1000MW機(jī)組灰斗積灰輸灰不暢原因分析及應(yīng)對(duì)措施

呂新鋒,羅韶輝,尤艷旭

(1.神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司B廠,浙江寧海 315612; 2.克萊德貝爾格曼物料輸送有限公司,北京 100035)

1000MW機(jī)組灰斗積灰輸灰不暢原因分析及應(yīng)對(duì)措施

Cause analysis of 1000MW unit ash bucket fouling&ash conveying difficulty and its countermeasures

呂新鋒1,羅韶輝1,尤艷旭2

(1.神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司B廠,浙江寧海 315612; 2.克萊德貝爾格曼物料輸送有限公司,北京 100035)

介紹了國(guó)內(nèi)百萬超臨界機(jī)組電除塵器灰斗積灰以及濃相氣力輸送系統(tǒng)輸灰管道不暢的原因。針對(duì)其較嚴(yán)重的故障給出了具體詳盡的解決方案,并給出了如何來避免此類故障發(fā)生的各種應(yīng)對(duì)措施,以及在監(jiān)視巡檢中應(yīng)掌握的措施,為百萬火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行實(shí)踐提供參考。

灰斗;積灰;氣力輸送;措施

1 系統(tǒng)概況

1.1 輸灰系統(tǒng)

電廠1000MW超臨界機(jī)組輸灰系統(tǒng)每爐配2臺(tái)三室四電場(chǎng)除塵器,按每電場(chǎng)12個(gè)灰斗設(shè)計(jì),每爐共48個(gè)灰斗。電除塵器一、二電場(chǎng)輸灰器型號(hào)為45/8/6 MD,三、四電場(chǎng)輸灰器型號(hào)為6/8/5MD。一、二電場(chǎng)A、B兩側(cè)灰斗下方各布置6臺(tái)MD輸灰器串聯(lián)運(yùn)行,合用一根輸灰管送入灰?guī)?三、四電場(chǎng)A側(cè)灰斗下方各布置6臺(tái)MD輸灰器串聯(lián)運(yùn)行,合并后與三、四電場(chǎng)B側(cè)合用一根管道送入灰?guī)??？疹A(yù)器進(jìn)口灰斗下布置4臺(tái)AV輸灰器,單獨(dú)用一根管道送入灰?guī)臁?/p>

1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

系統(tǒng)輸送距離為480m,其中,水平段450m,垂直段30m。每臺(tái)輸灰器輸灰能力為65 t/h,保證除塵效率≥99.4%。省煤器入口飛灰溫度為200℃,電除塵器入口飛灰溫度為350℃。飛灰為干灰,堆積密度為750 kg/m3,粒徑分布為90%的粒徑<130～270μm,10%的粒徑<6～15μm。煤質(zhì)分析見表1,輸灰器設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表1 煤質(zhì)分析

表2 輸灰器設(shè)計(jì)參數(shù)

2 設(shè)備運(yùn)行故障

2009年11月10日16∶00時(shí),電除塵器A側(cè)一電場(chǎng)3號(hào)灰斗出現(xiàn)高料位;24∶00時(shí),A側(cè)一電場(chǎng)6號(hào)灰斗出現(xiàn)高料位,二電場(chǎng)6號(hào)灰斗出現(xiàn)高料位。運(yùn)行人員盡快調(diào)整電除塵器參數(shù)以及加大輸灰力度。檢查結(jié)果表明,在高料位未出現(xiàn)前,已經(jīng)出現(xiàn)輸灰不暢的跡象。輸送量小于實(shí)際收集灰量工況下,電除塵電場(chǎng)對(duì)應(yīng)下灰斗出現(xiàn)高料位后,相應(yīng)的電場(chǎng)因陰陽(yáng)極之間灰堆搭橋短路,輸出短路跳閘,電場(chǎng)停運(yùn)后灰斗內(nèi)收集干灰是自然沉降的粒徑粗、比重大的灰粒。

3 人工排堵放灰

灰斗出現(xiàn)多個(gè)高料位,且在輸灰過程中發(fā)現(xiàn)管道堵塞嚴(yán)重。經(jīng)人工拆管檢查發(fā)現(xiàn),輸灰器管道內(nèi)的輔助吹氣小銅管上的節(jié)流孔板存在堵塞。由于灰斗內(nèi)部搭橋以及輸灰器排氣管法蘭堵塞,致使灰斗下灰不暢。人工拆管處理需要時(shí)間,然而機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行,在緊急情況下,只能采取人工放灰加輸通管道排灰。人工排堵時(shí)需注意以下幾點(diǎn):

(1)當(dāng)一組輸灰器在一次輸送循環(huán)中,進(jìn)料完成,處在送灰階段;系統(tǒng)輸送壓力(主輸灰器壓力變送器輸出數(shù)值)到達(dá)高位,所有輸送進(jìn)氣閥均已經(jīng)關(guān)閉;此時(shí)系統(tǒng)壓力不下降或下降很慢(每秒下降0.01MPa左右甚至更少),輸灰器管道被堵。

(2)排堵操作次序?yàn)?確認(rèn)堵管后,首先在控制畫面點(diǎn)選停止;然后人工到達(dá)輸灰器現(xiàn)場(chǎng),關(guān)閉主輸灰器前端的輸送手動(dòng)進(jìn)氣閥,開啟出口輸灰器后的手動(dòng)排堵球閥。此時(shí),管道內(nèi)的壓縮空氣會(huì)將管內(nèi)灰送回出口輸灰器上方的灰斗,管內(nèi)壓力迅速下降,直至零壓力,即認(rèn)為管道疏通完成。關(guān)閉手動(dòng)排堵閥(關(guān)閉手動(dòng)排堵閥注意,手動(dòng)排堵閥一定關(guān)到位,不得有未關(guān)嚴(yán),造成漏氣的現(xiàn)象,以免閥門損壞),開啟手動(dòng)進(jìn)氣閥。

(3)管道疏通完成后,在控制畫面點(diǎn)選吹掃,檢查管道內(nèi)有無堵塞;如果壓力能很快降到空吹壓力(一般為0.02MPa)以下,則認(rèn)為管道疏通完畢,正常啟動(dòng)輸送循環(huán)。

(4)如果吹掃時(shí)系統(tǒng)壓力下降緩慢,則表明管道仍然堵塞。重復(fù)進(jìn)行上述2、3的排堵次序,直至管道徹底疏通。

(5)恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí),最好先將落灰時(shí)間縮短30%左右,經(jīng)過幾個(gè)正常循環(huán)后,再逐漸將落灰時(shí)間增加到正常時(shí)間,以檢查是否時(shí)間設(shè)定有不合理之處。在逐漸增加時(shí)間的過程中,發(fā)現(xiàn)輸送不正常,有堵塞現(xiàn)象,采用“進(jìn)一秒,退兩秒”的辦法,逐漸找到合理的落灰時(shí)間。

4 故障原因分析

4.1 燃煤煤質(zhì)的變化

除灰系統(tǒng)輸送的是飛灰,也就是電除塵吸附并通過振打落入灰斗的部分,含少量沉降灰。不利于輸送的主要有以下幾種特性的灰:

(1)沉降灰。由于自身重量問題直接下落到灰斗中,這部分灰密度大,在相同體積時(shí)顆粒相對(duì)較大。難以正常氣量、配氣輸送。

(2)油灰。當(dāng)鍋爐采取油煤混燒工況時(shí),少量沒有燃燒充分的細(xì)微油顆粒與灰顆?；旌?造成油灰,其流動(dòng)性差。

(3)含炭量高的灰。鍋爐燃燒在調(diào)整階段時(shí)煤粉有可能會(huì)出現(xiàn)燃燒不充分的情況,造成灰含炭量高密度大,流動(dòng)性差。

可以看出,以上不利于輸送的灰通常出現(xiàn)在鍋爐點(diǎn)爐階段,因此需要運(yùn)行檢修人員嚴(yán)密注意運(yùn)行狀態(tài),出現(xiàn)問題要盡快解決。灰斗積灰前入爐煤質(zhì)分析見表3。

表3 灰斗積灰前入爐煤質(zhì)分析

除塵器設(shè)計(jì)煤種排灰量為24.85 t/h,校核煤種灰量為49.95 t/h。從表3燃煤的情況來看,是優(yōu)于設(shè)計(jì)煤種的。因此,排除由于燃燒煤種的變化帶來的積灰與輸灰不暢的原因。但在鍋爐點(diǎn)爐階段若未及時(shí)處理此落灰,也會(huì)在灰斗以及輸灰管道造成掛壁,長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成積灰與不暢?；伊囟鹊挠绊?灰斗加熱裝置出現(xiàn)故障,使灰的溫度下降、粘性增大,輕則使輸送阻力增加,堵管的幾率增大,重則導(dǎo)致灰粒結(jié)塊堵塞。

表4 輸灰器孔板參數(shù)

4.2 輸灰管道灰氣流化

灰的流化是指利用壓縮空氣將灰吹散開,并形成一定的氣灰比,氣灰以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)。對(duì)于某一粒度的灰,氣灰比有一個(gè)最佳值,這個(gè)值既能保證將灰輸送出去,又能保證用氣量最少。因此,當(dāng)氣灰比高于最佳值時(shí),灰也能夠被輸送出去,但是用氣量大,灰在輸灰管道里流速高,而灰的流速越高,灰對(duì)管道的磨損也就越嚴(yán)重?！皾庀唷睔饬Τ业哪康闹痪褪菧p小灰的輸送速度。當(dāng)氣灰比低于最佳值時(shí),灰的流動(dòng)性相對(duì)差,灰容易在輸灰管道里沉積,出現(xiàn)輸灰管道堵塞現(xiàn)象。

該電廠1000MW機(jī)組輸灰系統(tǒng)配置的氣灰比為27.5∶1。在氣力除灰過程中,灰是通過其重力落入輸灰器,各部位的氣量控制是通過節(jié)流孔板的孔數(shù)以及孔徑來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于除灰系統(tǒng),節(jié)流孔板的孔數(shù)在一范圍內(nèi)(表4)。

每個(gè)節(jié)流孔板的孔數(shù)并不是一定的,需要根據(jù)輸灰的情況進(jìn)行調(diào)整。由于節(jié)流孔板數(shù)量比較多,所以節(jié)流孔的調(diào)整顯得比較復(fù)雜。節(jié)流孔的配置不同,輸灰的效果會(huì)有明顯的差別,因此,灰的流化是否適合是氣力除灰的關(guān)鍵技術(shù),也是我們根據(jù)燃煤情況做出調(diào)整時(shí)需要考慮的重要因素。

流化管的作用是使灰和空氣良好地混合,使灰處于漂浮流化狀態(tài),達(dá)到氣一灰均勻混合的目的,使單位體積濃度接近平均值。如流化管泄漏,將造成空氣耗量增大,氣少灰多,使灰不能完全流化而部分沉積,導(dǎo)致管道流通面積減少,進(jìn)而造成堵管。

4.3 輸送空氣品質(zhì)的變化

輸送氣是氣力除灰的原動(dòng)力,其品質(zhì)直接影響著氣力除灰的正常運(yùn)行。為了保證輸灰系統(tǒng)正常運(yùn)行,對(duì)壓縮空氣的要求如下:輸送空氣壓力露點(diǎn)溫度為+2℃,空壓機(jī)運(yùn)行壓力0.7MPa;控制壓縮空氣壓力不小于0.6MPa,壓力露點(diǎn)溫度-20℃;運(yùn)行條件,輸灰器輸送供氣壓力大于0.55MPa。

在輸灰器送灰過程中,當(dāng)壓力低于0.55MPa時(shí),會(huì)出現(xiàn)兩種情況,一是輸灰管道容易發(fā)生堵塞,輸灰器輸送不出去飛灰;二是輸灰時(shí)間增長(zhǎng),若輸灰器輸送完輸灰器內(nèi)的灰時(shí),壓縮空氣壓力尚未達(dá)到0.55MPa,循環(huán)將會(huì)停滯,輸灰器不再進(jìn)料,等到壓縮空氣壓力升到0.55MPa后,輸灰器再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)周期。

輸灰用氣的凈化程度,對(duì)氣力除灰影響也很大。壓縮空氣中含有大量的水,首先水分影響灰的流化;其次大量的水分,帶到灰?guī)?經(jīng)過常時(shí)間后,引起灰板結(jié),灰的流動(dòng)性會(huì)更差,又直接影響灰?guī)斓男痘摇＝o生產(chǎn)帶來一連串的反應(yīng),使整個(gè)除塵輸灰系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán)狀態(tài)。

節(jié)流孔板的孔比較小,孔的直徑為3mm,壓縮空氣中的冷凝水,往往會(huì)在節(jié)流孔板處聚集。當(dāng)氣溫低于0℃時(shí),冷凝水結(jié)成冰,堵塞節(jié)流孔板,嚴(yán)重影響氣力除灰的正常運(yùn)行。在氣力除灰的過程中,由于節(jié)流孔板的配置很難達(dá)到最理想的狀態(tài),當(dāng)逆止閥關(guān)閉不嚴(yán)時(shí),在輸灰的過程中,灰可能會(huì)逆向壓縮空氣的流向,流到節(jié)流孔板處,由于孔板上有水,灰形成灰泥,將節(jié)流孔板的孔堵塞,也會(huì)影響氣力除灰的正常運(yùn)行。

5 運(yùn)行維護(hù)措施

5.1 煤質(zhì)灰分增大時(shí)的處理措施

(1)灰分多的煤與灰分少的煤混合燃燒,盡量降低入爐煤的灰分,提高煤的質(zhì)量;

(2)調(diào)整氣力除灰的節(jié)流孔板,盡量縮短灰輸灰器的循環(huán)周期;

(3)適當(dāng)降低鍋爐負(fù)荷;

(4)調(diào)整電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)及振打方式;

(5)做好從灰斗直接放干灰的準(zhǔn)備。通過管道直接將灰從灰斗底部放灰口,輸送到灰罐車?yán)铩?/p>

5.2 油灰輸送措施

油灰輸送采用少量多送的原則。由于油灰不屬于干灰輸送系統(tǒng)的正常輸送范圍,此時(shí)輸送耗氣量大,應(yīng)啟動(dòng)備用空壓機(jī):

(1)電除塵器第一次投運(yùn)時(shí),縮短輸灰器入口圓頂閥裝料時(shí)間,將循環(huán)間隔時(shí)間設(shè)為最小,達(dá)到少量多送的目的,直至鍋爐正常投粉運(yùn)行(初期15 s裝灰運(yùn)行,觀察輸送壓力控制在0.1MPa以內(nèi);鍋爐停燃油運(yùn)行3～4 h后,輸送系統(tǒng)逐漸增加裝料時(shí)間,半輸灰器或大半輸灰器運(yùn)行)。

(2)如果不是第一次投粉運(yùn)行,則應(yīng)在電除塵器投運(yùn)前幾小時(shí)開動(dòng)振打裝置,將上次電除塵器內(nèi)的余灰清理干凈,確保油灰不與余灰混合,造成落灰更加困難。此時(shí),輸灰系統(tǒng)可以較短時(shí)間裝灰運(yùn)行,直至鍋爐投粉運(yùn)行。

5.3 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的輸送措施

鍋爐投油結(jié)束、并且投粉運(yùn)行開始后數(shù)小時(shí)后,灰系統(tǒng)需要改變油灰輸送階段的輸灰器的輸送狀態(tài),延長(zhǎng)輸灰器的裝料時(shí)間,使輸灰器內(nèi)料位從較低狀態(tài)運(yùn)行逐漸過渡到較高料位運(yùn)行。然后,在條件允許時(shí),通過增加循環(huán)間隔時(shí)間,使輸灰器裝料較多輸送,為高負(fù)荷運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。如果出現(xiàn)堵管現(xiàn)象,需檢查系統(tǒng)有無打開的閥門(如輸灰器上排氣閥等)或系統(tǒng)有無泄漏點(diǎn),如果閥門全部按要求關(guān)閉且系統(tǒng)不漏氣,需要檢查孔板是否堵等。

5.4 滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的輸送措施

在低負(fù)荷調(diào)試的基礎(chǔ)上,立即縮短輸送循環(huán)時(shí)間,以滿足電除塵器負(fù)荷為基礎(chǔ)。

5.5 停爐運(yùn)行注意事項(xiàng)

鍋爐和電除塵器停止運(yùn)行后,電除塵器的振打裝置仍需運(yùn)行3 h以上。此時(shí),灰溫逐漸降低,需要降低輸灰器的裝灰量,輸灰系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行,直至確認(rèn)灰斗清空為止,并應(yīng)打開靜電除塵器側(cè)門檢查。

5.6 灰斗搭橋積灰

相應(yīng)的增大氣化風(fēng)系統(tǒng)(可以開備用的設(shè)備),或者在短時(shí)內(nèi)將料未低的灰斗氣化風(fēng)關(guān)小,增加滿灰斗氣量,使其的紊流效果增強(qiáng);同時(shí)在灰斗底部敲打砧處人工敲打并且在捅灰口試捅。

5.7 日常檢查維護(hù)

(1)巡測(cè)各個(gè)電場(chǎng)的灰斗出口短節(jié)(方圓節(jié)或大小頭)的溫度;

(2)檢查輸送空氣應(yīng)避免含有較多的水量。在空氣干燥的情況下,儲(chǔ)氣罐應(yīng)2 h排水一次;在空氣潮濕及陰雨天,則需要適當(dāng)增加排水次數(shù)儀用空氣內(nèi)不允許含水和任何雜質(zhì);

(3)輸灰器流化空氣管道工作情況。輸送時(shí),輸灰器的流化空氣閥打開,流化管道內(nèi)應(yīng)有氣流通過聲音并拌有振動(dòng):氣量大,振動(dòng)大;氣量小,振動(dòng)小。如果沒有聲音和振動(dòng),則孔板與逆止閥有被灰和雜質(zhì)堵住的可能。需要對(duì)孔板、逆止閥進(jìn)行清理,并將該管路進(jìn)行吹掃清理;

(4)排氣管道閥門的檢查。如果在電除塵器灰斗內(nèi)有足夠灰的情況下,超過設(shè)計(jì)落料時(shí)間的50%時(shí)間內(nèi)仍然不能落滿輸灰器,排氣管道可能排氣不足、落灰不正常。

6 結(jié)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,較長(zhǎng)時(shí)間的積累。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)運(yùn)行過程的監(jiān)視和現(xiàn)場(chǎng)巡視,保證氣力除灰系統(tǒng)正常運(yùn)行。

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X701.2

B

1674-8069(2010)06-041-04

2010-08-18;

2010-11-02

呂新鋒(1978-),男,陜西興平人,工程師,主要從事火電廠除灰、脫硫、脫硝等技術(shù)工作。E-mail:xflv0803@163.com

Abstract:The condition of a dom estic m illion ultra-supercritical thermalpower generat ion units ESP ash bucket fouling,as well as the dense phase pneumatic conveying system pipelines blockage were introduced.The reasons caused the above problem s were discussed.In view of the serious typicalfaults,specific and detailed solutions were given on how to avoid such failures occurred in a variety of coping counterm easures,as well as m easures during monitoring and inspection,which was wo rth learning from in actualoperation ofm illions altrusupercritical thermalpower generating units operation.

Key words:ash bucket;fouling;pneum atic conveying;countermeasure