張惠群,馬嘎佳

(中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司，西安 710075)

除灰渣系統(tǒng)是電廠的關鍵組成部分，其經(jīng)濟和技術的合理性不僅影響鍋爐的正常使用和電廠的發(fā)電效率，還對周圍環(huán)境造成極大的影響[1]。隨著電廠規(guī)模的擴大和環(huán)境保護要求的日趨嚴格，燃煤電廠的除灰渣系統(tǒng)必須適應生產(chǎn)工藝和社會發(fā)展的要求。本文以越南廣寧一期2×300 MW電站工程項目為例，介紹除灰渣系統(tǒng)的設計和運行情況，并對除灰渣系統(tǒng)設計提出了優(yōu)化建議。

1 設計原始資料

1.1 工程簡介

越南廣寧電廠位于越南社會主義共和國廣寧省下龍灣市西北何慶坊，距河內(nèi)以東南約180 km。一、二期建設規(guī)模均為2×300 MW，是上海某公司海外工程總承包(engineering procurement construction，EPC)的第一個采用W火焰鍋爐的3×105kW等級的火電機組，工程同步建設石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置，并預留脫硝裝置空間，一、二期除灰渣系統(tǒng)完全相同，分別于2011年和2013年正式投產(chǎn)。

1.2 鍋爐燃煤量及煤、灰成分分析

該工程單臺鍋爐燃煤量在額定工況時為129.1 t/h，在鍋爐最大出力工況(boiler maximum conti-nuous rating,BMCR)時為145.0 t/h。煤質(zhì)分析見表1，灰成分分析見表2。

裝機容量為1×300 MW的機組燃用設計煤種，灰排放量為45.08 t/h，渣排放量為9.52 t/h，灰渣排放量為54.60 t/h。

2 除灰渣系統(tǒng)設計

2.1 除渣系統(tǒng)設計

除渣系統(tǒng)采用水力除渣系統(tǒng)，即鍋爐渣斗→水力噴射泵→灰渣漿池→灰場。鍋爐爐底渣經(jīng)冷卻、碎渣后儲存在雙“V”型渣斗中，定期由水力噴射泵輸送至灰渣漿池。每臺機組設置1個雙“V”型渣斗，有效容積為140 m3，每個“V”型渣斗下設置1個液壓排渣門、1臺碎渣機、1臺水力噴射泵，噴射泵前、后各裝有1個氣動閥，用于切換2個“V”型渣斗。每臺機組設置1條輸渣管道，渣管從出口氣動閥下到地下渣管溝，渣管溝經(jīng)廠區(qū)至灰渣漿池。除渣系統(tǒng)采用就地控制、遠方程序控制、遠方手動控制3種運行方式。該系統(tǒng)每8 h運行一次，單臺機組每次排渣運行約1.15 h，2臺機組共排渣運行2.30 h；每臺機組的渣斗各有2個排渣口，同一時間只允許1個排渣口進行排渣作業(yè)，2臺機組按照順序依次排渣。

表1 煤質(zhì)分析

表2 灰成分分析 %

2.2 除灰系統(tǒng)設計

除灰系統(tǒng)采用負壓氣力輸送系統(tǒng)，從空氣預熱器(以下簡稱空預器)、省煤器和電除塵收集來的飛灰采用負壓系統(tǒng)輸送至灰?guī)欤規(guī)煜赂苫抑茲{輸送至灰渣漿池后再由灰渣泵與渣漿輪流輸送到灰場。除灰系統(tǒng)出力能夠滿足在16 h內(nèi)輸送鍋爐在設計煤種、BMCR工況下24 h所產(chǎn)生的灰量，每臺爐設置2套負壓氣力輸灰系統(tǒng)，每套輸灰系統(tǒng)出力為43 t/h。每臺爐省煤器下設置2個灰斗，空預器下設置6個灰斗，電除塵器下設置16個灰斗。每臺爐輸送系統(tǒng)分為6條輸送支路，電除塵器4條支路，省煤器1條支路，空預器1條支路，輸灰子系統(tǒng)“1A”由2條電除塵器支路和省煤器支路組成，子系統(tǒng)“1B”由另外2條電除塵器支路和空預器支路組成，“1A”和“1B”分別設置1根飛灰輸送母管，2根輸灰母管上設5個氣動切換閥，可使2根輸灰母管的飛灰進入對應灰?guī)焐系娜我粋€組合式過濾分離器。2臺爐共設2座混凝土灰?guī)欤睆?2 m，有效容積為2 500 m3，每座灰?guī)祉斣O置2套組合式過濾分離器。每臺爐設置3臺負壓風機，2運1備。為保證灰?guī)旌突叶穬?nèi)灰的流態(tài)性，保證輸灰通暢，2座灰?guī)煸O置3臺氣化風機，2運1備，電除塵器灰斗設置3臺氣化風機，2運1備，氣化風經(jīng)電加熱器加熱后進入氣化板或氣化槽。

負壓氣力輸送系統(tǒng)既能連續(xù)運行，又能定期運行，正常情況下每8 h運行一次，輸送按照灰斗依次運行，一個灰斗排空后進入下一個灰斗，所有灰斗排空后系統(tǒng)停運。除灰系統(tǒng)采用遠方程序控制、遠方手動控制兩種方式。

2.3 灰渣制漿系統(tǒng)設計

渣斗冷卻水系統(tǒng)為連續(xù)運行，每臺爐設置2臺除渣冷卻水泵，1運1備。每臺爐渣斗設置1個溢流水箱，溢流水通過水箱后流入溢流水池，溢流水池上設有2臺溢流水泵，將溢流水送至灰渣漿池。2臺爐共設置2臺沖渣水泵，1運1備。除渣冷卻水泵和溢流水泵為連續(xù)運行，沖渣水泵為定期運行。

除灰水池的水主要來自灰場回收水及除灰系統(tǒng)補充水。每座灰?guī)煜略O2套制漿系統(tǒng)，干灰經(jīng)水力混合器與水混合成高濃度灰漿后通過管道流至灰?guī)炫赃叺幕以?，每臺爐設有2臺制漿水泵，1運1備。2臺爐共設3臺灰渣輸送泵，1運2備?；以厣显O有2套灰漿攪拌器，1運1備。2臺爐設置1座灰渣池。每座灰?guī)爝€備有1套干灰卸料系統(tǒng)，并預留1套卸濕灰設備的位置?；以鼭{輸送系統(tǒng)為連續(xù)運行，灰?guī)熘茲{及水力除渣為不間斷交替運行，維持灰渣輸送系統(tǒng)連續(xù)運行。

3 除灰渣系統(tǒng)運行中存在的問題及解決措施

3.1 碎渣機腐蝕漏水

投產(chǎn)后，除灰渣系統(tǒng)總體運行良好、穩(wěn)定，但也存在一些問題。碎渣機在運行三個月后出現(xiàn)腐蝕泄漏問題，主要表現(xiàn)在以下三個方面：碎渣機的機殼不耐海水腐蝕，發(fā)生殼體及法蘭蝕穿現(xiàn)象，造成殼體漏水；碎渣機主軸的軸封不耐磨損及腐蝕，在軸封部位發(fā)生泄漏；碎渣機的碎渣齒板不耐磨損及腐蝕，使用壽命短。碎渣機腐蝕泄露見圖1。

圖1 碎渣機腐蝕泄漏

經(jīng)專家診斷碎渣機存在嚴重的質(zhì)量問題，提出解決方案更換全部碎渣機，并提出以下技術要求。

a.齒輥采取“漸開線分布式”，在橫截面上輥齒沿圓周呈漸開線分布，其突出優(yōu)點是對大塊焦渣適應能力強，不易卡死。

b.輥及齒板均采用高耐磨、耐海水腐蝕的合金鑄造，可靠性高，壽命長。

c.齒輥作成分片裝配，便于維修和更換。

d.輥軸與殼體兩端軸孔配合處設有“水封”法蘭，軸封采用水隔填料式密封結(jié)構(gòu)，設備密封性好。

e.碎渣機可連續(xù)工作，并設有可靠的安全保護系統(tǒng)，當渣塊卡塞時，能自動排除故障。

f.碎渣機材質(zhì)充分考慮冷卻水采用海水的工況，殼體、齒輥軸全部采用耐海水腐蝕材料，齒輥與鄂板采用高硬度鐵基耐磨合金材料，所有連接螺栓、螺母等均采用耐腐蝕不銹鋼材料。

更換后，系統(tǒng)運行基本正常。

3.2 灰渣漿池四個角出現(xiàn)灰渣沉積

為了防止灰渣沉積，灰渣漿池上方設置2臺攪拌器，但由于漿池過長，4個角不在攪拌的有效范圍內(nèi)，在漿池的4個角出現(xiàn)了灰渣堆積現(xiàn)象，電廠在漿池四周增設一圈噴嘴，增加擾動，目前未發(fā)生灰渣堆積現(xiàn)象。

3.3 除灰水池補水量不足

除灰系統(tǒng)用水主要來自灰場回用水，在運行初期由于灰場回用水泵房的施工尚未完成，回收水泵投入不穩(wěn)定，回收水量不足，造成灰渣漿池水量不足，灰渣泵不能連續(xù)運行，電廠水工專業(yè)增加了一路直徑273mm的水管至灰渣漿池，保證灰渣漿池的水位和灰渣漿泵的連續(xù)運行。

4 建議

根據(jù)目前廣寧電廠的設計和運行經(jīng)驗，提出以下建議。

a.從現(xiàn)場運行看，負壓氣力輸送系統(tǒng)運行基本正常，由此看出，布置設計中貫徹短而直的設計優(yōu)化原則是系統(tǒng)安全可靠運行的關鍵，灰?guī)鞈徒贾迷诔龎m器附近以減少輸送距離，降低輸送速度，減少磨損，延長設備及管道使用壽命。

b.除灰渣系統(tǒng)如果采用海水，在渣斗和碎渣機的技術規(guī)范書應對設備結(jié)構(gòu)及材質(zhì)作出詳細的技術要求，以保證除渣設備使用壽命達到機組安全運行的要求。

c.如干灰制漿系統(tǒng)為間斷運行，灰?guī)煜碌幕覞{管道應盡量減少彎頭，且避免出現(xiàn)上升段，可以避免制漿停運后的灰漿沉積在管道內(nèi)發(fā)生堵塞。

d.在系統(tǒng)水平衡設計中，應考慮灰場回收水初期無法回收而設計臨時過渡措施，供水系統(tǒng)應有足量的備用水源，供水管徑的選擇按照最不利工況的最大供水水量設計。

5 結(jié)束語

西北電力設計院有限公司承接眾多海外項目，大多數(shù)分布在東南亞地區(qū)，如越南、印度、巴基斯坦等地，這些地區(qū)的火電技術水平相對偏低，有的煤質(zhì)很差導致灰渣量很大，所以業(yè)主對除灰渣系統(tǒng)的要求也較復雜，而且多數(shù)要求按照國際標準設計，而除灰渣系統(tǒng)在國際上并無一個統(tǒng)一的標準，所以在設計時要與業(yè)主多溝通并達成共識，提出最優(yōu)的系統(tǒng)配置方案，以提高工程整體質(zhì)量和效益。