濃相正壓氣力輸灰系統(tǒng)故障分析及對(duì)策

符美逍

（湛江電力有限公司，廣東 湛江 524000）

除塵器輸灰系統(tǒng)是燃煤發(fā)電機(jī)組重要的輔助系統(tǒng)，輸灰系統(tǒng)故障會(huì)威脅機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)或引發(fā)除塵器坍塌事故。因此，除塵器輸灰系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，快速準(zhǔn)確地判斷故障原因并及時(shí)處理，顯得至關(guān)重要。本文以某電廠3 號(hào)機(jī)組電袋復(fù)合除塵器電場(chǎng)區(qū)濃相正壓氣力輸灰系統(tǒng)故障處理為案例，分析輸灰系統(tǒng)故障的原因，并提出有效的處理措施。

1 系統(tǒng)設(shè)備

1.1 系統(tǒng)出力

某電廠現(xiàn)有4×330MW 國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤機(jī)組，其中3號(hào)機(jī)組除塵器為電袋復(fù)合除塵器，輸灰系統(tǒng)的出力是按設(shè)計(jì)煤種（平三煤，灰分21.93%）灰量的150%設(shè)計(jì)，為每臺(tái)爐48t/h，其中，電場(chǎng)區(qū)的出力是按總出力的80%設(shè)計(jì)，即38.4t/h。

1.2 設(shè)備組成

電場(chǎng)區(qū)輸灰系統(tǒng)2012 年由克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司設(shè)計(jì)，8 個(gè)倉(cāng)泵串聯(lián)為1 個(gè)輸灰單元，單個(gè)倉(cāng)泵容積為1.5m3，采用1 根DN175 的管道將飛灰輸送至終端灰?guī)?，倉(cāng)泵之間采用紊流雙套管連接，出口倉(cāng)泵至終端灰?guī)觳捎脩腋×鲉喂?，輸送距離為650m，主輸送空氣閥及管道的規(guī)格為DN65，輸送氣源壓力為0.6MPa，經(jīng)減壓閥后氣源壓力為0.35MPa。每臺(tái)倉(cāng)泵底下設(shè)三路流化管，其中兩路為1 寸橡膠管，連接倉(cāng)泵底部三通內(nèi)的流化組件；另一路為1/2 寸橡膠管，連接至紊流雙套管中的內(nèi)旁通管。出口倉(cāng)泵后設(shè)有補(bǔ)氣管道及混合器。

1.3 過(guò)程原理

倉(cāng)泵進(jìn)料：進(jìn)氣閥關(guān)閉，下料閥及平衡閥開(kāi)啟，物料在重力作用下落入倉(cāng)泵中，倉(cāng)泵泵體內(nèi)的空氣由平衡管排出。

進(jìn)料結(jié)束：落料定時(shí)器到時(shí)，延時(shí)2 秒后，所有下料閥、平衡閥關(guān)閉，觸發(fā)一次輸送循環(huán)。

輸送過(guò)程：主輸送空氣閥與所有流化空氣閥打開(kāi)，輸送空氣通過(guò)此兩路管道進(jìn)入輸送泵內(nèi)，系統(tǒng)壓力開(kāi)始升高，進(jìn)而將飛灰流化并輸送至灰?guī)?，此時(shí)輸灰管道內(nèi)壓力約0.2 ～0.3MPa。若在輸送過(guò)程中，輸灰壓力高于0.5MPa，主輸送空氣閥與流化空氣閥依次關(guān)閉，但輸送壓力下降至0.4MPa 時(shí)，上述閥門(mén)再次陸續(xù)打開(kāi)，直到輸送壓力符合輸送結(jié)束的數(shù)值要求。

關(guān)泵：當(dāng)輸送壓力低于設(shè)定的結(jié)束壓力（0.03MPa）后，延時(shí)20 秒，所有主輸送空氣閥和流化空氣閥關(guān)閉，此次的輸送結(jié)束。待條件滿(mǎn)足時(shí)，開(kāi)始新的輸送循環(huán)。

2 故障現(xiàn)象

由于燃煤供應(yīng)緊張，燃煤灰分高達(dá)30%左右且熱值低，鍋爐產(chǎn)灰量接近或大于輸灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出力，產(chǎn)灰量大，飛灰顆粒粗，輸灰循環(huán)頻次大幅增加，下料閥、平衡閥、紊流雙套管、流化組件等設(shè)備磨損大，頻繁導(dǎo)致輸灰循環(huán)堵管或拖尾，出力下降造成灰斗料位高。頻繁堵管或拖尾故障又縮短上述各設(shè)備的使用壽命，形成惡性循環(huán)，機(jī)組被迫降負(fù)荷運(yùn)行或人工排灰，給設(shè)備與環(huán)境帶來(lái)較大污染。嚴(yán)重時(shí)造成除塵器嚴(yán)重積灰，引發(fā)除塵器壓差大而被迫停機(jī)或除塵器坍塌事故。除塵器濃相正壓氣力輸灰故障的現(xiàn)象主要表現(xiàn)為以下2 點(diǎn)。

2.1 輸灰管道堵塞

輸灰管堵塞時(shí)，輸灰曲線表現(xiàn)如圖1，輸灰壓力上升到0.5MPa，主氣閥保護(hù)關(guān)閉，壓力長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的下降趨勢(shì)很弱。

圖1

2.2 輸灰循環(huán)拖尾

輸灰循環(huán)拖尾表現(xiàn)如圖2，第一次輸灰循環(huán)，輸灰壓力升至約0.1MPa 后，迅速下降至0.040MPa 左右后，繼續(xù)下降的趨勢(shì)非常緩慢，表現(xiàn)出至少20min 的拖尾；第二次輸灰循環(huán)時(shí)，輸灰壓力迅速上升至0.5MPa（壓力達(dá)到0.5MPa 主輸送空氣閥保護(hù)關(guān)斷），長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的下降趨勢(shì)很弱。

圖2

3 原因分析及對(duì)策

3.1 灰源分析

（1）灰粒特性分析。輸灰系統(tǒng)發(fā)生故障前期，除塵器電場(chǎng)發(fā)生故障停運(yùn)，電區(qū)灰斗多為沉降灰。從表觀來(lái)看，煤灰硬度較大，用手碾壓有沙粒感覺(jué)，且摻雜的黑色顆粒（不完全燃燒的煤粉）較多。說(shuō)明煤灰的堆積密度與流動(dòng)性等物料特性已嚴(yán)重偏離了設(shè)計(jì)參數(shù)。

（2）灰的溫度影響。由于輸灰系統(tǒng)故障停運(yùn)，灰斗內(nèi)的煤灰停止流動(dòng)，溫度逐漸下降，灰粒之間黏性變大，流動(dòng)性下降，使輸灰阻力增大，導(dǎo)致輸灰管堵塞的概率增大。

（3）處理對(duì)策。物料的特性會(huì)影響輸送特性，灰氣比是影響輸送特性的重要參數(shù)。隨著物料特性的改變，灰氣比已不能滿(mǎn)足濃相輸送的要求。因此，必須調(diào)整灰氣比才可以將粗灰輸送至灰?guī)臁?/p>

此時(shí)，最簡(jiǎn)單有效的方法為拆除主輸送氣源的節(jié)流孔板，增大輸送氣源壓力與氣量，將灰斗內(nèi)殘留的粗灰輸送完后再恢復(fù)。操作時(shí)，要摸索調(diào)整下料時(shí)間與恰當(dāng)調(diào)整提高結(jié)束壓力，探尋最佳的參數(shù)配置。此辦法會(huì)增加輸灰的耗氣量，實(shí)施時(shí)要留意輸灰氣源母管的壓力，提前啟動(dòng)備用空氣壓縮機(jī)，避免影響其他輸灰系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 系統(tǒng)氣密性

（1）氣密性不足的影響。該輸灰系統(tǒng)采用的是栓狀流技術(shù)。在物料輸送過(guò)程中，在管道中形成料栓，氣流的壓力差是推動(dòng)料栓前進(jìn)的動(dòng)力。如果輸灰系統(tǒng)的氣密性不足，在管道尾部就形成不了足夠壓力差推動(dòng)料栓前進(jìn)，這是造成輸灰管堵塞的原因之一。另外，一般情況下，料栓之間會(huì)形成薄薄的沉積層，沉積層在空氣動(dòng)能的作用下被料栓前端鏟起，顆粒與料栓撞擊分離潰散移動(dòng)，形成新的料栓。如果壓縮空氣在前段泄漏，管道后端就沒(méi)有足夠的動(dòng)能將沉積層鏟起，沉積層無(wú)法隨料栓移動(dòng)至灰?guī)?。殘留在管道中的沉積層增大了管道的阻力，使輸灰壓力難以下降到設(shè)置的結(jié)束壓力，形成輸灰循環(huán)拖尾現(xiàn)象。若干個(gè)輸灰循環(huán)后，沉積層在管道中不斷增加，使管道的通流面積減小，灰氣混合物的流動(dòng)阻力增大，輸送流速逐漸降低，破壞了灰氣的均勻混合狀態(tài)，發(fā)生堵管現(xiàn)象，輸灰曲線表現(xiàn)如圖2。

（2）氣密性不足的處理措施。輸灰系統(tǒng)氣密性不足主要原因是輸灰空氣外漏與內(nèi)漏。外漏會(huì)造成煙塵污染環(huán)境，容易被發(fā)現(xiàn)及處理；內(nèi)漏的主要表現(xiàn)為下料閥或平衡閥磨損或故障，需要逐個(gè)閥門(mén)排查。目前常用的下料閥、平衡閥有圓頂閥與氣動(dòng)陶瓷擺動(dòng)閥兩種型式，該輸灰系統(tǒng)兩種閥門(mén)都有使用。

圓頂閥故障主要表現(xiàn)是插入式密封圈磨損，不能維持密封壓力，更換插入式密封圈即可消除故障。需要注意的是，安裝插入式密封圈時(shí)，密封圈與圓頂之間的間隙一定要調(diào)整到規(guī)定范圍內(nèi)，否則，會(huì)導(dǎo)致密封圈磨損快、壽命短。另外，圓頂中心磨損穿孔與執(zhí)行氣缸密封圈損壞漏氣也會(huì)導(dǎo)致圓頂閥故障。處理措施是更換圓頂閥或磨損組件。

圓頂閥選型需要注意以下事項(xiàng)：①選用直行程或扇形氣缸。在內(nèi)外有壓差工況下開(kāi)啟使用時(shí)，圓頂閥開(kāi)啟必須在0.3 ～2.0s 內(nèi)完成，在氣缸設(shè)計(jì)有速度的調(diào)整點(diǎn)。②軸端密封圈：軸端密封圈是傳動(dòng)軸與閥體間密封的關(guān)鍵部件。圓頂閥每個(gè)軸端采用3 道密封，分為內(nèi)側(cè)2 道和外側(cè)1 道密封。內(nèi)側(cè)由于與灰直接接觸需要具備較高的耐磨、耐高溫、耐腐蝕性能，內(nèi)側(cè)兩道密封圈選用VARI 密封圈，VARI 密封圈采用特種材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，并且采用兩道密封圈的方式，防止灰氣泄漏。外側(cè)再增加一道密封，可靠保證了密封的有效性。③圓頂閥打開(kāi)時(shí)的放氣口必須設(shè)計(jì)快速排氣閥，當(dāng)圓頂關(guān)到位后，密封圈立刻充氣密封。圓頂閥開(kāi)啟前，插入式密封圈通過(guò)快排閥迅速排氣泄壓，然后立即開(kāi)啟圓頂閥?？焖倥艢忾y選型不當(dāng)，會(huì)造成圓頂閥打開(kāi)時(shí)排氣不及時(shí)，造成插入式密封圈磨損快壽命縮短。

氣動(dòng)陶瓷擺動(dòng)閥密封性檢查比較困難，可分為以下兩種情況：①閥門(mén)密封面磨損嚴(yán)重泄漏量很大時(shí)，可通過(guò)聽(tīng)針判斷。在輸灰循環(huán)過(guò)程中，輸灰管內(nèi)有一定的壓力時(shí)，閥門(mén)磨損處產(chǎn)生較大氣流聲，使用聽(tīng)針可以判斷確認(rèn)閥門(mén)內(nèi)漏。②閥門(mén)輕微內(nèi)漏時(shí)，通過(guò)氣流聲或目測(cè)密封面表面難以判斷，可通過(guò)憋壓試驗(yàn)的方法。拆除下料閥上方的補(bǔ)償器，在出口倉(cāng)泵管道法蘭面加裝堵板，開(kāi)啟主輸送空氣閥往系統(tǒng)充氣，觀察閥門(mén)密封面是否空氣泄漏，即可判斷，并更換閥門(mén)消除故障。

3.3 流化盤(pán)故障

流化盤(pán)是濃相正壓氣力輸灰系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，流化空氣通過(guò)節(jié)流孔板、止回閥、流化組件進(jìn)入倉(cāng)泵底部，使煤灰與空氣均勻混合，灰處于漂浮流化狀態(tài)，灰氣混合物單位體積濃度接近平均值。流化盤(pán)故障會(huì)導(dǎo)致倉(cāng)泵內(nèi)的灰無(wú)法流化，堆積密度大，空氣阻力變大，使灰氣比失調(diào)，主要故障現(xiàn)象為倉(cāng)泵之間的灰管堵塞。流化盤(pán)故障主要原因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)方面：

（1）流化管堵塞?；覛饣旌衔锏沽魇窃斐闪骰氯闹饕颉Ａ骰P(pán)內(nèi)的傘帽裝置與流化管中止回閥是防止灰氣混合物倒流的關(guān)鍵部件。發(fā)生灰氣混合物倒流說(shuō)明傘帽裝置或止回閥閥芯磨損。輸灰過(guò)程中，手握觸摸流化橡膠支管的振動(dòng)情況可以判斷流化管是否堵塞。處理方法是更換磨損部件。另外，輸灰氣源含水含油也會(huì)造成流化管堵塞。

（2）流化管泄漏。流化管泄漏會(huì)導(dǎo)致流化進(jìn)氣量減少，不足以將灰與氣充分混合為懸浮流化狀態(tài)，而部分沉積，使輸灰管截面積減小，引起輸灰管堵塞。流化管泄漏的根本原因是灰氣混合物倒流，管道磨損穿孔。處理措施是更換流化管與檢查傘帽裝置與止回閥是否磨損內(nèi)漏。

3.4 灰氣比失調(diào)

灰氣比是指灰質(zhì)與輸送氣體二者之間的質(zhì)量流量之比，是輸灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。灰氣比太大，系統(tǒng)的壓力損失大，容易造成輸灰管道堵塞；灰氣比太小，輸灰的起始速度大，導(dǎo)致設(shè)備磨損增大，且能耗增大?；覛獗扰c輸送物料堆積密度、流動(dòng)性、輸送距離等特性密切相關(guān)。因此，灰氣比的確定必須綜合考慮復(fù)雜的影響因子，通常采用試驗(yàn)法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整試驗(yàn)，選擇最佳的灰氣比。

灰氣比一般通過(guò)主輸送氣源母管的孔板調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，該輸灰系統(tǒng)的最佳孔板尺寸為單孔4.2mm；另外，8 個(gè)倉(cāng)泵的流化支管的進(jìn)氣量分配也很重要，一般情況下，流化進(jìn)氣量從1 號(hào)到8 號(hào)倉(cāng)泵依次增大。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最終確認(rèn)孔板尺寸如表1。

表1

3.5 灰?guī)斓挠绊?/h3>

灰?guī)斓膸?kù)內(nèi)壓力高會(huì)導(dǎo)致輸灰阻力增大，且輸灰壓力無(wú)法下降至結(jié)束壓力，造成輸灰管堵塞或輸灰循環(huán)拖尾，是影響輸灰系統(tǒng)正常運(yùn)行的一種重要因素?；?guī)鞄?kù)內(nèi)壓力高的主要原因是庫(kù)頂排氣布袋除塵器濾袋堵塞或者清灰脈沖閥故障。另外，灰?guī)炝衔贿^(guò)高及庫(kù)頂切換閥開(kāi)啟不到位也會(huì)加劇這一因素對(duì)輸灰系統(tǒng)的影響。因此，加強(qiáng)灰?guī)斓牟即龎m器、切換閥、及時(shí)調(diào)整料位維護(hù)是保證輸灰系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要措施。

4 結(jié)語(yǔ)

濃相正壓輸灰系統(tǒng)堵塞或拖尾故障一般情況下都是由部件周期性磨損，性能下降所致。運(yùn)行中要根據(jù)鍋爐產(chǎn)灰量與物料特性加強(qiáng)調(diào)整，及時(shí)巡查發(fā)現(xiàn)缺陷，并分析原因，采取針對(duì)性的措施迅速處理。另外，加強(qiáng)設(shè)備管理，制定計(jì)劃定期更換容易磨損部件，完全可以避免因輸灰系統(tǒng)故障而影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。