300MW鍋爐氣力輸灰系統(tǒng)改造

【摘要】為了解決因煤質(zhì)變差導(dǎo)致的輸灰系統(tǒng)輸送能力不足及冬季輸灰困難等問(wèn)題，通過(guò)改造壓縮空氣后處理設(shè)備，改善壓縮空氣品質(zhì)；通過(guò)輸灰管道及出料閥改造、增加輸灰空壓機(jī)加強(qiáng)輸灰動(dòng)力、優(yōu)化輸灰控制程序提高整個(gè)輸灰系統(tǒng)輸送能力，解決了發(fā)電機(jī)組帶大負(fù)荷的后顧之憂，為更好的進(jìn)行配煤摻燒創(chuàng)造了條件，解決了飛灰環(huán)境污染難題。

【關(guān)鍵詞】300MW；輸灰系統(tǒng)；空壓機(jī)；環(huán)境污染

由于燃用煤質(zhì)較設(shè)計(jì)煤質(zhì)發(fā)生較大變化，燃用煤質(zhì)嚴(yán)重變差，我廠300MW鍋爐除灰系統(tǒng)輸送能力不能滿足煤質(zhì)變化后的要求，導(dǎo)致灰斗積灰嚴(yán)重，除塵器運(yùn)行受到威脅；就地放灰，導(dǎo)致雨水系統(tǒng)堵塞，環(huán)境污染嚴(yán)重、輔機(jī)運(yùn)行受到影響。本文從輸灰系統(tǒng)管道及輸送動(dòng)力入手，通過(guò)對(duì)輸灰管道改造、輸灰啟動(dòng)方式改變、輸灰空壓機(jī)及后處理設(shè)備改造，徹底解決了輸灰系統(tǒng)輸送不及時(shí)、堵灰、污染環(huán)境等難題。

一、除灰系統(tǒng)簡(jiǎn)介

我廠2×300MW鍋爐設(shè)計(jì)飛灰堆積密度0.7kg/m3，輸灰系統(tǒng)采用正壓濃相上引式氣力輸送方式將除塵器飛灰輸送到灰?guī)?，粗、?xì)灰分排。以一臺(tái)爐為一個(gè)單元，每臺(tái)爐設(shè)一套正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)，考慮了燃用校核煤種產(chǎn)灰量50%的裕量，系統(tǒng)最大出力設(shè)計(jì)25t/h，其中一電場(chǎng)占80%，二電場(chǎng)占16%，三電場(chǎng)占3.2%，四電場(chǎng)占0.8%。一電場(chǎng)故障時(shí)，一電場(chǎng)占10%，二電場(chǎng)占72%，三電場(chǎng)占14.4%，四電場(chǎng)占3.6%。每臺(tái)爐設(shè)兩根輸灰管道，一電場(chǎng)四個(gè)倉(cāng)泵為一個(gè)輸送單元，一根輸灰管道輸送至原灰?guī)欤瑫r(shí)飛灰可通過(guò)庫(kù)頂管道切換閥進(jìn)入粗灰?guī)?。二、三、四電?chǎng)四個(gè)倉(cāng)泵各為一個(gè)單元，輪流用一根母管輸送至細(xì)灰?guī)?，同時(shí)飛灰可通過(guò)庫(kù)頂管道切換閥進(jìn)入原灰?guī)臁膳_(tái)爐共四條輸灰管道，輸送距離500米，升高約25米。

兩臺(tái)爐共設(shè)3座灰?guī)欤?座原灰?guī)欤?座粗灰?guī)欤?座細(xì)灰?guī)臁Ｔ規(guī)炫c粗、細(xì)灰?guī)熘g可互為備用，灰?guī)熘睆?2m，高25m，有效容積約1350m3。

干灰輸送采用壓縮空氣，系統(tǒng)各空壓機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，氣源管路互通。兩臺(tái)爐為一個(gè)供氣單元，輸送氣源共設(shè)置3臺(tái)20m3/min空壓機(jī)，額定排氣壓力0.75Mpa。每臺(tái)空壓機(jī)設(shè)置一臺(tái)冷凍式干燥器對(duì)壓縮空氣進(jìn)行干燥，每臺(tái)爐設(shè)一個(gè)容積為10m3的儲(chǔ)氣罐，兩臺(tái)爐運(yùn)行時(shí)，空壓機(jī)二臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。

輸灰程序設(shè)計(jì)：兩臺(tái)爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)，1、2號(hào)爐一電場(chǎng)兩條管道即滿即送，兩臺(tái)爐的二、三、四共六個(gè)電場(chǎng)輪流輸灰，每次最多允許三根管道同時(shí)輸灰。另外，每各單元輸送程序的啟動(dòng)受輸送壓縮空氣壓力的限制，如有其他單元正在輸送，整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)的壓力小于0.55MPa時(shí)，為防止輸送過(guò)程中出現(xiàn)干灰沉積管道造成堵管，已具備輸送條件的單元不啟動(dòng)輸送程序，要等待其他管道輸送完成，壓縮空氣壓力達(dá)到0.55MPa時(shí)才啟動(dòng)程序輸送。

二、現(xiàn)狀分析

由于采用冷凍式干燥器處理后的壓縮空氣露點(diǎn)溫度在2～10℃，在冬季環(huán)境溫度達(dá)到零度以下時(shí)，處理后的壓縮空氣依然有水析出，析出的水在節(jié)流孔處凍結(jié)，壓縮空氣根本無(wú)法進(jìn)入輸灰系統(tǒng)，干灰無(wú)法輸送，灰斗滿灰，就地放灰。

由于機(jī)組燃煤較設(shè)計(jì)煤質(zhì)差（設(shè)計(jì)煤質(zhì)：收到基低位發(fā)熱量24.87MJ/kg，收到基灰分16.86%；鍋爐滿負(fù)荷時(shí)燃煤量為112.7t/h，產(chǎn)灰量16.55t/h。燃用煤質(zhì)：收到基低位發(fā)熱量17.69MJ/kg，收到基灰分29.93%；鍋爐滿負(fù)荷時(shí)燃煤量為158.44t/h，產(chǎn)灰量約40.3t/h。），產(chǎn)灰量是原設(shè)計(jì)的2.5倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)輸灰系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)出力，導(dǎo)致除塵器一電場(chǎng)灰斗料位迅速升高，堵塞倉(cāng)泵落料透氣管管口，一電場(chǎng)無(wú)法落料，只能退出除塵器一電場(chǎng)運(yùn)行。此時(shí)一電場(chǎng)灰斗只收集鍋爐沉降灰（顆粒較大，密度大，難輸送），70%的灰量落入二電場(chǎng)灰斗，需要二電場(chǎng)輸送單元送至灰?guī)?。而二電?chǎng)與三、四電場(chǎng)共用一根母管輸送，雖停止三、四電場(chǎng)參與自動(dòng)程序，輸灰壓縮空氣壓力也不能滿足一電場(chǎng)和二電場(chǎng)的輸送，最終導(dǎo)致一電場(chǎng)因沉降灰無(wú)法輸送就地放灰，二電場(chǎng)料位升高透氣管被堵倉(cāng)泵無(wú)法落料就地放灰。尤其在冬季、夏季用電高峰時(shí)必須大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)放灰長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月。

干灰飛揚(yáng)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染事件，影響周?chē)o機(jī)運(yùn)行條件，機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行無(wú)法保障，干灰堵塞雨水系統(tǒng)。

問(wèn)題總結(jié)：1、除灰空壓機(jī)后處理用冷凍式干燥器處理的壓縮空氣露點(diǎn)溫度高，不能滿足本地區(qū)冬季低溫時(shí)的壓縮空氣品質(zhì)要求。

2、干灰輸送管道設(shè)計(jì)只能滿足設(shè)計(jì)煤質(zhì)要求，不能滿足因煤質(zhì)變差、灰量增大的輸送要求，影響配煤摻燒。

3、兩臺(tái)爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)，三臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行壓縮空氣量不能滿足輸灰壓力要求。

三、除灰及壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備改造

1.輸灰系統(tǒng)管道改造

1.1管道改造

按下式計(jì)算除塵器的最大排灰量Gh[1]：

式中：Gh—鍋爐的排渣量，t/h；

—鍋爐平均實(shí)際耗煤量，t/h；

—燃煤收到基灰分，%；

—收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg；

—鍋爐未完全燃燒損失，鍋爐設(shè)計(jì)為0.6%；

—鍋爐排出的渣在灰渣中所占的百分比，取85%。

目前燃用較差煤質(zhì)，收到基低位發(fā)熱量17.69MJ/kg，收到基灰分29.93%；鍋爐滿負(fù)荷時(shí)燃煤量為158.44t/h。

得：Gh=40.35t/h

由于已經(jīng)按較差煤種計(jì)算了鍋爐的排灰量，因此輸灰系統(tǒng)改造最大出力按每臺(tái)爐50t/h設(shè)計(jì)，考慮20%的裕量。原設(shè)計(jì)一電場(chǎng)四個(gè)倉(cāng)泵為一個(gè)輸送單元，最大出力20t/h，要將一電場(chǎng)最大出力提高到40t/h，每臺(tái)鍋爐一電場(chǎng)增加一條輸送管道。1、2號(hào)倉(cāng)泵為甲側(cè)單元，單獨(dú)一根管道輸送至灰?guī)欤?、4倉(cāng)泵為乙側(cè)單元，單獨(dú)一根管道輸送至灰?guī)臁?/p>

考慮一電場(chǎng)故障時(shí)，二電場(chǎng)承擔(dān)72%輸灰任務(wù)，將二、三、四電場(chǎng)輸送母管在除塵器下分別插入一電場(chǎng)甲側(cè)和乙側(cè)母管，中間以氣動(dòng)閘閥隔離，在一電場(chǎng)故障退出運(yùn)行時(shí)，二電場(chǎng)干灰可通過(guò)一電場(chǎng)輸灰管道輸送至灰?guī)臁?/p>

1.2管道出料閥改造

輸灰管道出料閥用帶壓開(kāi)啟的陶瓷雙插板閥代替原設(shè)計(jì)的無(wú)壓開(kāi)啟圓頂閥（該閥門(mén)采用軟密封，密封效果好，但為防止密封損壞必須提前打開(kāi)。這樣干灰在倉(cāng)泵內(nèi)氣化不充分，輸送的初始速度慢，輸送時(shí)間長(zhǎng)，影響輸灰整體輸送能力。），迅速提高輸送壓力，增加輸送初始速度，縮短輸灰時(shí)間，增加輸送頻率，從而增加整個(gè)輸灰系統(tǒng)的輸送能力。

2.輸灰壓縮空氣系統(tǒng)改造

2.1空壓機(jī)改造

通過(guò)兩年的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，兩臺(tái)爐同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行三條管道同時(shí)輸送時(shí)，3臺(tái)20m3/min空壓機(jī)全部啟動(dòng)，輸送壓縮空氣壓力常常低于0.36MPa。改造后增加了兩條輸灰管道，兩臺(tái)爐至少5條管道同時(shí)輸送，最少需要100m3/min壓縮空氣量，同時(shí)考慮兩臺(tái)以上空壓機(jī)運(yùn)行，需設(shè)一臺(tái)空壓機(jī)備用的原則[1]，再增加兩臺(tái)40m3/min空壓機(jī)。一臺(tái)安裝于輸灰空壓機(jī)房?jī)?nèi)，一臺(tái)安裝于廠、儀用空壓機(jī)房?jī)?nèi)，空壓機(jī)出口管道全部接入原輸灰壓縮空氣母管，與原空壓機(jī)出口管匯通后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。

2.2壓縮空氣后處理設(shè)備改造：

將原設(shè)計(jì)的3臺(tái)冷凍式干燥器更換成微熱再生吸附式空氣干燥器，新增加的兩臺(tái)40m3/min空壓機(jī)后處理設(shè)備也采用微熱再生干燥器，經(jīng)微熱再生干燥器處理后的壓縮空氣0.75MPa壓力下露點(diǎn)溫度為-40℃，保證冬季環(huán)境溫度低于-15℃時(shí)，壓縮空氣不析水，輸送壓縮空氣管道節(jié)流孔不凍結(jié)，壓縮空氣暢通。

3.控制程序修改

輸灰系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)為兩臺(tái)爐一電場(chǎng)四個(gè)輸送單元均滿足即滿即送要求，遇二、三、四電場(chǎng)與一電場(chǎng)同時(shí)滿足啟動(dòng)條件時(shí)，一電場(chǎng)輸送單元優(yōu)先啟動(dòng)輸送；兩臺(tái)爐二、三、四電場(chǎng)不設(shè)輪流啟動(dòng)程序限制，只要壓縮空氣系統(tǒng)壓力滿足0.55MPa允許啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可以同時(shí)啟動(dòng)，不需等待。

在某一電場(chǎng)輸送單元故障或一電場(chǎng)除塵器故障退出運(yùn)行時(shí)，二電場(chǎng)切入一電場(chǎng)管道，利用一電場(chǎng)管道輸送，二、三電場(chǎng)仍用原來(lái)的共用母管輸送。

4.安裝與調(diào)試

利用機(jī)組B級(jí)檢修進(jìn)行系統(tǒng)改造，現(xiàn)就安裝、調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題做簡(jiǎn)要闡述。

4.1輸灰管道安裝及調(diào)試注意事項(xiàng)：

輸灰管道安裝過(guò)程中嚴(yán)禁雜物遺留管道內(nèi)，造成運(yùn)行時(shí)堵管；靠近灰?guī)熳詈笠欢喂艿腊惭b焊接前整個(gè)管道用壓縮空氣吹掃，排盡管道內(nèi)雜物；灰?guī)祉敳拷涌陂_(kāi)孔時(shí)，不允許采用水鉆打孔，必須采用人工掏挖，嚴(yán)禁大塊雜物落入灰?guī)靸?nèi)，造成卸灰設(shè)備損壞；灰?guī)祉敳颗c進(jìn)入灰?guī)斓妮敾夜艿澜涌p做好防水，防止運(yùn)行期間雨水流進(jìn)灰?guī)?，干灰凝固堵塞卸灰口；全部管道焊接完成用壓縮空氣打壓檢漏，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)消除，嚴(yán)禁將缺陷遺留至機(jī)組啟動(dòng)后處理。

4.2空壓機(jī)出口管道安裝及調(diào)試注意事項(xiàng)：

管道連接從空壓機(jī)至儲(chǔ)氣罐方向，到儲(chǔ)氣罐前閥門(mén)安裝前，啟動(dòng)空壓機(jī)用壓縮空氣吹凈管道內(nèi)所有雜物，盡量減少雜物及焊渣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐；所有管道焊接完成后，用壓縮空氣打壓檢漏；第一次投入壓縮空氣進(jìn)輸灰系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)入輸灰系統(tǒng)前的壓縮空氣要在儲(chǔ)氣罐至輸灰壓縮空氣母管第一道閥門(mén)處排氣，嚴(yán)格控制焊渣進(jìn)入輸灰壓縮空氣管道堵塞節(jié)流孔（節(jié)流孔最小直徑4mm）。

4.3輸灰系統(tǒng)控制邏輯調(diào)試

整個(gè)控制程序在機(jī)組啟動(dòng)前自動(dòng)運(yùn)行48小時(shí)，運(yùn)行及調(diào)試人員認(rèn)真觀察程序和閥門(mén)動(dòng)作情況，保證各個(gè)自動(dòng)控制閥門(mén)順序動(dòng)作正常，程序啟動(dòng)參數(shù)無(wú)誤，整個(gè)輸灰程序運(yùn)行符合設(shè)計(jì)要求，保證在機(jī)組啟動(dòng)后輸灰系統(tǒng)順利投入運(yùn)行，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

四、結(jié)論

通過(guò)輸灰系統(tǒng)管道和閥門(mén)改造、增加空壓機(jī)以加強(qiáng)輸灰動(dòng)力、改善壓縮空氣質(zhì)量及自動(dòng)控制程序優(yōu)化，輸灰系統(tǒng)輸送能力比設(shè)計(jì)增加兩倍，達(dá)到單臺(tái)爐50t/h。改造后輸灰系統(tǒng)運(yùn)行正常，冬季環(huán)境溫度-16℃情況下未發(fā)生壓縮空氣析水節(jié)流孔被凍結(jié)現(xiàn)象，冬、夏季大負(fù)荷期間再未發(fā)生因灰斗放灰而造成的嚴(yán)重環(huán)境污染事件。降低檢修、運(yùn)行維護(hù)勞動(dòng)力，保障了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)發(fā)布.DL/T 5142-2002.火力發(fā)電廠除灰設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2002.9.

作者簡(jiǎn)介

張岑（1968），女，工程師，從事鍋爐檢修、運(yùn)行管理。