爐傳統(tǒng)濃相輸灰系統(tǒng)進行了先導式輸灰技術(shù)改造，將電除塵一電場及省煤器下灰斗輸灰系統(tǒng)的輸灰管道改造成先導式輸灰管道，安裝了伴氣管道和先導閥，并對輸灰控制系統(tǒng)進行優(yōu)化升級，全面提升輸灰能力，解決堵管問題，并且改造后單位輸灰耗氣量比改造前降低50%以上。

相比來說，先導式輸灰技術(shù)具有降低輸送氣源壓力、能耗低，輸送流速低、降低輸送管道磨損，適應物料顆粒度能力強，輸送可靠性高、效率高等優(yōu)點。

1 概況

1.1 設備概況

某電廠2×600MW超臨界燃煤機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責任公司生產(chǎn)的HG-1913/25.4-YM3型超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐，電除塵器為福建龍凈環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)的2BE459/2-4/38+3×34/400+3×450/15/3×4+6×4-G型雙列雙室四電場電除塵器。電除塵及省煤器下灰斗輸灰系統(tǒng)的輸灰壓縮空氣系統(tǒng)配置4臺60.2m3/min、0.75MPa的英格索蘭公司生產(chǎn)的螺桿空壓機及4臺80m3/min的杭州東平氣源凈化設備有限公司生產(chǎn)的冷凍式干燥機。

氣力輸灰系統(tǒng)由電除塵輸灰系統(tǒng)+省煤器下灰斗輸灰系統(tǒng)組成，采用正壓濃相輸送方式。

電除塵輸灰系統(tǒng)共有32個灰斗，每個電場8個灰斗。一電場灰斗下共安裝8臺45/8/6型 MD泵，分AB(4+4)兩列，分別通過一條DN150的輸灰管道輸送到灰?guī)欤⑼ㄟ^灰?guī)鞄祉斍袚Q閥將灰切入1號粗灰?guī)旎?號粗灰?guī)臁?/p>

省煤器下灰斗系統(tǒng)每臺爐出力不小于5t/h，配置6臺倉泵，分AB(3+3)兩列用DN100輸灰管。其中，1號爐輸灰系統(tǒng)采用山東冠中電力除灰設備制造有限公司生產(chǎn)的設備，AB列通過管路切換閥切換共用一條輸灰管路直接送至1號、2號粗灰?guī)?，倉泵總?cè)莘e0.5m3，系統(tǒng)運行所需輸灰壓縮空氣平均耗氣量為8.3Nm3/min；2號爐輸灰系統(tǒng)采用克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司生產(chǎn)的設備，AB列輸灰管路分別并入電除塵一電場AB側(cè)輸灰管路出口，與一電場的灰進行混合，同時輸送到1號粗灰?guī)旎?號粗灰?guī)?，倉泵型號為6.0E/8/4型AV泵，系統(tǒng)運行所需輸灰壓縮空氣平均耗氣量為10Nm3/min。

1.2 設計灰量分析

為了保證故障檢修期間累積的飛灰能夠可靠輸出，輸灰系統(tǒng)的出力按設計煤種總排灰量的225%(校核煤種的120%)進行設計[4]。電除塵為雙室四電場電氣除塵器，每臺爐32個灰斗，除塵效率≥99.7%。現(xiàn)役氣力除灰系統(tǒng)最遠輸送距離約400m，輸送末速控制在18m/s以下，灰氣比大于30kg/kg。

表1 鍋爐灰渣量設計參數(shù)

2 技術(shù)改造概況

2.1 省煤器下灰斗輸灰系統(tǒng)改造

AB列3+3臺倉泵由并聯(lián)運行改為串聯(lián)運行，拆除原AB列輸灰系統(tǒng)至電除塵一電場AB輸灰系統(tǒng)的管道設備，新增一條至灰?guī)斓腄N150的輸灰管道及其附屬管閥，作為一個獨立的控制單元。新增至灰?guī)斓妮敾夜苈愤M入1號粗灰?guī)??；規(guī)旖涌谕两ú糠直仨毑捎梅浪幚?。保留第一臺倉泵的輸灰主進氣，其他進氣取消拆除，倉泵及輸灰管路的輸灰用氣采用先導栓塞式高效節(jié)氣配氣方案。輸灰用氣從雜用氣母管改到2號鍋爐電除塵輸灰用氣母管。

2.2 電除塵一電場輸灰系統(tǒng)改造

一電場AB列4臺倉泵保持原串聯(lián)運行方式，各倉泵之間的輸灰管道更換成無流化內(nèi)管的新管道(按DN 200mm規(guī)格設計)，每列作為獨立的一個控制單元。只保留第一臺倉泵的輸灰主進氣，其他進氣取消拆除，倉泵及輸灰管路的輸灰用氣采用先導栓塞式高效節(jié)氣配氣方案。

2.3 先導式輸灰系統(tǒng)

先導閥輸灰技術(shù)原則上要明顯有別于傳統(tǒng)輸灰技術(shù)，先導式自動成栓閥須為智能型全機械結(jié)構(gòu)，能自動感知灰量滿管，不得有電磁控制元件，動作準確，使用壽命長8年，無易損件，可以智能感知輸灰管道內(nèi)的壓力，當達到設定開啟壓力后，可以智能開啟對輸灰管道進行補氣，低于設定值后自動關(guān)閉停止補氣，無須程序控制，每個自動成栓閥都可以自主獨立工作。

每個控制單元中沿輸灰管線布置伴氣管道，單元間伴氣管道獨立控制。在伴氣管道和輸灰管道之間，依據(jù)先導系統(tǒng)布置原則，間隔1.5～4.5m加裝一套先導閥系統(tǒng)。每條先導式自動成栓閥伴氣管道都安裝有入口手動隔離閥，入口氣動隔離閥，末端手動排污閥，詳見圖1。

圖1 先導式輸灰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

表2 先導閥體技術(shù)參數(shù)

3 節(jié)能耗氣量計算

3.1 一電場灰量計算

S一電場=V×A%×85%×80%

式中，S一電場為一電場灰量，單位為t/h；V為入爐混摻煤量，單位為t/h；A為入爐摻混煤灰分，單位為%。

飛灰占灰渣比例按85%，一電場收塵比例按80%。

3.2 省煤器灰量計算

S省煤器=V×A%×85%×5%

式中，S省煤器為省煤器灰量，單位為t/h；省煤器收塵比例按5%。

3.3 單位耗氣量Q

Q=M/S

式中，M為電場或省煤器平均小時耗氣量；S為電場或省煤器灰量。

3.4 節(jié)能量分析

為評價輸灰系統(tǒng)改造節(jié)能效果，本文開展鍋爐除塵器一電場、省煤器輸灰系統(tǒng)改造前后對比試驗。省煤器壓縮空氣入口、一電場壓縮空氣入口輸灰母管處都裝有相同的智能熱質(zhì)式流量計，流量計出廠前已經(jīng)過校準并調(diào)零，流量計示值準確。經(jīng)試驗各方認可后，作為試驗數(shù)據(jù)的來源。

對比試驗前后結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機組負荷和運行煤種和摻配比例基本一致，記錄熱質(zhì)式流量計的空氣耗量累積值，合計各自的耗氣量并對比其單位耗氣量節(jié)氣率。根據(jù)試驗時間段內(nèi)流量連續(xù)計的耗氣量累積值的差值進行計算單位平均耗氣量。試驗結(jié)果見表3、表4和圖2。

表3 鍋爐-電場輸灰系統(tǒng)性能試驗數(shù)據(jù)

表4 鍋爐省煤器輸灰系統(tǒng)性能試驗數(shù)據(jù)

從表3、表4可以看出，先導式輸灰系統(tǒng)輸送能力強，循環(huán)周期時間比傳統(tǒng)濃相式輸灰系統(tǒng)能提高5～6倍，盡管單次輸送用氣量有增加，但總體上改造后節(jié)氣率能夠達到60%以上，特別是灰量少的省煤器輸灰系統(tǒng)節(jié)能效果更明顯。

改造前，傳統(tǒng)輸灰系統(tǒng)循環(huán)周期短，啟停頻次高，改造后輸灰頻次明顯減少，詳見圖3～圖6。

(a)一電場輸灰系統(tǒng)改造前后單位耗氣量對比 (b)省煤器輸灰系統(tǒng)改造前后單位耗氣量對比

圖5 省煤器輸灰系統(tǒng)改造前性能試驗主要參數(shù)過程曲線

圖6 省煤器輸灰系統(tǒng)改造后性能驗收試驗主要參數(shù)過程曲線

鍋爐一電場輸灰系統(tǒng)改造后輸灰能力特性試驗期間，機組負荷穩(wěn)定、燃煤量基本平穩(wěn)如圖7所示。一電場輸灰系統(tǒng)停運2h恢復后，在前3個輸灰周期內(nèi)輸灰壓力峰值有一定上升，持續(xù)時間1h左右，之后趨于正常，接近停運輸灰系統(tǒng)之前狀況。運行期間平均入爐煤量241.1t/h，平均灰分7.91%，停運期間和恢復輸送正常一共3h，積累灰量為38.90t。

圖7 鍋爐輸灰系統(tǒng)改造后輸灰能力特性試驗主要參數(shù)過程曲線

4 結(jié)論

鍋爐一電場、省煤器輸灰系統(tǒng)改造后，單位耗氣量分別降低63.97%、71.23%，節(jié)能經(jīng)濟效益明顯。輸灰頻次降低也提高了氣動閥門等設備的壽命，減少維修工作量。改造后的先導式輸灰技術(shù)具有降低輸送氣源壓力、能耗低，輸送流速低、降低輸送管道磨損，適應物料顆粒度能力強、輸送可靠性高、效率高等優(yōu)點，全面提升了輸灰能力，解決輸灰管道堵管問題。