電站鍋爐尾部煙道積灰的原因分析及處理

胡信韜 姜聰

摘 要：鍋爐尾部煙道積灰問題是火力發(fā)電廠運(yùn)行中的常見問題，影響機(jī)組的長期穩(wěn)定運(yùn)行，甚至煙道支架結(jié)構(gòu)的安全性。針對吉爾吉斯斯坦比什凱克2x150MW熱電站的鍋爐空預(yù)器出口至靜電除塵器入口煙道積灰問題，分析煙道積灰原因，并提出了在彎頭前的水平煙道增設(shè)灰斗及除灰系統(tǒng)等改造措施，實(shí)現(xiàn)在線除灰的目的。機(jī)組經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，改造方案效果良好，從根本上解決了煙道積灰問題。

關(guān)鍵詞：在線除灰；積灰；灰分；沖灰；煙道流速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.149

1 鍋爐概況

在吉爾吉斯斯坦比什凱克熱電站改造工程中，鍋爐為2臺(tái)由哈爾濱鍋爐廠制造的HG-710/13.8-YM20型超高壓自然循環(huán)，單爐膛π型布置，四角切圓燃燒方式，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣煤粉爐，配管式空氣預(yù)熱器。汽機(jī)為2臺(tái)由哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的C150-12.8/555/0.5型超高壓，雙缸雙排汽凝汽式汽輪機(jī)，VWO工況710t/h進(jìn)汽量，對外供225t/h采暖抽汽及40t/h工業(yè)抽汽，發(fā)電功率150MW。除塵器2臺(tái)為浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰局圃斓腇312型雙室五電廠靜電除塵器。

2017年3、4月，2#機(jī)、1#機(jī)分別啟動(dòng)進(jìn)行試運(yùn)行，完成72小時(shí)試運(yùn)行后，根據(jù)吉國調(diào)度要求停機(jī)。在停機(jī)檢查中，發(fā)現(xiàn)鍋爐空預(yù)器出口至除塵器入口段水平煙道積灰嚴(yán)重，煙道聯(lián)絡(luò)管處和煙道第一個(gè)彎頭處積灰嚴(yán)重，最高積灰高度為1.8m，超過一半煙道截面尺寸，如圖1所示。若積灰進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)影響機(jī)組正常運(yùn)行，甚至威脅煙道支架的安全。

同時(shí)，煙道積灰問題引起了吉國電廠人員的關(guān)注，要求總包方必須解決該問題，否則不提供鍋爐點(diǎn)火用天然氣。本工程系拆除比什凱克熱電站部分機(jī)組，在拆除場地上新建，點(diǎn)火用天然氣從吉國電廠老廠天然氣管道上引接，通過管道連接至新建機(jī)組鍋爐燃燒器。若吉國電廠不提供天然氣，新建機(jī)組將無法啟動(dòng)。

2 積灰原因分析

2.1 煙道設(shè)計(jì)不合理

原煙道布置：鍋爐出口處布置有兩根水平煙道，截面尺寸（寬x高）為4.0x3.2m，分別通入靜電除塵器的兩個(gè)入口，在煙道第一個(gè)彎頭（零件6）處設(shè)置有3.6x2.0m聯(lián)絡(luò)管，起到平衡煙道內(nèi)壓力的作用，如圖2所示。

在煙道聯(lián)絡(luò)管處，由于壓力波動(dòng)明顯，且位置處于彎頭處，煙道氣流不穩(wěn)定，容易造成積灰在聯(lián)絡(luò)管內(nèi)堆積。應(yīng)在流動(dòng)穩(wěn)定的上升管上設(shè)置聯(lián)絡(luò)管。

彎頭采用急轉(zhuǎn)彎頭不合理。急轉(zhuǎn)彎頭提高了彎頭側(cè)面積，便于布置聯(lián)絡(luò)管。但急轉(zhuǎn)彎頭容易形成渦流，導(dǎo)致積灰在彎頭處沉積。

2.2 煤質(zhì)變化的影響

鍋爐設(shè)計(jì)煤質(zhì)和入爐煤質(zhì)表1所示。

設(shè)計(jì)煤種為吉國卡拉切克煤，灰分較高；入爐煤種不詳，根據(jù)與吉方溝通，必須長期燃用，無法提供設(shè)計(jì)煤種。根據(jù)《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，空氣預(yù)熱器后通往煙囪的煙道設(shè)計(jì)流速范圍10～15m/s，其中，當(dāng)燃用高灰分且磨損性較強(qiáng)的燃料時(shí)，宜取下限值。設(shè)計(jì)煤種下煙道流速如表2所示，設(shè)計(jì)煤種收到基灰分Aar達(dá)29.42%，設(shè)計(jì)流速11.2m/s合理。但入爐煤種灰分降低至17.4%，已不屬于高灰分燃料，此時(shí)流速為11.1m/s偏低，鍋爐部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)流速低于10m/s。當(dāng)煤種改變時(shí)，煙道已完工，若縮小截面，改造工程量巨大，故不考慮改變煙道截面措施。

2.3 取消省煤器下灰斗及放灰管的影響

初步設(shè)計(jì)階段，鍋爐省煤器下設(shè)4個(gè)灰斗，并設(shè)有4個(gè)160的放灰接口。省煤器處積灰通過豎直放灰管送到爐底箱式?jīng)_灰器，攪拌制成漿液后，通過爐底渣溝排入渣漿池。初步設(shè)計(jì)審查階段，總承包方技術(shù)專工多次發(fā)函鍋爐廠要求取消省煤器下灰斗和放灰接口，同時(shí)要求設(shè)計(jì)方不設(shè)置放灰管，減小現(xiàn)場運(yùn)行工作量。

取消省煤器下灰斗及放灰管后，現(xiàn)場停爐后發(fā)現(xiàn)：大量細(xì)灰在煙道彎頭附近沉積，無法通過煙道的抽吸作用將積灰送入除塵器。每次停爐都需要專人進(jìn)入煙道進(jìn)行清灰。若保留住省煤器下灰斗及放灰管，大部分的積灰都可以通過放灰管排除，將大大降低煙道彎頭處的積灰。

3 處理措施

3.1 改變煙道結(jié)構(gòu)

針對煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理處：一、采用鋼板封堵煙道聯(lián)絡(luò)管，鋼板背面采用和煙道彎頭一樣規(guī)格的槽鋼[12.6加固肋進(jìn)行加強(qiáng)；二、改造煙道彎頭，在彎頭內(nèi)增加呈45°布置的鋼板，將煙道急轉(zhuǎn)彎頭在內(nèi)部改造成45°切角彎頭，改善煙道彎頭處流場，達(dá)到降低煙道彎頭處積灰的目的。

3.2 尾部水平煙道增加灰斗及沖灰系統(tǒng)

為了防止僅改變煙道結(jié)構(gòu)無法徹底解決煙道積灰問題，同時(shí)考慮運(yùn)行時(shí)在線放灰，在靠近煙道第一個(gè)彎頭的水平段處增設(shè)一個(gè)灰斗及沖灰系統(tǒng)。

由于煙道底部下設(shè)兩根土建支撐用梁，不可拆除，灰斗布置在兩根土建支撐梁的中間?；叶窞槔馀_(tái)結(jié)構(gòu)，與煙道相連處截面尺寸為2.0x2.0m，放灰孔尺寸為0.3x0.3m，高0.8m?；叶分胁吭O(shè)置一道加固肋，規(guī)格為槽鋼[12.6，安裝灰斗時(shí)，需去除原煙道保溫并在底部壁板上開孔?；叶返撞拷酉涫?jīng)_灰器，箱式?jīng)_灰器的水源來自爐底沖洗水。積灰與水在箱式?jīng)_灰器內(nèi)攪拌后，通過219x6的管道送到爐底的灰溝，再用水沖入爐底渣池。灰斗底部至箱式?jīng)_灰器的管道上設(shè)置有手動(dòng)閥門及操作平臺(tái)，具體結(jié)構(gòu)如圖3、4所示。

4 處理效果

單純采取改變煙道結(jié)構(gòu)的措施后，積灰高度明顯降低，但停機(jī)后檢查依然發(fā)現(xiàn)45°擋板處及水平段有0.8m左右的積灰，不能夠徹底解決煙道積灰，也達(dá)不到吉國電廠方面要求的不產(chǎn)生積灰。這與煙道流速無法改變、省煤器處灰斗和放灰管被取消有很大關(guān)系。

在采取彎頭前水平煙道底部增設(shè)灰斗及沖灰系統(tǒng)的措施后，大量細(xì)灰沉積在灰斗所在區(qū)域，當(dāng)閘板門打開時(shí)，細(xì)灰進(jìn)入箱式?jīng)_灰器，起到了不讓灰堆積的作用。經(jīng)過幾個(gè)月運(yùn)行考驗(yàn)，積灰問題得到了徹底解決。根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行人員反饋，每個(gè)值通過手動(dòng)閥門進(jìn)行在線放灰一次，保障了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)吉國電廠運(yùn)行人員也對增設(shè)灰斗及沖灰系統(tǒng)的改造表示認(rèn)可。

5 結(jié)語

煙道積灰問題嚴(yán)重影響電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。在比什凱克熱電站改造工程中，由于省煤器下灰斗及放灰管被取消、煤質(zhì)發(fā)生了變化，在不改變煙道截面的情況下，積極采取封堵煙道聯(lián)絡(luò)管、增加擋板、煙道底部增設(shè)灰斗及沖灰系統(tǒng)等處理措施，能夠在機(jī)組運(yùn)行時(shí)放灰，以最經(jīng)濟(jì)的方式解決了煙道積灰問題。為其他電廠遇到類似問題提供了解決方案。

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作者簡介：胡信韜（1986-），男，湖北武漢人，中級，注冊公用設(shè)備工程師（動(dòng)力），咨詢工程師（投資），從事火力發(fā)電廠鍋爐及其輔機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。