1000 MW火力發電廠正壓濃相氣力輸灰系統堵管問題探究

沈賀

摘 要：正壓濃相氣力輸灰是目前大型火力發電廠的主要輸灰技術。雖然該系統的性能優良，但實際運行中也存在堵灰問題。因此，分析了造成堵管的各種原因，并探究了相應的解決方法。

關鍵詞：火力發電廠；輸灰設備；灰庫系統；壓縮空氣系統

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.087

正壓濃相氣力輸灰系統具有節能、環保和高效等優點，目前已被廣泛使用。但在實際運行中，因未及時處理系統或零部件出現的故障，堵管現象時常發生。本文以潮州電廠二期2×1 000 MW機組為例，介紹了廠中采用小倉泵技術的正壓濃相氣力輸灰系統，并分析了造成堵管的原因及其解決方法。

1 系統設備

主要設備包括輸灰設備、灰庫系統、壓縮空氣系統。

1.1 輸灰設備

省煤器采用8臺型號為8.0E/8的輸送泵吊，在灰斗下串聯，可將灰輸送到一電場A側輸送泵出口處，在同一電場A側合并，一同輸送至原、粗灰庫；電除塵器一、二、三、四、五電場分A側和B側，分別采用6臺型號為80/8的MD泵（三電場采用型號為6/8的MD泵，四、五電場采用型號為3.0/8的AV泵），在灰斗下串聯，每側合并后設置1根管道，將灰輸送至原、粗灰庫（三、四、五電場輸送至原、細灰庫）。

在脫銷噴氨區前，煙道上升段底部灰斗下串聯8臺輸送泵，通過輸灰管路將灰輸送到一電場B側輸送泵出口處，在同一電場B側合并，一同輸送至原、粗灰庫。

1.2 灰庫系統

二期工程2×1 000 MW兩臺鍋爐共設有原、粗、細三座灰庫，每座灰庫的有效容積為2 000 m3，各庫庫頂設置有1臺布袋除塵器、2個壓力真空釋放閥、1個灰庫入庫管箱和1臺料位計。灰庫氣化風系統設有4臺氣化風機，出口配置有加熱器，加熱后的空氣可提供給庫底氣化板。

1.3 壓縮空氣系統

儀用壓縮空氣來自主廠房儀用壓縮空氣機，輸灰系統設置有6臺螺桿式空氣壓縮機和6組冷凍式干燥器。

2 氣力輸灰的基本原理

氣力輸灰的基本原理如圖1所示。

2.1 進料過程

MD泵的入口圓頂閥開啟，物料在重力作用下落入MD泵中。在物料填充的過程中，排氣圓頂閥開啟，使空氣從泵體內排出。

2.2 進料結束

當MD泵內任一泵內料位計被覆蓋，且顯示泵已充滿物料時，經過短暫延遲后泵會被完全填滿，或在循環設定周期內的落料時間結束時，入口和排氣圓頂閥均關閉，MD泵落料結束。此時，泵內料位計被覆蓋，觸發一次循環。

2.3 輸送過程

當所有倉泵入口和排氣圓頂閥均關閉且密封好后，進氣圓頂閥開啟，壓縮空氣進入所有輸送泵，系統壓力開始升高，進而將灰輸送至灰庫。此時，管路內有0.2～0.3 MPa的壓力。

2.4 關泵

當物料被送至灰庫后，系統會發出輸送管道壓力下降的信號。當管路內壓力下降至低限值時，進氣圓頂閥關閉，完成一次循環。此時，管路內的壓力會逐漸降至0，泵內料位計未被覆蓋，按照循環設定的周期等待著下一次落料。

a.MD泵進料過程 b.MD泵進料結束

c.MD泵輸送過程 d.MD泵輸送結束

圖1 氣力輸灰的基本原理

3 輸灰系統堵管

3.1 堵管的界定

在輸灰過程中，當輸送時間超過正常輸送時間2～3倍且>30 min時，如果輸送壓力較高，且沒有明顯下降趨勢，則判定輸送失敗，即已堵管。

3.2 堵管原因及其解決方法

3.2.1 灰源的影響

3.2.1.1 油灰

在事故發生后，投油助燃或油槍定期試驗的時間過長會造成電除塵灰斗內的油灰過多，易黏在輸灰管道上，進而增加了輸灰的難度。如果未及時發現上述情況，則極易造成堵灰。因此，應合理規定油槍定期試驗的時間，且在機組投油助燃時縮短落料時間，并提高一電場的輸灰能力。

3.2.1.2 沉降灰

當鍋爐燃燒不充分或電除塵故障停運時，煙氣中一部分重力大于煙氣浮力的灰會直接落入灰斗中，這部分灰表面粗糙、顆粒較大，當其堆積密度和平均粒徑達到一定程度時，將無法用正壓濃相輸送，只能采用稀相輸送，且增加了輸灰系統堵管的概率。此時，應降低灰氣比，通知機組調整燃燒，合理摻配煤和優化磨煤機的運行。

3.2.1.3 灰溫低

粉煤灰的表面空隙較大，這種結構對水分有很強的吸附力。當灰溫過低時，其表面的氣體易結露，進而使灰的黏性增加、內摩擦力增大、流動性變差，增加了輸灰阻力，易導致輸灰管路堵塞。在潮電二期輸灰系統中，每臺爐設有1臺灰斗氣化風機和加熱器，加熱器出口溫度可達150 ℃，加熱后的空氣會通過流化閥進入電除塵灰斗。此外，煙氣經過深度冷卻后進入電除塵器，煙溫有所降低，一般處于90～100 ℃之間。在實際運行中，應注意對深度冷卻出口煙溫的控制。

3.2.2 輸灰壓縮空氣的影響

3.2.2.1 氣源壓力過低

輸灰壓縮空氣壓力需要克服管道阻力，壓力過低會導致輸灰時間延長，進而降低輸灰效率。輸灰時間越長，則灰斗內的積灰越多，且灰會被壓實，進而使落到倉泵內的灰的疏松效果變差，易引發堵管現象。因此，當輸灰壓力較低時，應及時啟動備用空壓機。正常情況下，潮電二期輸灰空氣壓力在0.6 MPa左右，當壓力低于0.55 MPa時，應停止輸灰。

3.2.2.2 壓縮空氣油量或水分含量過高

輸送氣中含有油或水分時，其會與飛灰相互混合并黏在管道中，易造成堵灰。當壓縮氣中含有油時，應檢查油氣分離器的濾網是否有漏洞或堵塞；壓縮空氣中含有水時，應檢查空壓機的冷卻器是否泄漏、自動疏水閥是否失靈、干燥塔和干燥劑有無問題。

3.2.3 輸灰系統零部件故障的影響

3.2.3.1 灰斗料位計故障

電除塵灰斗料位計不準確或未投入，會導致灰斗內積灰過多，使飛灰的流動性變差，進而造成堵灰。因此，應定期校驗料位計，保證灰斗高低料位報警控制信號的真實性。機組啟動初期或電除塵檢修后首次投運時，應檢查灰斗料位計的開關、高壓柜內的控制板是否有電。

3.2.3.2 圓頂閥故障

圓頂閥關閉不嚴或不動作時，應檢查密封壓力是否過低或密封圈是否損壞。

3.2.3.3 布袋除塵器故障

庫頂布袋除塵器異常將導致灰庫內的空氣排出量降低、庫內壓力升高，進而使倉泵與灰庫的壓差降低、輸灰壓力不足，最終造成堵灰。因此，在運行過程中，應定期檢查并及時清理布袋上的積灰。

3.2.3.4 輸灰管道法蘭或閥門故障

輸灰管道的法蘭或閥門泄漏時，易造成輸灰管道壓力下降，進而無法徹底輸送灰，造成管道堵塞。

3.2.4 輸灰系統設置不合理

一、二電場的灰量較大，因此，應縮短循環周期，合理設置落料時間；三、四、五電場的灰量較少，但三、四、五電場共用一根輸灰管道，每次只有一個電場的灰通過輸灰管道，如果循環周期過長，則可能出現堵灰現象，因此，運行中應根據輸灰曲線判斷灰量，從而合理設置循環和落料時間。

3.3 典型堵管輸灰曲線分析

3.3.1 震蕩輸灰曲線

震蕩輸灰曲線出現的原因可能為在管道內有大塊物料，處理方法為：如果振幅較小，則可解體泵間管道，取出大塊物料；如果振幅較大，則需要在確定堵塞位置后解體管道，取出大塊物料。

3.3.2 壓力在一次下降、上升后下降的曲線

壓力在一次下降、上升后下降的曲線出現的原因及其解決方法為：①進氣管路不通暢。應檢查所有氣控閥的電磁閥、逆止閥和孔板，保證其通暢。②氣量與灰量不匹配。應調整氣量或灰量，改變兩者之間的比例。③灰質顆粒粗大。應改變灰的粒度，并采用少量多送的方式適當調整運行。

3.3.3 壓力恒定后長時間下降趨勢較緩的曲線

壓力達到一定數值后長時間內下降趨勢較緩的曲線出現的原因及其解決方法有：①灰質潮濕。應查找水分來源，檢查氣化風機和電加熱器的工作狀態，以提高風量和溫度。②空氣含水量過高。應檢查空壓機、冷干機的工作狀態，調整相關參數并定時排水。③管道漏氣。應檢查管道漏灰、漏氣和有關閥門是否關閉到位。④圓頂閥無有效密封。應檢查所有入口的圓頂閥、排氣圓閥是否密封。⑤輸送結束后管道內余灰過多。應在輸送前吹掃管道，并降低壓力或延長安全輸送時間。⑥進氣閥的關閉、開啟不合理。應調整有關進氣閥在壓力較高時的關閉壓力，并調整重新開啟的壓力。⑦氣量小或配置需要調整。應增加泵間輔助進氣管路孔板的孔徑，并按照出口泵至主泵的順序調整主輸送孔板上的孔數。

4 系統優化運行分析

在#3機大修期間，潮州電廠對輸灰系統進行了以下優化：①在#3爐氣力輸灰系統熱控邏輯中增加了電場輸灰反吹邏輯，給部分閥門增加了點操作功能，提高了管道堵灰時操作的靈活性，縮短了輸灰系統的故障時間。②在#3爐電除塵輸灰A/B側二電場增加了單獨的輸送母管、出口閥門、灰庫側閥門和儀用氣源。一、二電場由以往交替輸灰異動的方式變為了單獨輸灰，大大降低了一、二電場堵灰的概率。當機組滿負荷運行且灰量較大時，可保證輸灰的通暢性。③將#3爐輸灰系統的輸灰母管排堵閥由手動改為氣動，運行人員可在盤上直接操作，縮短了排堵時間，尤其是在堵管不嚴重時，可通過排堵閥降低管道壓力，進而可及時吹掃管路。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕