600MW機組氣力輸灰系統運行故障分析及改進措施

摘 要：通過對某電廠一期（2X600MW）機組氣力輸灰系統存在故障原因分析，提出合適的技術改進措施，達到良好的改進效果。同時對如何選取系統參數等提出值得探討的觀點和看法。

關鍵詞：輸灰系統；故障分析；改進措施

1 系統概況

1.1 輸灰系統

該電廠一期（2X600MW）機組濃相氣力輸灰系統，每臺爐配2臺雙室四電場除塵器，每個電場8個灰斗，每臺爐除塵器共計32個灰斗，省煤器共設6個灰斗。

電除塵器一、二電場壓力輸送罐容積為2m3，三、四電場壓力輸送罐容積為0.5m3，省煤器壓力輸送罐容積為0.5m3，為下引串聯式輸送。

每臺爐省煤器配設一條輸灰管道（灰管一），電除塵器一電場、二電場左右側（每側4個輸送罐）各配設一條輸灰管道（灰管二、灰管三），電除塵器三、四電場合用一條輸灰管道（灰管四），一臺爐共設4根輸灰管。

1.2 設計參數

每臺爐設置一套濃相氣力輸灰系統。每套系統的設計出力為86t/h，其中一電場設計出力65t/h，二電場設計出力13-65t/h ，三電場設計出力2.6-13t/h，四電場設計出力1-3t/h，省煤器設計出力5t/h。除塵器系統輸送距離600m，省煤器系統輸送距離650m，其中垂直段29m。

電除塵器入口飛灰溫度200℃，飛灰為μ干灰，堆積密度750kg/m3。原工程設計煤質分析主要數據見表1，原工程設計灰成分分析主要數據見表2，原工程除灰系統設計灰渣量見表3，原除灰系統設計參數匯總見表4。

2.2 運行基本參數

#1機組2008年4月25日除灰系統運行參數統計表，見表6。

2.3 除灰系統無法滿足機組除灰要求，灰斗高料位報警，大量飛灰無法通過系統正常輸送，影響電除塵器的安全性及發電機組正常運行，被迫在電除塵器灰斗人工放灰，嚴重文明生產，污染環境。

2.4 壓力輸送罐流化系統不可靠，故障率高。

2.5 輸送系統耗氣量過大，原配置空壓機無法滿足正常輸送用氣量要求。

2.6 壓力輸送罐落料不暢，自動落料可靠性不高。

2.7 一、二電場輸送系統時有堵管發生，輸送運行穩定性不高。

2.8 省煤器輸送管道易堵，導致省煤器輸送系統不能正常連續投入運行。

3 原因分析

3.1 對比設計煤質（見表1）與實際煤質及燃煤量（見表4），煤質變差，發熱量變低、灰份增加，導致機組燃煤量增加，飛灰量增加，實際燃煤灰渣量見表7。

表7 實際燃煤灰渣量表（收到基低位發熱量Qnet，17.2175MJ/kg

比較說明：機組設計飛灰量：40.42 t/h，機組實際產生飛灰量：90.86t/h。氣力除灰系統設計出力：86 t/h，小于機組實際排灰量，顯然通過計算可以看出，除灰系統無法滿足機組正常生產排灰要求，加之除灰系統頻繁故障檢修維護，除灰系統設計出力嚴重不足。

3.2 灰的密度變大

招標文件提供的除灰系統堆積設計密度為0.75t/m3，實際測試最大值為1.15t/m3，如此大的密度差異，除灰系統的設計配置根本無法滿足要求。

3.3 除灰系統實際運行出力分析

從表6可以看出，原系統實際運行時間較長（一電場運行平均值16.34～17.24min/次），在此，僅核算一電場實際出力即可（一電場收集機組80～95%的飛灰），選取一電場A、B側的平均輸送時間，約為16.79min/次，則一電場每小時輸送次數：60/16.79=3.574次/h；每輸送輸送罐數量：4個2.0m3；灰的密度按照表4平均值1.1275 t/m3；輸送罐充滿系數取0.8；按照連續不停輸送，則一電場一側出力：4×2×0.8×1.1275×3.574=25.79t/h，未達到表4所列的39t/h，機組排灰更加困難。

3.4 系統運行故障，氣管易倒竄灰堵灰，流化盤逆流灰，一次氣管道及其上的逆止門、流化盤、清堵氣管道、伴吹管道易磨損，重復性缺陷多，設備可靠性和運行穩定性無法保證，輸灰困難倍增。

3.5 飛灰性質發生變化

濃相氣力輸灰系統主要輸送的是電除塵器陽極板收集后落入灰斗的飛灰，含少量沉降灰。不利于輸送的主要有以下幾種特征的灰：

（1）沉降灰。在自身重力的作用下直接下落到灰斗中，這部分灰的密度大，顆粒粗，流化較為困難，正常的輸灰氣量及配氣不能滿足輸送要求。

（2）油灰。機組啟動過程中，鍋爐油煤混燒，少量沒有燃燒的充分的細微油顆粒與灰顆粒混合，形成油灰，流動性差。

（3）含碳量高的灰。鍋爐在啟動階段，煤粉燃燒不充分，飛灰含碳量高密度大，顆粒粗，流動性差，不易流化。

可以看出，不利于輸送的灰通常出現在機組啟動階段，因此需要運行、維護人員嚴密注意輸灰曲線的變化，發現問題及時處理。

3.6 輸灰管道灰氣流化不好

灰的流化是指利用壓縮空氣將灰吹散開，在微觀灰顆粒形成一定氣膜，加強灰的流動性，并形成的氣灰比，保證氣灰以一定的速度向前運動。對于一定粒度的灰，灰氣比有個最佳值，這個值既能保證將灰輸送走，又能保證耗氣量少。因此，當灰氣比低于最佳值，灰亦能輸送走，但壓縮空氣耗量增大，管道磨損較大。當一電場壓力輸送罐落灰量減少后，較粗顆粒更容易造成灰氣短路，灰容易在輸灰管道存積，當達到一定量時，就會發生堵管現象，這種堵管現象更容易發生在輸送總管及灰庫側。濃相氣力除灰的目的之一就是降低灰的輸送速度，減少管道磨損，從而延長管道使用壽命。當灰氣比高于最佳值，相對耗氣量少，但灰的流動性較差，也容易出現輸灰管道堵塞現象，這種堵管一般發生在除塵器下輸送支線部位。

3.7 輸送空氣品質發生變化

輸灰用氣的品質，對氣力除灰影響很大。壓縮空氣帶有大量的水，首先水分會影響灰的流化，其次帶有水分的壓縮空氣裹挾飛灰進入管道，會造成灰板結，導致管道堵灰，進而影響正常輸送。節流孔板的孔徑只有幾毫米，當管道逆止門關閉不嚴，在輸灰的過程中，灰可能與壓縮空氣逆向，流到節流孔板處，這樣壓縮空氣中的水分在節流孔板處與灰混合，堵塞節流孔板，嚴重影響氣力除灰正常運行。

3.8 輸灰系統運行工況發生改變，運行人員關注力度不夠，一味追求落料時間，不注意輸灰波形是否正常，發生堵灰未能及時排堵，造成管道冷卻，進一步惡化運行工況。

4 采取的措施

4.1 系統改造

在經過多日被動的放灰維持機組運行過程中，通過對除灰系統以上幾點主要因素的分析，最后決定對除灰系統進行技術改造，增大輸送罐容積，增加壓縮空氣供應量，優化除灰系統運行方式，徹底解決除灰系統運行的被動局面。改造系統基本參數，見表8。

4.2 增加輸送氣量

通過認真觀察輸灰曲線，并現場敲打輸灰管道，發現堵管部位在灰庫腳垂直管道，灰送不上去。分析認為灰的顆粒度及成分發生改變，原有配氣方式難以滿足輸送要求。通過調整進氣量，整定輸送壓力，輸送趨于正常，但此方式輸送耗氣量增加較多，反過來又影響輸送。

按照改造系統要求，兩臺爐增加一臺輸送空壓機作為氣源補充。

4.3 調整輸送方式

采用少量多送的原則，即少裝料縮短循環周期。同時啟動備用氣化風機，增加滿灰斗氣化風量，使其紊流效果增強，有利灰斗落灰，同時安排專人在灰斗下料口定期敲打，避免長時間不下灰導致灰斗內部板結影響灰的流動性進而影響輸灰。

4.4 加強設備巡檢

（1） 巡檢各個灰斗下灰口溫度，及時判斷灰斗下灰是否正常，必要時采取人工干預，如：敲打灰斗下灰口或輸灰壓力低至0.1MPa時開啟裝料閥反吹。（2）檢查輸送空氣應避免含有較多水量。壓縮空氣儲氣罐2h排一次水，提高壓縮空氣品質。（3）管理人員全程陪同輸灰，仔細分析輸灰曲線，故障不明確不停輸灰支線，不急不燥，待輸灰曲線區域平穩，逐漸增加落料時間。一旦發現堵灰，及時排堵，避免輸灰管道冷卻加重輸灰不暢。

2012年1月21日，#1機組除灰系統改造后投入運行，一電場輸送罐料裝滿，A、B側每組輸送時間約7.5min，每小時輸送約6次，則改造后除灰系統運行出力約為：4×3×0.8×1.1275×6=64.9t/h，超過表8所列的55t/h。

經過除灰系統改造后的帶負荷調試，#1、#2機組靜電除塵器高壓柜正常投入運行，經過168h試運，改造后除灰系統運行正常，除塵器運行正常，通過8個月運行檢驗，達到預期效果。該廠除灰系統運行的被動局面得到徹底改善，以灰限電局面已不復存在，飛灰污染文明生產的問題得到徹底解決，徹底減輕了運行、維護人員的勞動強度，本次技術改造工作取得圓滿成功。

5 結