冬季正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)輸灰故障及治理方案

【摘要】簡述正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)的工藝流程，分析冬季低溫條件下正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)輸灰故障成因及治理方案。

【關(guān)鍵詞】冬季;氣力輸灰系統(tǒng);輸灰故障;治理方案

1.概述

某廠600MW機(jī)組的除灰系統(tǒng)采用克萊德-貝爾格曼公司的濃相氣力輸灰系統(tǒng)，該系統(tǒng)功能是收集電廠鍋爐燃煤后產(chǎn)生的被電除塵器捕捉的飛灰和省煤器灰斗中沉積的灰塵。

每臺爐安裝一套正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)，兩臺機(jī)組公用一套輸灰空壓機(jī)站。每臺爐的輸灰能力為38t/h，以滿足B-MCR工況下燃用校核煤種時灰量的120%的出力裕量要求。每臺爐的輸灰系統(tǒng)入口通過膨脹節(jié)與省煤器灰斗閘板門、電除塵灰斗閘板門連接，共連接省煤器灰斗6個，電除塵灰斗32個。省煤器輸灰管線通過鋼支撐和抱箍固定在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)上，在電除塵處并入電除塵一、二電場輸灰母管管線，電除塵三四電場輸灰管線在末端倉泵出口處合并為一根輸灰管線。干灰儲存采用粗細(xì)灰分別貯存，每兩臺爐共用一座原灰?guī)臁⒁蛔只規(guī)旌鸵蛔?xì)灰?guī)?，每座灰?guī)斓挠行莘e為1500m3。

飛灰輸送系統(tǒng)的控制室布置在兩臺爐電除塵器之間，飛灰輸送系統(tǒng)采用連續(xù)運(yùn)行方式，飛灰輸送系統(tǒng)通過可編程控制器可以設(shè)置為根據(jù)出力自動運(yùn)行方式或人為調(diào)整運(yùn)行方式。

該干灰系統(tǒng)兩爐設(shè)一座輸灰空壓機(jī)站，每座輸灰空壓機(jī)站有四臺輸灰空壓機(jī)，設(shè)計(jì)為兩臺機(jī)組運(yùn)行時，4臺空壓機(jī)3用1備，輸灰空壓機(jī)型號為GA250-8.5。

該系統(tǒng)采用正壓濃相氣力輸灰，通過壓縮空氣將物料以柱狀形式進(jìn)行輸送，輸送距離長，效率高，與傳統(tǒng)的稀相系統(tǒng)相比有比較明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

其優(yōu)勢主要由以下四點(diǎn)：

a.系統(tǒng)簡單、安全、可靠。整套系統(tǒng)中除去倉泵圓頂閥外，沒有其它轉(zhuǎn)動部件，設(shè)備磨損小，維護(hù)費(fèi)用低;

b.輸送速度較低，管道磨損較小，可以采用普通鋼管;

c.輸送物料濃度大，處理量大;

d.輸送系統(tǒng)全封閉的特性滿足日益提高的環(huán)保要求。

2.冬季輸灰故障及其治理方案

該正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)2002年9月投入生產(chǎn)，投產(chǎn)之初運(yùn)行是平穩(wěn)的，投產(chǎn)兩個月后，系統(tǒng)運(yùn)行非常不順暢，最嚴(yán)重時電除塵四個電場有三個電場均報(bào)高料位，嚴(yán)重的影響電除塵的正常運(yùn)行，甚至直接危及到機(jī)組的安全運(yùn)行。經(jīng)過設(shè)備治理和改造，系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定性明顯提高，在2003年徹底消除該隱患，確保機(jī)組在滿負(fù)荷下的長期穩(wěn)定運(yùn)行。本文將就其故障成因及其治理方案予以闡述，以期拋磚引玉。

2.1 干除灰系統(tǒng)故障現(xiàn)象

干灰系統(tǒng)自投產(chǎn)以來，多次發(fā)生輸灰不暢的事件，致使電除塵器各電場頻繁發(fā)生高料位報(bào)警，迫使電除塵各相關(guān)電場被迫停運(yùn)，嚴(yán)重影響后續(xù)的脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行，造成吸收塔漿液中毒，脫硫效率下降。

2.1.1 造成電除塵電場退運(yùn)

因該電廠涉及燃煤為晉西貧煤，燃煤的灰分較高，因干灰系統(tǒng)排灰不暢，大量的灰塵積存在灰斗中，灰斗的設(shè)計(jì)容量為滿負(fù)荷運(yùn)行8小時的灰量，當(dāng)灰斗裝滿后，灰塵會因電除塵振打而繼續(xù)堆積，逐漸堆積至極板和極線，致使二者短路，造成該電除塵電場退出運(yùn)行。

2.1.2 造成吸收塔漿液中毒

正常情況下，煙氣自鍋爐排出后經(jīng)過省煤器后進(jìn)入空氣預(yù)熱器，而后進(jìn)入靜電除塵器，經(jīng)過靜電除塵器捕捉除塵后，進(jìn)入增壓風(fēng)機(jī)，之后進(jìn)入吸收塔，經(jīng)過煙氣脫硫后進(jìn)入煙囪，排入大氣。

但是當(dāng)電除塵電場因灰料位較高退運(yùn)后，電場便失去了對煙氣的除塵效能，造成大量的含塵煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，對增壓風(fēng)機(jī)的葉片、風(fēng)機(jī)殼體造成沖刷、磨損，同時大量的含塵煙氣進(jìn)入吸收塔，使吸收塔的漿液中毒，降低了吸收塔的脫硫效率，使排放的煙氣中的粉塵和硫化物超標(biāo)，對環(huán)境造成污染。這不符合當(dāng)前的環(huán)保政策，也不符合排放要求。

2.2 干除灰系統(tǒng)故障的成因

在解體處理過程中發(fā)現(xiàn)灰管線內(nèi)有大量灰塵沉積，灰管線截面的三分之二幾乎都是滿灰的。檢查供氣壓力是正常的，各管線疏通處理結(jié)束后，重新啟動該干灰輸送系統(tǒng)，檢查控制室輸灰曲線在系統(tǒng)運(yùn)行初期是正常的，輸灰曲線逐漸的偏離正常的軌道，一般在啟動氣動干灰輸送系統(tǒng)持續(xù)3～4小時即再次發(fā)生該缺陷。

經(jīng)多次排查后發(fā)現(xiàn)氣動干灰輸送系統(tǒng)各倉泵輔助流化風(fēng)管路節(jié)流孔板處有水滴、冰屑，且節(jié)流孔被積灰堵塞，檢修初期現(xiàn)場工作人員沒有對此現(xiàn)象引起足夠的重視，其實(shí)這正是癥結(jié)所在。

正常的運(yùn)行流程如下：輸灰空壓機(jī)制造的壓縮氣體暫存于三個儲氣罐中，由供氣聯(lián)絡(luò)母管分別對兩臺爐氣力干灰輸送系統(tǒng)供氣，壓縮空氣經(jīng)管道過濾器至干灰系統(tǒng)倉泵壓縮空氣管路氣動門，在干灰系統(tǒng)輸送時，各倉泵氣動門打開，主輸灰管線壓縮空氣經(jīng)逆止閥、節(jié)流孔板進(jìn)入輸灰管線，各輔助輸灰壓縮空氣沿輔助流化風(fēng)管路經(jīng)節(jié)流孔板、逆止閥、氣化傘進(jìn)入干灰倉泵，輔助干灰輸送。該循環(huán)結(jié)束后，干灰系統(tǒng)各倉泵壓縮空氣管路氣動門關(guān)閉，系統(tǒng)啟動下灰程序，開始下一個輸灰循環(huán)。

實(shí)際的輸灰運(yùn)行中，由于輸灰空氣中含有較多水分，在低溫環(huán)境下，水分在管路內(nèi)部凝結(jié)成水滴，甚至凝結(jié)成冰附著在管壁上，在干灰系統(tǒng)倉泵壓縮空氣管路氣動門開啟時，水滴會隨輸送氣沿節(jié)流孔板進(jìn)入輔助風(fēng)管路或者附著在節(jié)流孔板上，節(jié)流孔板上的節(jié)流孔直徑僅為3mm，當(dāng)關(guān)閉干灰系統(tǒng)倉泵壓縮空氣管路氣動門，停止輸送風(fēng)時，灰塵有瞬間的回吸，灰塵與水滴就混合成灰漿，將節(jié)流孔堵塞。如果是脫落的冰晶可能就會瞬間堵塞節(jié)流孔板。從實(shí)際的解體中發(fā)現(xiàn)，節(jié)流孔板及以下的輔助風(fēng)管路中灰塵堵塞較重，在節(jié)流孔板上方發(fā)生過整根管路被冰堵塞的情況

2.3 針對干除灰系統(tǒng)故障成因的解決方案

根據(jù)輸灰壓縮空氣含水較高的現(xiàn)象制定相應(yīng)措施，首先要減少水分的來源，因空壓機(jī)房設(shè)在外圍，距離涼水塔較近，空氣濕度相對較大，受限于客觀條件，只能從除去輸灰壓縮空氣中的水分和防止輸灰壓縮空氣中的水分結(jié)露兩方面入手。主要從以下三個方面七項(xiàng)措施入手開展治理工作：

2.3.1 強(qiáng)化壓縮空氣疏水

輸灰壓縮空氣中的水分是造成干灰系統(tǒng)運(yùn)行不暢的重要原因，如何降低輸灰壓縮空氣中的水分是治理氣力干除灰系統(tǒng)治理的重要內(nèi)容之一。主要開展了以下三項(xiàng)措施：

2.3.1.1 改進(jìn)空壓機(jī)疏水措施

原空壓機(jī)疏水系統(tǒng)是浮球式自動疏水閥，其原理是利用積水的對閥體內(nèi)部浮球的浮力，當(dāng)積水達(dá)到一定高度時，浮力推動浮球從而打開疏水閥，當(dāng)水泄出后，浮力降低，浮球落下，關(guān)閉自動疏水閥。

從實(shí)際情況觀察，自動疏水器的打開時間約為兩秒，兩次疏水的間隔時間約為15分鐘。

為強(qiáng)化疏水效果，更改為電磁疏水閥，通過時間設(shè)定，疏水周期間隔三分鐘，疏水時間為5秒，強(qiáng)化其疏水的頻次和疏水的時長，通過強(qiáng)制疏水，降低空壓機(jī)輸水系統(tǒng)的積水量，從而降低空壓機(jī)輸出的壓縮空氣的含水量。

2.3.1.2 改進(jìn)冷干機(jī)疏水措施

冷干機(jī)的冷凝水疏放方式原設(shè)計(jì)為人工疏水，空壓機(jī)房無專門值班員，需巡檢員定期巡檢時手動疏水，疏水時間間隔為2小時，疏水周期間隔偏長。

從現(xiàn)場的定期巡檢疏水情況看，在進(jìn)行手動疏水時，冷凝水水量較大。

為強(qiáng)化冷干機(jī)的疏水效果，同樣改為電磁疏水閥，通過調(diào)整電磁閥動作時間，強(qiáng)化疏水的頻次和疏水的時長，降低冷干機(jī)的冷凝水量，減少其對輸灰壓縮空氣的影響。

2.3.1.3 改進(jìn)儲氣罐疏水頻次

儲氣罐的冷凝水疏放方式原設(shè)計(jì)為人工疏水，需巡檢員定期巡檢時手動疏水，原規(guī)程規(guī)定運(yùn)行每班下班前疏水一次，疏水周期間隔偏長。

重新修訂規(guī)定，運(yùn)行每班疏水兩次，時間間隔為4小時，完善巡檢路線，增加小神探巡檢點(diǎn)，巡檢記錄定點(diǎn)上傳。通過強(qiáng)化運(yùn)行人員的巡檢疏水，減少儲氣罐中的積水，從而減少壓縮空氣的含水量。

2.3.2 增加保溫措施

輸灰壓縮空氣系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)中對管路未設(shè)計(jì)保溫，通過對現(xiàn)場的定期定點(diǎn)監(jiān)測，該廠冬至期間一個月地面溫度約為-15℃左右，極端情況下曾測得-25℃。

在這種冬季低溫天氣條件下，壓縮空氣中的水分在管路內(nèi)壁結(jié)露、凝結(jié)成冰都是很迅速的。所以增加保溫措施是十分必要的措施。

2.3.2.1 增加室外儲罐的保溫措施

由于儲氣罐直接安裝在室外，在低溫天氣下，凝結(jié)水在儲氣罐罐底凝結(jié)成冰，曾多次發(fā)生儲氣罐無法輸出積水的狀況。

為此對儲氣罐整體進(jìn)行保溫處理，從實(shí)際情況觀察，自罐體保溫工作整體完成后，管內(nèi)積水沒有在發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。

2.3.2.2 增加室外輸灰空氣管路的保溫措施

室外的輸灰壓縮空氣管路沒有保溫措施，且管徑較細(xì)，鑒于此，對室外的輸灰壓縮空氣管路施加電伴熱帶+保溫巖棉的保溫措施，實(shí)際實(shí)施效果較好。

2.3.2.3 增加疏水管路的電伴熱措施

儲氣罐的疏水管路閥門安裝在管路末端，壓縮空氣的冷凝水就會在輸水管路中凝結(jié)為冰，因此對此疏水管路自儲氣罐罐體底部出口開始敷設(shè)伴熱帶，同時外敷保溫巖棉，手動疏水閥門處將操作手柄引出，確保伴熱帶對閥體的加熱有效，消除罐內(nèi)積水在管路中結(jié)冰的可能性。

2.3.3 變更節(jié)流孔板材質(zhì)

輸灰壓縮空氣中含水分較多，使輸灰系統(tǒng)的各節(jié)流孔板逐漸堵塞，輸灰管線輸灰效果降低，管線頻繁堵塞，維護(hù)工作量極大。

經(jīng)深入分析，產(chǎn)生此類現(xiàn)象的主要原因?yàn)椋寒?dāng)輸灰壓縮空氣經(jīng)由節(jié)流孔板進(jìn)入輸灰管道，節(jié)流孔板的節(jié)流孔直徑為3mm，輸灰壓縮空氣通過節(jié)流孔板后由0.8MPa降到不足0.3MPa，輸灰壓縮空氣中的水分在通過金屬材質(zhì)的節(jié)流孔板時直接結(jié)露或凝結(jié)，這一現(xiàn)象在模擬試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。

針對以上原因，解決方案如下：

節(jié)流孔板屬于系統(tǒng)配置，通過節(jié)流孔板合理調(diào)整系統(tǒng)配氣，使氣灰配比最優(yōu)化，節(jié)流孔板的配置不可變更。

金屬材料的導(dǎo)熱率極高，尤其是外界溫度較低時，壓縮空氣的水分凝結(jié)的更快。為此，需要一種耐磨且導(dǎo)熱率低的代替材料來替代金屬材料。

最終選定聚四氟乙烯板作為鋼板的替代品，通過現(xiàn)場安裝測試，聚四氟乙烯板材完全能夠勝任，聚四氟乙烯材質(zhì)的節(jié)流板上僅有水滴，并無結(jié)冰現(xiàn)象。

通過以上方案的實(shí)施，解決了壓縮空氣中含水造成的干灰系統(tǒng)嚴(yán)重不暢的問題。

3.結(jié)束語

通過對正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)的治理，安全的度過了之后的寒冷冬季，從抽樣檢查情況看，聚四氟乙烯板材的節(jié)流孔板在運(yùn)行兩年后，其孔徑僅平均增大約35絲，是符合要求的。目前系統(tǒng)運(yùn)行良好。正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)的治理和改造工作將是一個長期的、持續(xù)的工作，需要在做好各項(xiàng)定檢、定維工作的前提下不斷的改進(jìn)。

作者簡介：王大鵬，工程師，現(xiàn)供職于浙江寧波長三角電力工程有限公司。