大中型火力發(fā)電廠省煤器輸灰系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

孫建朝

（中國華電工程（集團）有限公司，北京 100160）

0 引言

火力發(fā)電廠中省煤器灰斗排灰具有排灰溫度高（最高可達400℃）、灰粒徑大、密度大、耗氣量大、難輸送、易堵管的特點，尤其是遇到機組高負荷、煤質(zhì)差、灰分大等情況時，上述特點體現(xiàn)得更為明顯。另外，省煤器灰斗在熱態(tài)時會產(chǎn)生較大的熱位移，同時省煤器灰斗下空間小，設(shè)備布置受限制，因此其排灰系統(tǒng)是除灰技術(shù)的一個難點，省煤器輸灰方案的選擇必須對癥下藥。下面對省煤器輸灰系統(tǒng)不同輸送方案進行分析，通過比較找出省煤器灰的合理輸送方案。

1 國內(nèi)省煤器灰輸送系統(tǒng)技術(shù)概況

國內(nèi)電廠在以前很少關(guān)注省煤器灰斗的輸灰問題，大部分機組只是預留了灰斗并未配置輸灰系統(tǒng)，也有不少工程已取消了省煤器排灰，但這給其后的空氣預熱器（以下簡稱空預器）和脫硝系統(tǒng)造成負擔和不利影響，具體表現(xiàn)在：（1）省煤器出口煙道未設(shè)置出灰系統(tǒng)使得省煤器出口煙道水平段大量積灰，積灰高度最大達0.5m左右；（2）省煤器出口煙道焊縫出現(xiàn)裂紋，煙道變形開裂漏灰；（3）空預器傳熱元件積灰堵塞，造成煙氣阻力嚴重偏高，從而使引風機電流偏大，導致廠用電增加；（4）空預器傳熱元件積灰堵塞，煙氣阻力增大造成爐膛壓力大范圍波動，嚴重影響了機組運行的經(jīng)濟性和安全性［1-2］。隨著近2年機組脫硝改造的推進，其重要性逐步被認識，因而陸續(xù)配置了省煤器輸灰系統(tǒng)或進行改造，可見設(shè)置省煤器灰輸送系統(tǒng)是必要的。

省煤器出口煙道輸灰系統(tǒng)可分水力輸灰與氣力輸灰。在20世紀90年代，省煤器排灰多采用水力除灰方式，水力輸灰系統(tǒng)灰漿前池、溝道的土建施工工作量大，工程造價高，耗水量大，運行后影響現(xiàn)場環(huán)境，進入20世紀后，水力除灰因不符合國家環(huán)保要求，逐漸被氣力輸送系統(tǒng)代替。因此，水力輸灰系統(tǒng)不再作為省煤器輸灰系統(tǒng)推薦方案。

正壓濃相氣力除灰是近年來大中型燃煤機組普遍采用的氣力輸灰方式，正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)有如下特點。

（1）較高的灰氣比?；覛獗瓤蛇_30～60 kg／kg，而常規(guī)稀相系統(tǒng)為5～15 kg／kg，因此其空氣消耗量大為減少，多數(shù)情況下為其他系統(tǒng)的1／3～1／2。

（2）輸送速度低。濃相系統(tǒng)平均流速在8～12 m／s，為常規(guī)稀相系統(tǒng)的 1／3～1／2。輸灰管道磨損大為減小，采用普通無縫鋼管即可，只在彎頭部位采用耐磨材料或增加壁厚。

（3）輸送距離遠。單級當量輸送距離可達1500 m，對于更長距離的輸送，可采用中轉(zhuǎn)灰倉兩級輸送的方式解決。

由于正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)具有輸送濃度高，能耗小；輸送速度低，管道磨損輕，除彎管外的輸送管道可采用普通碳鋼管，節(jié)省投資；系統(tǒng)運行可靠，可自動程序控制，自動化水平高；系統(tǒng)及設(shè)備成熟，檢修維護工作量較小等優(yōu)點，省煤器輸灰系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮采用正壓濃相氣力輸送方式。

2 不同設(shè)計方案對比分析

目前國內(nèi)電廠省煤器除灰方式不盡相同，采用正壓濃相氣力除灰省煤器灰的輸送去向有如下幾個方案可供選擇。

（1）省煤器灰輸送至干渣倉。此方案適用于除渣系統(tǒng)采用干式除渣系統(tǒng)的工程，大中型燃煤電站干渣倉一般布置在鍋爐排渣口中心線鍋爐鋼架外側(cè)，省煤器至干渣倉間輸送距離較近，布置簡單，彎頭數(shù)量少，耗氣量較小，投資少。目前國內(nèi)采用此方案的電廠有蕪湖發(fā)電廠五期工程、華能荊門“上大壓小”熱電聯(lián)產(chǎn)新建工程、山西大唐運城發(fā)電有限責任公司等，實踐證明運行效果良好。

（2）省煤器出口煙道的灰斗串聯(lián)為獨立的省煤器單元，用1根輸送管輸送至粗灰?guī)?。采用此方案省煤器灰輸送系統(tǒng)可作為獨立的單元進行控制，但由于省煤器灰粒較粗，灰粒輸送特性不良，需沿輸灰管道布置沿程補氣裝置，這種布置方式系統(tǒng)耗氣量大，輸送距離長，工程造價大；并且由于輸送距離長，輸送過程中灰速不斷加大，容易造成彎頭及管道磨損。目前，大唐寧德電廠、平頂山姚孟第二發(fā)電有限公司、遼寧清河發(fā)電有限責任公司等采用這一輸灰方式。

（3）省煤器輸灰管道并入電除塵一電場，共用1根灰管輸送至灰?guī)?，省煤器灰與除塵器一電場灰同步輸送，即一電場灰輸送時省煤器灰同時輸送。采用此方案可以將省煤器灰與除塵器一電場灰合并輸送至粗灰?guī)?，有利于干灰的綜合利用。但由于省煤器輸灰的管道垂直落差大，灰在下降管段重力作用下會導致灰堵塞在水平管與垂直管連接處，因此，需在省煤器輸灰管路上設(shè)置沿程補氣裝置防止堵管，但會增加一定的耗氣量。目前，浙江紹興濱海熱電廠、華能珞璜電廠、燕山湖發(fā)電廠等采用這一輸灰方式。

（4）省煤器出口煙道的灰輸送至除塵器入口煙道。采用此種輸送方式輸灰距離較近，管道垂直落差小，布置簡單，彎頭數(shù)量少，耗氣量較小，投資少；而且由于電除塵器入口煙道運行工況下，為負壓狀態(tài)，輸送容易。為防止輸送過程中飛灰量過大造成飛灰在除塵器入口煙道內(nèi)沉積，系統(tǒng)宜采用“少量多次”的輸送模式，采用時間控制來代替料位計控制，這使被輸送到煙道的少量飛灰能夠被煙氣順利地帶到電除塵區(qū)。實踐證明，此系統(tǒng)簡潔、可靠，運行效果良好。目前，華潤菏澤電廠、河南首陽山電廠、江蘇常熟電廠等采用這一輸灰方式。

3 設(shè)計注意事項

（1）倉泵進料閥的選擇。大中型燃煤電站省煤器灰斗排出的灰溫度可達400℃左右，氣力輸送倉泵密封閥門選擇應(yīng)安全耐用，耐高溫、高壓的同時又要有很好的密封性，因為進料閥的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)運行的可靠性。近年來應(yīng)用的閥門形式主要有水冷式圓頂閥、耐高溫圓頂閥、耐高溫陶瓷雙插板閥及擺動式陶瓷閘板閥等［3-6］。

（2）倉泵安裝方式的選擇。因省煤器灰斗下安裝空間小，設(shè)備布置受限制，目前有不少電廠省煤器輸灰系統(tǒng)輸灰泵支裝在省煤器灰斗下檢修平臺上，膨脹節(jié)安裝在省煤器灰斗出口與輸灰泵進料閥之間，熱態(tài)時省煤器灰斗向下膨脹，輸灰泵及平臺會承受較大的負荷，甚至輸灰泵殼體及進料閥會被嚴重損壞。針對省煤器灰斗排灰的上述特性，省煤器輸灰倉泵宜采用小容積輸灰泵。該泵可吊裝在省煤器灰斗下，節(jié)約安裝空間，同時便于運行檢修。

（3）設(shè)置沿程補氣裝置。省煤器灰屬于重力沉降灰，顆粒大、密度大、形狀不規(guī)則，另外，因省煤器灰管道垂直落差大，極易在輸灰管道中沉積，造成管道堵塞［7］。因此，在省煤器輸灰管道上設(shè)置沿程補氣裝置是必要的，這樣能將積聚的灰栓疏松，保持省煤器灰的順暢輸送。常用的沿程補氣方法有管外管伴吹濃相穩(wěn)定器和管中管雙套管紊流方案［8］，如圖1、圖2所示。

圖1 管外管伴吹濃度穩(wěn)定器方案

圖2 管中管雙套管紊流方案

（4）管道膨脹節(jié)的安裝及系統(tǒng)運行模式。省煤器灰斗在熱態(tài)時膨脹量大，大型電站燃煤機組灰斗向下的膨脹量可達250mm以上，另外因省煤器灰量相對較少，一般占燃煤鍋爐總灰量的5%左右，因此省煤器輸灰系統(tǒng)可采用小容積泵“少量多次”的輸送模式，避免輸灰量過大造成堵管［9］。管道膨脹節(jié)宜選用鋼制波紋膨脹節(jié)，膨脹節(jié)可安裝在末端輸送泵出口水平輸灰管道上，用于吸收灰斗熱膨脹產(chǎn)生的位移。

4 結(jié)束語

通過以上分析得知，目前國內(nèi)大中型燃煤電站采用的省煤器氣力輸送方案在技術(shù)上均是可行的。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，省煤器氣力輸灰系統(tǒng)采用輸送至干渣倉或輸送至除塵器入口煙道的方式，具有輸送距離短、垂直落差小、彎頭數(shù)量少等優(yōu)點，運行效果良好，省煤器灰輸送系統(tǒng)方案設(shè)計時宜優(yōu)先考慮上述方案。當采用省煤器灰與一電場灰合并輸送時，應(yīng)考慮設(shè)置沿程補氣裝置或其他防堵措施。如灰?guī)煳恢门c電廠主廠房距離較遠，因省煤器灰易在輸送過程中沉積堵塞，且輸送距離過長，管道末端飛灰輸送速度不斷增大，管道閥門磨損嚴重，因此不宜采用省煤器灰直接輸送至灰?guī)斓姆桨浮?/p>

［1］劉富宏.某600MW鍋爐省煤器飛灰輸送系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用［J］.江蘇電機工程，2010，29（1）：76-78.

［2］梁國建.600MW大型燃煤機組省煤器輸灰管路的設(shè)計應(yīng)用與改進［J］.中國電力，2002，35（8）：21-24.

［3］李錄新，邱岳山，孟尚虎.600MW機組省煤器輸灰系統(tǒng)存在問題及改造［J］.吉林電力，2009（3）：50-52.

［4］時巖，孫良，劉娟.600MW機組省煤器輸灰系統(tǒng)常見故障及對策［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（1）：50-52.

［5］初光，漢繼紅，劉鵬飛.省煤器輸灰程控邏輯實現(xiàn)及管道彎頭磨損處理方案［J］.自動化博覽，2014（12）：74-76.

［6］姜波，蘇富強，郭亮，等.火電機組省煤器灰輸送中存在的問題及對策［J］.發(fā)電與空調(diào)，2013，34（2）：5-7.

［7］邵麗鴻，姜曉明.如何實現(xiàn)大容量鍋爐省煤器輸灰系統(tǒng)正常投運［J］.安徽電力，2012，29（1）：31-34.

［8］高樹愛，封敏.新型栓塞輸送技術(shù)在600MW火電機組省煤器輸灰中應(yīng)用探討［J］.2012（30）：50-51.

［9］金定強，陸小成，袁春林，等.600MW機組省煤器灰中等距離氣力輸送系統(tǒng)改進措施［J］.電力科技與環(huán)保，2014（4）：50-52.