提高除塵器灰斗料位檢測準確性的改進措施研究

摘要：介紹了燃煤電廠除塵器灰斗灰量超過安全范圍的危害性，以某電廠300 MW機組除塵器灰斗料位檢測升級改造為應用案例，提出了4種提高除塵器灰斗料位檢測準確性的改進措施，并在對比分析后最終采用了負壓吸塵檢測法，以確保除塵器安全運行。

關鍵詞：除塵器灰斗;灰斗料位;負壓檢測;安全運行

中圖分類號：TM621" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）15-0065-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.15.016

0" " 引言

近年來，全國燃煤電廠除塵器垮塌事件頻發，如2021年9月22日，華銀電力株洲發電有限公司4號鍋爐A除塵器發生垮塌;2022年2月15日，上海外高橋發電有限公司2號鍋爐布袋除塵器A側發生坍塌，均造成了重大人員傷亡和財產損失。事故發生的主要原因之一就是高料位報警失靈或誤報，灰斗積灰過多，運行過程中又沒及時發現，導致除塵器垮塌[1]。鑒于事情的嚴重性，國家能源局要求各電力企業集團全面對照排查整改、及時開展除塵器復核校核、健全運行操作規程、加大安全教育培訓力度、加強安全監察監管，除塵器灰斗安全問題成為亟待解決的一個重要問題。

在燃煤電廠內，燃燒產生的粉塵經除塵系統收集后落入灰斗，經輸灰系統運送到后續工藝系統進行集中處置。灰斗料位的安全監視關乎除塵設備的安全穩定運行，如果除塵器灰斗灰量超過安全范圍，則會發生灰斗損壞、垮塌的巨大危險，所以除塵器灰斗料位監視尤為重要[2]。本文以某電廠300 MW機組除塵器灰斗料位檢測升級改造為應用案例，提出了4種提高除塵器灰斗料位檢測準確性的改進措施，并最終選定其中一種執行，極大地提高了灰斗料位測量的可靠性，確保了除塵器安全運行。

1" " 除塵器灰斗裝置

除塵器灰斗是把電極、濾袋上清下來的粉塵收集起來，經排灰裝置送到其他輸送裝置中去的構件。灰斗中設有阻流板，以防止氣流短路。灰斗上還根據需要安裝有加熱器和料位檢測裝置，以保證灰斗的卸灰合理、通暢。整個結構為板筋結構，主要包括灰斗壁板、橫向加強筋、縱向加強筋、灰斗內部管撐等。灰斗荷載按面積分配，作用于灰斗壁板上，通過壁板與殼體下部圈梁的可靠連接，將荷載傳至殼體柱腳上。

灰斗料位測量最初設備為射頻導納料位計，這是一種接觸式料位開關，每只灰斗設置一只高位射頻導納料位計。射頻導納料位計是接觸式料位計，使用時，需要將料位計插入灰斗等容器內，通過與物料的接觸來實現開關量的報警。除塵器灰斗中的煙氣溫度高，氣流擾動大，工作環境復雜多變，調校工況點漂移，經常誤報和失報。料位計在運行狀態時，由于很難知曉容器內灰的實際狀況，就更加無法校驗。實際應用中此種料位計可靠性差，誤報多，校驗不便[3]。

后來廣泛應用無源核子料位計，一段時間內此種料位計使用時可靠性高，不會誤報，不容易損壞，可以確保對灰斗高位高度安全監控的可靠性。但是近幾年，隨著火電廠生產形勢日益嚴峻，污泥摻燒、固廢摻燒、劣質煤等大量使用，灰質發生較大變化，無源核子料位計測量準確率也總體下降，容易出現灰斗滿灰、料位計無法報出等問題。

某電廠除塵器灰斗裝置如圖1所示。

2" " 除塵器灰斗灰量超過安全范圍的危害性

灰斗過量積灰，如積灰至電場陰陽極，將嚴重增加除塵器的荷載，并可能超過結構設計強度裕量，對除塵器設備的安全運行帶來潛在隱患。除塵器輸灰系統出現堵灰不能得到及時解決時，將導致灰斗滿灰至電場下部引起高壓短路和跳閘，積灰過高導致收塵板彎曲、設備變形等惡性問題。如不能將灰斗灰位排至正常狀態，而且灰位繼續上升，超過安全范圍，灰斗將無法承受超負荷灰載而變形、脫落，從而引起整臺除塵器的坍塌，此時若有檢修人員在除塵器下方處理排灰問題，將造成重大人員傷亡和財產損失。

結合前文所述電力行業頻繁出現除塵器灰斗掉落及坍塌事故，造成人員傷亡的背景，在加固灰斗鋼結構的同時確保灰斗料位測量準確性顯得更為重要。

3" " 除塵器灰斗料位檢測改進措施

3.1" " 改進措施1——負壓檢測法

3.1.1" " 方案說明

采用負壓檢測法，即通過檢測灰斗內部檢查點的負壓值是否正常，來判斷灰料是否已堆積到檢測點之上。

如圖2所示，在原灰斗高料位計之上安裝一根負壓管，負壓管一端斜插至灰斗內部，另一端引至檢修平臺處后配備相應的電動蝶閥和壓力變送器，并配備反吹風裝置，設置電動蝶閥控制，防止灰料堵塞負壓管，反吹風氣源采用就近的壓縮空氣，在反吹風電動蝶閥開啟時，需關閉壓力變送器進口電動閥門，以防灰料被吹到變送器內。

負壓檢測裝置安裝完成并啟動后，若壓力變送器檢查出來的負壓異常，則表示負壓管堵塞，代表灰料堆積到檢測點上方，即灰料已在高料位之上。打開反吹風電動蝶閥，關閉壓力變送器進口電動蝶閥，反吹5 s左右;關閉反吹風電動蝶閥，打開壓力變送器進口電動蝶閥。再觀察壓力變送器顯示數值，若負壓值還顯示異常，就可以確定灰料堆積到檢測點上方，即灰料已在高料位之上。此時應馬上檢查原因并進行處理，如還無法降低灰位，應啟動應急卸灰或降低負荷措施，以保證除塵器安全運行。

3.1.2" " 工程量清單

負壓檢測法相關工程量清單如表1所示。

3.2" " 改進措施2——觀察窗檢查法

3.2.1" " 方案說明

如圖3所示，采用觀察窗檢查法，即在原灰斗高料位計等高位置設置觀察窗，同時增加連通檢修平臺，巡檢人員可以利用檢修平臺，通過觀察窗檢查灰斗內部積灰情況。若發現灰位已到觀察孔上方，應馬上檢查原因并進行處理，如還無法降低灰位，應啟動應急卸灰或降低負荷措施，以保證除塵器安全運行。觀察窗在透明玻璃板處設置手動清潔手柄，可清理內側粉塵，有利于觀察灰斗內部積灰情況。

3.2.2" " 工程量清單

觀察窗檢查法相關工程量清單如表2所示。

3.3" " 改進措施3——阻旋開關檢測法

3.3.1" " 方案說明

如圖4所示，采用阻旋開關檢測法，即在原灰斗高料位計上方設置阻旋開關，同時增加連通平臺。阻旋開關是利用微型馬達做驅動裝置，傳動軸與離合器相連接，當未接觸物料時，馬達正常運轉，當葉片接觸灰料時，馬達停止轉動，阻旋開關輸出信號，同時切斷電源停止轉動，此時表示灰料已堆積至高料位以上，應馬上檢查原因并進行處理，如還無法降低灰位，應啟動應急卸灰或降低負荷措施，以保證除塵器安全運行。當物料下降時葉片所受阻力消失，阻旋開關依靠扭力彈簧恢復到原始狀態。

3.3.2" " 工程量清單

阻旋開關檢測法相關工程量清單如表3所示。

3.4" " 改進措施4——負壓吸塵檢測法

3.4.1" " 方案說明

如圖5所示，采用負壓吸塵檢測法，即在原灰斗高料位計等高位置設置負壓管，負壓管一端斜插至灰斗內部，另一端引至地面后配備手動球閥。巡檢人員可以打開手動球閥，通過手觸碰其出口，感受是否有吸力，如果沒有吸力，表示灰料已到達檢測點位置，即在高料位之上。此時需進行原因排查，用就近的臨時壓縮空氣反吹負壓管，反吹5 s左右，再感受是否恢復吸力，這樣可以排除少量灰飄進灰斗內部負壓管口而堵住負壓口的可能。原因排查完后，若還無法降低灰位，應啟動應急卸灰或降低負荷措施，以保證除塵器安全運行。

3.4.2" " 工程量清單

負壓吸塵檢測法相關工程量清單如表4所示。

4" " 灰斗料位檢測改進措施比較及選擇

以上4種改進措施在原有料位計的基礎上，均可以提高除塵器灰斗料位檢測準確性。負壓檢測法和阻旋開關檢測法采用電動遠傳控制，通過數據分析提供判斷結果，智能化控制極大地降低了巡檢人員的工作量;觀察窗檢查法和負壓吸塵檢測法需巡檢人員到現場，通過人為感官判斷結果，增加了巡檢人員工作量。成本上也會存在一些差異，負壓檢測法gt;阻旋開關檢測法gt;負壓吸塵檢測法gt;觀察窗檢查法。通過綜合考慮，結合預算成本限制，加上該電廠不想增加連通平臺，即不想向灰斗增加額外荷載，最終采用負壓吸塵檢測法，再結合原有料位計，提高了除塵器灰斗料位檢測的準確性和可靠性。改造后現場照片如圖6所示。

5" " 結束語

結合項目應用，本文介紹了4種除塵器灰斗料位檢測的改進措施，用戶可以根據運行工況、人員配置情況、成本預算等因素，選擇適合的改進措施來提高除塵器灰斗料位檢測的準確性，確保除塵器安全運行。本文所述4種改進措施結構簡單、檢測結果直接可靠，適用于我國絕大部分燃煤電廠除塵器灰斗料位檢測的升級改造。

[參考文獻]

[1] 張曉博.火電廠電除塵器灰斗積灰簡單判別法[J].華電技術，2014，36（10）：63-64.

[2] 呂群.防范除塵器嚴重積灰的技術措施探討[J].中國環保產業，2018（2）：35-38.

[3] 錢俊偉，丁衛民.變送器在測量物料上的應用[J].自動化技術與應用，2014，33（4）：117-119.

收稿日期：2023-04-12

作者簡介：黃志成（1986—），男，福建龍巖人，工程師，主要從事大氣污染控制設備及技術的研究和應用工作。