火電廠除塵器輸灰程控比較與改進

（浙江浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325602）

火電廠除塵器輸灰程控比較與改進

陳朝曄

（浙江浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325602）

由于實際設(shè)備與工況的差異，火電廠除塵系統(tǒng)的輸灰系統(tǒng)實際運行差異大，根據(jù)實際的設(shè)備狀況與運行要求，設(shè)計合理的輸灰程控邏輯，有利于提高整套輸灰控制系統(tǒng)的工作效率，并可以達到節(jié)能降耗的效果。輸灰系統(tǒng)中的料位計是監(jiān)控、觸發(fā)條件控制的重要傳感器，其可靠與運用效果直接影響了系統(tǒng)的運行。料位計的選型非常重要。本文重點介紹了無源核子料位計的運用以及對于輸灰程控的影響，提供了輸灰系統(tǒng)優(yōu)化方法。

輸灰系統(tǒng)；灰斗；倉泵；料位控制程控；無源核子料位計

0 引言

火電廠電除塵灰斗和倉泵物位的測量，對火電機組電除塵和環(huán)保控制優(yōu)化安全經(jīng)濟運行具有十分重要的意義[1]。浙能溫州電廠現(xiàn)有4臺300MW燃煤發(fā)電機組，在4臺30萬機組的電除塵輸灰系統(tǒng)中的灰斗和倉泵控制中使用了近兩百只射頻導(dǎo)納料位計。這種類型的料位計在機組投入實際運行五六年后出現(xiàn)大量的問題，主要故障有：料位計測量電極，經(jīng)常被電除塵內(nèi)部部件脫落壓彎（如電場極板振打部件、鋼結(jié)構(gòu)老化脫落）或被灰斗內(nèi)壁因灰斗或電場大梁加熱器溫度偏低時引起的低溫積灰包裹，從而導(dǎo)致料位計測量電極探桿彎曲或斷裂，經(jīng)常發(fā)生料位誤報或拒報等故障，從而無法正確判斷真實的料位：同時該類型料位無法在機組運行時進行測量探桿更換。鑒于該類型料位計使用中故障率較高的原因，運行在電除塵灰斗和倉泵輸灰控制中以時間節(jié)點控制方式為主，考慮到如發(fā)生灰輸送不及時時，會引起灰斗滿灰、引起灰斗變形或引起電除塵跳閘等不安全情況發(fā)生，只能將輸送間隔時間人為縮短，從而造成了輸灰系統(tǒng)空壓機能耗大、輸灰管路等設(shè)備磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象。

從2010開始，浙能溫州電廠首先在電除塵灰斗倉泵控制上使用上海沃納機電科技有限公司的SUN-T系列無源核子料位計。根據(jù)3年的使用的情況，無源核子料位計以外置安裝方式，便于日常調(diào)試和檢修的優(yōu)點克服了內(nèi)置式的射頻導(dǎo)納料位計的缺點；同時引入以料位模擬量信號便于運行觀察和控制，也便于灰斗料位設(shè)定值的修改優(yōu)化，可以極大的提高輸灰系統(tǒng)的工作效率，達到節(jié)能減排的效果。

1 料位計與控制邏輯要求及現(xiàn)狀

火電廠電除塵干輸灰系統(tǒng)運行的可靠性還直接影響電廠煙塵排放量，同時也會影響電廠的脫硫系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。

料位計是電廠輸灰系統(tǒng)中重要的物位傳感器，為運行提供重要的控制參數(shù)，并參與系統(tǒng)的自動運行。在原設(shè)計方式中，灰斗、倉泵料位計在安全報警、容器進料量的控制，有著十分重要的作用。由于料位計的原理性缺陷，料位計在實際的運行中很難起到應(yīng)有的作用。運行人員只用采用其它輔助辦法，如控制飛灰的進料時間、觀察輸送灰管壓力曲線、加強現(xiàn)場巡查等手段來代替。合理可靠的輸灰邏輯，在料位計可靠的情況下，可以極大提高系統(tǒng)的運

行效率，并起到明顯的節(jié)能降耗的效果。

1.1灰斗料位計

根據(jù)設(shè)計要求，在電除塵灰斗中安裝兩個料位計，分別為高料位，高高料位。理想的狀態(tài)就是讓高料位參與到輸灰系統(tǒng)的自動控制。高高料位位于灰斗上部，其主要作用是用來保護電除塵極板，防止灰位過高室引起電場短路，保護電除塵系統(tǒng)；同時，也用于防止灰量過大引發(fā)灰斗變形垮塌等安全事故的發(fā)生。高高料位平常時是不發(fā)信號，其接入電除塵高壓控制回路，但是一旦出現(xiàn)高灰位信號，必須要能及時跳閘對應(yīng)的電除塵高壓控制回路。高料位位于灰斗下部，是輸灰控制系統(tǒng)自動運行重要依據(jù)。因此，高料位不僅要求動作可靠，最好還能夠反應(yīng)灰斗底部物位的變化趨勢。目前，電廠主要是采用插入式接觸料位開關(guān)，存在拒動、誤報、無法在線檢修、無料位連續(xù)顯示功能等弊病。

1.2倉泵料位計

倉泵是輸灰系統(tǒng)重要組成部分。通過氣力將電除塵灰斗和省煤器灰斗的飛灰收集，再輸送到灰?guī)?，屬氣力密相正壓輸送方式。?dāng)輸送量大時，輸送速度較低，對管道沖擊小，管道磨損少。

由于料位開關(guān)可靠性差，運行只能采用時序自動控制。由于灰斗下料量不穩(wěn)定，從安全角度考慮，進料時間都設(shè)得比較短，從而導(dǎo)致了每次倉泵輸送的灰量都偏少，而用掉的壓縮空氣卻偏多也就是加大了輸送每噸灰的耗氣量，不但耗費了能源，還增加了對排灰管道、閥門的磨損。進料時間都設(shè)得長時，又來不及排灰，引起灰斗內(nèi)大量積灰，造成安全隱患。

1.3輸灰控制邏輯優(yōu)化

現(xiàn)有輸灰程控中，低位測量點是用于觀察灰的灰斗中位置的，同時與高位報警點相結(jié)合運用，可以驗證料位計是否誤報。低位測量點主要是信息的提供者而不自動參與到控制中。隨著輸灰系統(tǒng)的改進與輸灰能力的增加，通過改變低位測量的作用，可以進一步優(yōu)化輸灰系統(tǒng)的整體效率。

在電除塵與輸灰系統(tǒng)的實際工況中，由于機組負(fù)荷運行的不穩(wěn)定以及煤種含灰量的差異?；叶分新浠覕?shù)量差異非常大?，F(xiàn)有的輸灰控制邏輯，灰斗內(nèi)落灰的實際狀況很少被考慮到自動程控里面去?；伊看髸r，系統(tǒng)反應(yīng)不過來，灰量很小時，系統(tǒng)資源浪費嚴(yán)重?，F(xiàn)通過優(yōu)化將灰斗低位測量點引入到自動控制邏輯中。在灰斗內(nèi)灰位到達低位時，輸灰系統(tǒng)動作，當(dāng)灰斗內(nèi)灰量很少時，下游輸灰系統(tǒng)不動作。由于低位位置灰斗內(nèi)灰量相當(dāng)于2～3泵（下游倉泵容積），2～3次輸灰就可以輸完，所有在輸灰系統(tǒng)輸灰能力較強的情況下，此控制的安全性是沒有問題的。

此控制邏輯的最大優(yōu)點在于：在灰量很大時，系統(tǒng)持續(xù)高效輸灰；在灰斗內(nèi)落灰量很小時，極大地提高了輸灰系統(tǒng)的效率，節(jié)約了大量能源。

2 浙能溫州電廠現(xiàn)狀與改進

浙能溫州電廠于2010年11月大修時，在3號爐一、二電場灰斗的高和高高處和倉泵，加裝了5只無源核子料位計。并對其中一只灰斗的低位料位計與該灰斗下倉泵料位計進行了試驗。SUN型料位計具有無線數(shù)據(jù)傳輸功能，配合遠程無線上位機，提供開關(guān)量和模擬量的料位信號，可以實時反應(yīng)灰斗或倉泵料位的實際數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)的分析，優(yōu)化灰斗、倉泵料位控制的參數(shù)與邏輯。通過數(shù)據(jù)的分析，可以看到原有輸灰系統(tǒng)在以“時間控制”為主的控制邏輯下，灰斗、倉泵輸灰的實際狀況，以及在使用灰“斗低位料位”啟動倉泵輸灰輸灰程序的實際狀況，如圖3、圖4、圖5所示。

圖1 料位計安裝示意圖Fig.1 Install the indicator diagram

圖2 料位計現(xiàn)場安裝實景Fig.2 Material level meter live-action on-site installation

圖3與圖4是浙能溫州電廠3號爐二電場24h使用“時間控制”運行狀態(tài)下，灰斗低位與倉泵料位監(jiān)測時的數(shù)據(jù)。圖5是使用“灰斗低位控制”邏輯下，倉泵的料位數(shù)據(jù)（圖標(biāo)中豎軸為料位值，橫軸為時間值）。

圖3 灰斗料位趨勢圖Fig.3 Ash hopper level trend chart

圖4 時間控制邏輯下倉泵料位趨勢圖Fig.4 Time control logic pump material level trend diagram under the storehouse

圖5是在使用該灰斗“低位控制”輸灰系統(tǒng)情況下獲取的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)與實際驗證來看，在使用灰斗低位啟動控制邏輯下，灰斗在沒有灰或者灰量很少的情況下，不啟動輸灰。當(dāng)灰積累到低位報警低時候，啟動倉泵輸灰。啟動輸灰程序后，經(jīng)過4～5泵的滿罐輸灰后，灰斗內(nèi)，灰被清空，倉泵基本保持密相輸灰狀態(tài)，輸灰效率非常高。

圖5 料位控制邏輯下倉泵料位趨勢圖Fig.5 Level pump control logic of storehouse material level trend chart

試驗期間，由于機組負(fù)荷比較低，灰斗中灰量一直很少。從圖3與圖4中可以看出，在使用“時間控制”的模式下：倉泵中每次落灰量差異非常大。根據(jù)現(xiàn)場觀察和分析可知道，倉泵進料的量主要取決于上方灰斗中干灰的量。當(dāng)灰斗中灰料比較多時，倉泵進料基本是滿泵，當(dāng)灰斗內(nèi)料很少時，倉泵內(nèi)進料很少，甚至于處于空泵運行。根據(jù)當(dāng)天試驗的情況來看，24h內(nèi)，倉泵超過一大半時間處于空泵運行狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場歷史經(jīng)驗與情況統(tǒng)計，在目前時間控制模式下，倉泵有超過50%時間處于耗能低效率狀態(tài)下運行。浪費了大量的壓縮空氣與能源，同時，進出料閥門也在無灰狀態(tài)下還頻繁動作，壓縮空氣消耗較高，設(shè)備的機械磨損大，降低了使用壽命，增加了設(shè)備的維護量。

3 結(jié)束語

通過理論分析和實際驗證可知，火電廠除塵器輸灰系統(tǒng)，使用“時間控制”的輸灰控制邏輯，既不能保證輸灰系統(tǒng)的安全性，也無法保證輸灰系統(tǒng)的效率。而使用灰斗低位測量點作為輸灰系統(tǒng)動作的控制點，確實優(yōu)化了整個輸灰系統(tǒng)的效率，在保證運行的安全性的前提下，可以保證輸灰系統(tǒng)長時間密相輸灰，同時極大地節(jié)約了輸灰系統(tǒng)的能源消耗與運行成本。

需要特別指出：

1）使用灰斗低位控制的輸灰邏輯，前提條件是，輸灰系統(tǒng)的功率必須大，在滿泵輸灰時，能夠保證灰都被輸送走。

2）灰斗低位控制輸灰邏輯要求低位料位計必須高可靠，同時還能夠提供連續(xù)數(shù)據(jù)，便于運行人員實時觀察。無源核子料位計是最佳的選擇。

[1]蘇杰．常太華．電廠粉倉粉位測量方法綜述[J]．電力情報,1995(3)：7-10．

[2]陳曉竹．陳樂．電容式物位計中掛料問題的研究[J]．計量學(xué)報,2002,21(2)：43-44．

另外，閥門管理平臺可實現(xiàn)優(yōu)化閥門選型配置，推進進口閥門國產(chǎn)化、改造不合理的設(shè)計；對點檢員維修水平作出科學(xué)的綜合評價，全面提升點檢定修水平及電廠節(jié)能管理水平。

參考文獻：

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[4]柳亦兵．火電廠高壓蒸汽閥門泄漏振動診斷[J]．現(xiàn)代電力,2000(09)．

收稿日期：2013-11-24

作者簡介：王凱民，男，高級工程師，從事發(fā)電廠熱工自動化檢修維護管理工作。

The Power Plant Dust ash Conveying Program Comparison and Improvement

Chen Zhaoye
（Zhejiang for Wenzhou Power Generation Co. Ltd. Zhejiang Wenzhou 325602,China）

because of the difference of the actual equipment and condition, ash conveying system of dust removal system in thermal power plant operation is different, according to the requirements of the actual status of equipment and operation, the rational design of the ash conveying control logic, is helpful to improve the work efficiency of the whole ash conveying system, and can achieve the energy saving effect. Ash conveying system of material level meter is an important sensor monitoring, trigger control, the use of reliable and directly affects the operation of the system. Material level meter selection is important. This paper focuses on the passive nuclear level sensor used for transmission and the effect of ash program, provides transportation optimization method of gray system.

ash conveying system; hopper; pump; level control; passive nuclear level sensor

TK39

B

Doi：10.3969/j.issn.1671-1041.2014.03.013

2014-5-6

陳朝曄，男，助理工程師、熱工自動裝置檢修工二級技師、工程技術(shù)自動化類二級專家,主要從事電場輸灰、脫硫電控檢修。量的維修費用、提高閥門可用系數(shù)，延長閥門使用壽命，降低維修成本，增加了發(fā)供電能力，給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。