正壓濃相輸灰在大唐國際陡河發電廠的應用

王劍鋒

(大唐國際陡河發電廠，河北 唐山 063028)

0 引言

大唐國際陡河發電廠(以下簡稱陡河發電廠)為緩解環保壓力，杜絕水力排灰，提高粉煤灰的綜合利用率，2007年對#1～#4鍋爐進行了輸灰系統改造。引進了某公司設計的正壓濃相氣力輸灰技術，全廠8臺機組全部實現了氣力除灰。由于設計上的先天不足及機組燃煤品質的變化，輸灰系統運行中經常出現不正?，F象，導致電除塵器高料位及輸灰系統故障頻發，直接威脅著機組的安全、穩定運行。

1 系統概況

#3，#4機組單機容量為250 MW，2臺鍋爐容量為850 t/h。

輸灰距離:#3機組為900 m，#4機組為850 m，提升高度為30 m。

設計參數:灰分，45.76%;堆積密度，750kg/m3。

動力氣源:6臺41 m3/h螺桿式空氣壓縮機。

原始設計參數見表1。

表1 粒度分布原始設計參數

初始設計管道布置情況如下:

(1)省煤器采用4臺輸送泵串聯，設置1根管道合并到一電場B側。

(2)一電場分A，B兩側的每側采用2臺輸送泵串聯，1根管道可進入2座粗灰庫，共設置2根管道。

(3)二電場分A，B側分別采用2臺輸送泵，然后合并到1根管道;三電場分別采用4臺輸送泵串聯并與二電場合并到1根管道進入粗、細灰庫。

(4)四電場、五電場分別采用4臺輸送泵迂回串聯后與二電場合并到1根管道進入粗、細灰庫。

2010年，為提高系統可靠性，又增加了輸灰管道。

(1)省煤器及一電場無變化，#3鍋爐二電場A，B側合并單獨設置1根管道;三電場單獨設置1根管道，四電場、五電場共用1根管道。#4鍋爐二電場A，B側合并單獨設置1根管道，三電場、四電場、五電場公用1根管道。

(2)#3鍋爐共設5根輸灰管道;#4鍋爐共設4根輸灰管道。

2 故障原因分析

2.1 系統穩定性差

在氣力輸灰設計時，應根據鍋爐出力、灰庫距離及燃煤灰分情況進行計算，選取合適的灰泵型號，配置相應的輸灰管道。輸灰管道的內徑與灰泵的大小及節流孔板的孔數應匹配。當灰泵型號及輸灰管道確定后，節流孔板的總孔數也就基本確定下來。2007年底，#3，#4鍋爐輸灰系統投入運行，在試運行過程中，經常出現堵塞現象，為此，廠家對該系統進行了調整，在倉泵間及出口管道上增加濃度穩定器和調整節流孔板，但效果不明顯。分析堵塞的原因有以下2個方面:

(1)設計及安裝上存在偏差。

(2)該輸送方式對于長距離輸送適應性有限。

由于陡河發電廠燃煤種類較多，煤質變化較大，因此灰質極不穩定。由于輸灰系統設計裕量不足，對惡劣工況下其對輸灰系統的影響考慮不周，系統投入初期就表現出適應性較差的特點，經常出現輸灰不暢及堵管現象。表2為近幾年來燃煤灰分情況。

2011年雖然平均灰分下降，但超設計灰分的煤質達7次之多，其中灰分最高的達到了48.96%，創該電廠歷史新高，實際化驗堆積密度達1060kg/m3。

在正常情況下，濃相單管輸送系統管道中的灰被流動的壓縮空氣懸浮并帶走，但由于灰的重力及受到的阻力，運行速度下降，當低于懸浮速度時，一部分灰會沉降下來。當沉降的灰量在一個輸灰周期內不足以堵塞管道時，輸灰正常進行，直至輸送周期結束后通過吹灰程序將灰管底部的干灰吹凈。當沉降的灰量足夠多時，則造成灰管堵塞。

表2 2008—2011年灰分情況

干灰懸浮速度與干灰特性及輸灰壓力密切相關，當干灰粒徑增大時，輸送速度要相應提高，否則，會引起堵管。特別是在一電場停運時，堵管現象尤為突出，可見大粒徑灰比例很大。

原因分析:

(1)干灰粒徑的偏差。設計計算中干灰的粒徑是取中粒徑平均值，實際上，由于鍋爐燃燒狀況、煤種等原因，在一電場停運時，可能會導致大粒徑干灰比例增大。如果這些干灰不是集中沉積在某一管段，也不會發生堵管。反之，如果它們集中沉積在某一管段，則會發生堵管。

(2)實際輸送速度的偏差。氣力輸送系統的輸送初速度是指空氣在管道內的流速，該值由倉泵容積、輸送管道內徑及輸送壓力等確定。在低濃度輸送時，干灰與空氣的流速基本一致。在輸送濃度較大時，由于干灰與空氣之間存在阻力以及灰粒本身的重力作用，干灰與空氣的流速不同，隨著粒徑的增大其差異隨之增大。當干灰粒徑大到一定程度時，其流速低于懸浮速度，這部分干灰將沉積下來，當達到一定數量時，則產生堵管，一電場典型灰質粒度分布情況見表3。

由于灰質變化較大，輸灰系統適應性差，輸灰系統經常發生輸灰不暢及堵管，輸灰系統穩定性較差。

2.2 系統缺陷頻發

2010年6—12月系統缺陷統計情況見表4。

表3 一電場典型灰質粒度分布 %

2010年6—12月，因設備缺陷造成干灰系統停運1247.0 h，月均停運207.8 h。其中一電場停運951.0 h，占總停運時間的76.0%。產生高料位893次。其中輸灰管道泄漏停運253次，累計時間453 h，占全部停運時間的36.3%。

從以上數據可以看出，產生高料位的直接原因是設備存在缺陷而停運，6—12月停運次數中高料位比例達71.6%之多 ，其他因素雖未產生高料位，但也直接導致灰斗料位升高。設備停運缺陷中以輸灰管道泄漏所占比例為最高(31.4%)且頻次較高，其次為圓頂閥缺陷(16.0%)。

電除塵器高料位會造成灰斗灰托灰、陰陽極板變形、電場短路、電場參數下降及掉電場，嚴重時會導致灰斗崩塌及脫落。

長時間高料位、積灰造成電場參數下降，會對后續設備(如吸風機、增壓風機葉片)造成磨損，大量飛灰進入脫硫系統會導致漿液中毒，從而影響脫硫效率，同時對脫硫裝置產生較大磨損。

2.3 壓縮空氣裕量不足

壓縮空氣是氣力輸灰的原動力，輸灰壓力直接影響著氣力輸灰的正常進程。陡河發電廠氣力輸灰壓縮空氣裝置的壓力設計最低值為0.55MPa，在灰泵送灰過程中，若壓力低于該值，則會出現2種情況:一是輸灰管道容易堵塞，灰泵送不出去灰;二是輸灰時間增長。若灰泵輸送完泵內的灰時，壓縮空氣壓力尚未達到最低值，循環停滯，灰泵不進料，待壓縮空氣壓力達到最低值后，灰泵再進行下一個循環。

造成壓縮空氣裕量不足的因素有以下幾個方面:

(1)在設計空氣壓縮裕量時，技術人員未能充分考慮電廠燃煤復雜的現實，設計空氣裕量不足，沒有充分考慮備用干灰系統的壓縮空氣裕量。

(2)燃煤品質變差，為保證除灰系統的順利進行，必須增加輸灰用壓縮空氣流量。

表4 2010年6—12月系統缺陷統計

(3)經過改造的#3，#4機組輸灰管道，增加了壓縮空氣需求量。

陡河發電廠原設計6臺空氣壓縮機，其中4臺運行、2臺備用，在系統投入初期即存在裕量不足的問題。在燃煤異常變差的工況下，6臺空氣壓縮機運行，無備用，2010年被迫增加2臺空氣壓縮機。

2.4 輸灰系統磨損嚴重

為適應煤質變化，增強輸灰系統適應性，保證輸灰系統的正常進行，在惡劣煤質條件下，不斷提高壓縮空氣流量，降低灰、氣比，以減少輸灰堵管的發生。

該系統設計循環時間為6.91 min/次，間隔時間為4.04 min，實際運行狀況是輸灰時間為4～5 min，可連續輸灰，可見輸灰速度增加較多。磨損與輸灰速度的3次方成正比，輸灰速度與空氣耗量成正比。從表4可以看出，輸灰管道泄漏是發生頻率最高的缺陷。因此，輸灰系統磨損的增加不僅導致穩定性降低，進而降低輸灰系統的出力，增加系統維護量，同時也會使經濟性降低。

3 設備改造

(1)通過增加備用空氣壓縮機，保證了輸灰動力氣源穩定，同時通過治理空氣壓縮機及干燥設備，提高了氣源品質，解決了壓縮空氣裕量不足的問題。

(2)先后對#3鍋爐二電場、三電場及#4鍋爐二電場單獨設立輸灰管道，提高了一電場故障情況下的輸灰能力，系統可靠性增強，但導致系統耗氣量增加。

(3)為解決一電場頻繁堵管的問題，對一電場輸灰系統進行了改造。對一電場4臺倉泵增加出料閥控制，通過壓力調節出料閥，從而控制給料量，同時增加硫化加壓。該方案實施后，有效地緩解了輸灰堵管問題，但也限制了輸灰出力的提高，同時，氣耗量明顯增加。

4 煤質變差運行狀況的應對策略

4.1 根據氣力輸灰實時曲線進行運行調整

(1)開啟備用空氣壓縮機，保證輸灰壓力低限值。輸灰管路壓力(聯鎖)設定應不低于最低限值。當輸灰壓力低于限值時，程序限制系統啟動。應及時調整母管制壓縮空氣系統的輸灰程序，避免多個輸灰進程同時進行，使輸灰壓力維持相對穩定。

(2)當輸灰時間拉長時，應及時調整裝料時間(降低)，保證輸灰進程。

(3)在運行中發現輸灰有拉尾現象，輸灰管道有可能輸送不凈，應視情況及時停運吹掃。

(4)對于灰斗未安裝氣化風的輸灰系統，應對電除塵器料位及倉泵裝料情況加強監視，防止因落回不暢造成電除塵器高料位的出現。

(5)對進料及輸灰周期等參數及時調整，保證輸灰達到最大出力且不堵管。

4.2 根據輸灰歷史曲線進行系統配氣調節

在正常情況下，氣力輸灰的實時曲線沒有大的變化，通過裝灰計時器或料位優先方式的運行，循環周期一般在7 min左右。當曲線發生突變時，說明輸灰系統出現了異常，應結合曲線狀況認真進行系統的綜合分析，必要時對氣力輸灰系統的節流孔板進行調整。

4.3 輸灰系統異常處置預案

制訂輸灰系統異常處置預案，在緊急條件下予以實施，應包含以下措施:

(1)做好燃煤摻配工作，控制入爐煤的發熱量、灰分及硫分等。

(2)必要時降低機組負荷運行。(3)做好故障放灰的準備。

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