劉富宏

（揚(yáng)州電力設(shè)備修造廠，江蘇 揚(yáng)州 225003）

1 機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

某廠一期機(jī)組裝機(jī)容量為3×600 MW，安裝3臺(tái)650 MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的超臨界直流爐，單爐膛、前后墻燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)π型布置。正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐配4臺(tái)上海重型機(jī)械廠生產(chǎn)的BBD4360磨煤機(jī)。每臺(tái)磨煤機(jī)帶鍋爐的一層燃燒器，前后墻各4只。

自機(jī)組投產(chǎn)進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行以來(lái)，陸續(xù)出現(xiàn)了一些問(wèn)題，具體表現(xiàn)在：（1）省煤器出口煙道未設(shè)置出灰系統(tǒng)使得省煤器出口煙道水平段大量積灰，積灰高度最大達(dá)0.5m左右；（2）省煤器出口煙道焊縫出現(xiàn)裂紋，煙道變形開(kāi)裂漏灰；（3）由于空預(yù)器傳熱元件積灰堵塞，造成煙氣阻力嚴(yán)重偏高，在負(fù)荷600 MW時(shí)，空預(yù)器煙氣阻力最大達(dá)3.6 kPa，從而造成引風(fēng)機(jī)電流偏大20 A左右，造成廠用電增加；（4）空預(yù)器傳熱元件積灰堵塞，煙氣阻力增大造成爐膛壓力大范圍波動(dòng)，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

經(jīng)過(guò)分析，造成以上問(wèn)題的直接原因是由于鍋爐廠所供的鍋爐系統(tǒng)中屏蔽了省煤器除灰系統(tǒng)，只要加裝省煤器除灰系統(tǒng)并使之正常運(yùn)行可望解決上述問(wèn)題。

2 改造方案及其設(shè)計(jì)

結(jié)合廠方的實(shí)際情況并經(jīng)充分調(diào)研后，決定為每臺(tái)爐加裝省煤器灰斗7只，同時(shí)為每個(gè)灰斗配備相應(yīng)的進(jìn)料和發(fā)送系統(tǒng)，針對(duì)省煤器飛灰去向的問(wèn)題有3種輸灰方案[1]：

（1）為每臺(tái)爐的省煤器輸灰系統(tǒng)各單放一根管道將省煤器飛灰輸送至現(xiàn)有灰?guī)欤?/p>

（2）將省煤器灰斗的飛灰輸送至電除塵一電場(chǎng)，與一電場(chǎng)的輸灰管匯合，實(shí)現(xiàn)省煤器飛灰與電除塵一電場(chǎng)飛灰的同步輸送；

（3）將每臺(tái)爐的省煤器飛灰采用氣力除灰方式輸送至各自的電除塵入口煙道。

考慮到第1種輸送方案輸送距離較長(zhǎng)（最長(zhǎng)達(dá)500 m左右），省煤器飛灰顆粒較大難于輸送的特性勢(shì)必增大輸送的耗氣量，3臺(tái)爐需要增加另外的輸送氣源設(shè)備（空壓機(jī)、干燥機(jī)等），加上管道設(shè)備，整體投資較大；同時(shí)考慮到第2種輸送方案可能影響電除塵一電場(chǎng)飛灰既有的輸送模式，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，最終選定第3種方案作為最終施工改造方案，該方案輸送距離短（僅50 m左右），耗氣量少，無(wú)需增加額外的氣源設(shè)備，加之輸送管道數(shù)量少，整體投資較低；而且經(jīng)調(diào)研，市場(chǎng)上未出現(xiàn)這種關(guān)于省煤器的輸灰模式，此方案如能成功，不僅能保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)革新省煤器飛灰的輸送模式也有著積極的意義。

2.1 省煤器飛灰發(fā)送系統(tǒng)

該系統(tǒng)由7只手動(dòng)檢修門(mén)、7只氣動(dòng)進(jìn)料閥、7只輸送AV泵、2只氣動(dòng)出料閥、氣化組件等設(shè)備組成，根據(jù)運(yùn)行需要，7組飛灰發(fā)送裝置分為2組，各用一根管道輸送到電除塵器入口煙道的A，B兩側(cè)，省煤器飛灰輸送系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

圖1 省煤器飛灰輸送系統(tǒng)

機(jī)組運(yùn)行的灰渣量如表1所示，充分考慮到省煤器除灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)裕量，確定除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為5 t/h，每個(gè)輸送AV泵的有效容積為0.15 m3，進(jìn)、出料輸灰管道內(nèi)徑分別為DN200，DN125。

表1 機(jī)組運(yùn)行的灰渣量表

2.2 壓縮空氣系統(tǒng)

本系統(tǒng)中壓縮空氣系統(tǒng)主要包括輸送壓縮空氣系統(tǒng)和儀用壓縮空氣系統(tǒng)，因本飛灰輸送系統(tǒng)輸送出力小，輸送距離短，計(jì)算輸送風(fēng)量?jī)H為3.5 m3/min，電除塵除灰用空壓機(jī)系統(tǒng)配備6臺(tái)空壓機(jī)、6臺(tái)冷干機(jī)?？諌簷C(jī)額定排氣量為每臺(tái)41.9 m3/min，4運(yùn)2備，出口壓力0.75 MPa，經(jīng)計(jì)算，空壓機(jī)出口流量有較大富余，因此無(wú)需另加輸送空壓機(jī)及其后處理設(shè)備，輸送氣源僅需從相應(yīng)機(jī)組的電除塵除灰空壓機(jī)系統(tǒng)中引出一支路即可，而儀用壓縮空氣量也僅為0.5 m3/min，直接從就近廠用氣管道接出即可。

2.3 控制系統(tǒng)

除灰系統(tǒng)的控制PLC采用德國(guó)西門(mén)子公司的S7-300系列，組態(tài)軟件采用ifix5.0。通常情況下，整個(gè)除灰系統(tǒng)由程序控制器控制進(jìn)行自動(dòng)、有序的運(yùn)行，每臺(tái)機(jī)組的2個(gè)輸送泵組能夠同時(shí)從灰斗卸灰，且能連續(xù)或間斷地將飛灰采用氣力方式輸送到電除塵的入口煙道?？紤]到控制方式的多樣性，在現(xiàn)場(chǎng)控制柜設(shè)有“就地/遠(yuǎn)控”轉(zhuǎn)換按鈕，在系統(tǒng)的控制畫(huà)面中亦設(shè)置了“手動(dòng)/自動(dòng)”切換開(kāi)關(guān)，以便運(yùn)行人員根據(jù)工況變化而變換運(yùn)行方式。

由于輸送的飛灰量較少，同時(shí)為防止一次輸送的飛灰量過(guò)大而造成飛灰在電除塵入口煙道內(nèi)沉積，輸送系統(tǒng)的各個(gè)輸送AV泵沒(méi)有配備料位計(jì)，系統(tǒng)的輸送模式主要依靠時(shí)間來(lái)控制，而不是采用料位控制的方式，采用時(shí)間控制模式的好處在于易于實(shí)現(xiàn)飛灰的“少量多次”的發(fā)送模式，使得被輸送到煙道的較少量的飛灰能夠被煙氣順利地帶到電除塵區(qū)，不至于在電除塵入口煙道的水平段沉積滯留，從而大大增加了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)飛灰的落灰狀態(tài)，防止飛灰在省煤器灰斗中搭橋堆積，在每只省煤器灰斗、灰斗出口短管上安裝了溫度測(cè)點(diǎn)，并將數(shù)據(jù)上傳至操作畫(huà)面，以便運(yùn)行人員隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題，保障系統(tǒng)的正常可靠運(yùn)行。

2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)[2]

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力：5 t/h；

（2）輸送距離：50 m，彎頭 4只；

（3）系統(tǒng)輸送風(fēng)量與壓力 ：3.5 m3/min，0.50 MPa；

（4）輸送管道規(guī)格：內(nèi)徑125 mm；

（5）輸送系統(tǒng)初速、末速：6.5 m/s，9 m/s；

（6）輸送 AV 泵的規(guī)格：7×0.15 m3。

2.5 系統(tǒng)的運(yùn)行工藝流程圖

系統(tǒng)的運(yùn)行工藝流程，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的運(yùn)行工藝流程

3 方案設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

由于省煤器飛灰顆粒較大，較電除塵飛灰相對(duì)難以輸送，結(jié)合電廠的實(shí)際運(yùn)行情況，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)。

（1）目前市場(chǎng)上燃煤供不應(yīng)求，煤種多變，這就要求設(shè)計(jì)的除灰系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不僅要能適應(yīng)好的煤種，對(duì)于灰分較大的劣質(zhì)煤也要能具備較強(qiáng)的適應(yīng)能力，要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出力有較大的裕量。

（2）由于省煤器的溫度最高溫度可達(dá)400℃，在進(jìn)、出料閥的選擇上應(yīng)特別注意。既不能采用水冷方式的圓頂閥，這種閥門(mén)不僅系統(tǒng)復(fù)雜、投資較大，更重要的一點(diǎn)是，一旦密封圈損壞，冷卻水會(huì)滲入發(fā)送泵內(nèi)，造成飛灰板結(jié)堵塞；也不能采用普通的陶瓷雙閘板門(mén)，以防高溫造成黏接劑熔化以至陶瓷圈脫落。在本工程中，我們采用了復(fù)合澆鑄的雙金屬耐磨閘板門(mén)，這種閘板門(mén)不僅能保證系統(tǒng)的密封性能，同時(shí)具備耐高溫的特性。

（3）由于省煤器灰斗熱態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的熱位移，徑向、軸向可達(dá)150 mm和280 mm，因此下料管上的伸縮節(jié)不能采用普通形式的膨脹節(jié)，只能采用集伸縮和扭曲為一體、具備吸收三維方向熱位移的組合式膨脹節(jié)。

（4）系統(tǒng)的運(yùn)行模式采用“少量多次”的發(fā)送方式進(jìn)行，以盡量減少系統(tǒng)對(duì)電除塵系統(tǒng)和引風(fēng)機(jī)的影響，每次輸送的相對(duì)少量的飛灰能夠被煙氣順利地帶到電除塵區(qū)，避免沉積在電除塵入口煙道處。

4 系統(tǒng)改造后的運(yùn)行情況

本系統(tǒng)可由運(yùn)行人員根據(jù)需要自主選擇手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)行，在自動(dòng)運(yùn)行模式下，系統(tǒng)采用時(shí)間順序控制，各階段時(shí)間長(zhǎng)度（如進(jìn)料時(shí)間、等待時(shí)間等）可由運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，進(jìn)料時(shí)間的設(shè)定值為1 min，輸送單元等待時(shí)間設(shè)定值為15 min，在此條件下測(cè)定的系統(tǒng)出力為1.8～2.5 t/h，說(shuō)明系統(tǒng)的出力設(shè)計(jì)還有較大的裕量。系統(tǒng)投運(yùn)后，經(jīng)測(cè)定，空預(yù)器的煙氣阻力和引風(fēng)機(jī)電流都回歸到了正常值，在機(jī)組例行小修時(shí)，對(duì)電除塵入口煙道內(nèi)部的檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)煙道內(nèi)有積灰現(xiàn)象，電除塵入口煙道的飛灰沉降淤積問(wèn)題也得到了有效解決。同時(shí)由于省煤器本身產(chǎn)生的飛灰量較小，輸灰系統(tǒng)耗氣量很小，只有210 m3/h，而機(jī)組在BMCR下空預(yù)器出口煙氣量為1750680 m3/h，引入輸灰系統(tǒng)后流量?jī)H增加0.01%。引風(fēng)機(jī)額定入口體積流量為1919710 m3/h，因而在增設(shè)輸灰系統(tǒng)后，煙道內(nèi)煙氣流速及電除塵器的電場(chǎng)風(fēng)速無(wú)明顯增加，對(duì)電除塵器的電流和電壓的測(cè)定表明其數(shù)值在改造前后無(wú)明顯異常，各項(xiàng)參數(shù)均在合理的范圍內(nèi)。系統(tǒng)改造對(duì)電除塵器的運(yùn)行基本沒(méi)有影響。從而說(shuō)明改造獲得了成功，達(dá)到了預(yù)期的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

自2009年1月份對(duì)1號(hào)爐省煤器輸灰系統(tǒng)進(jìn)行加裝改造以來(lái)，利用各機(jī)組的小修時(shí)間，陸續(xù)對(duì)2號(hào)爐、3號(hào)爐省煤器輸灰系統(tǒng)進(jìn)行了改造，目前3臺(tái)爐的省煤器輸灰系統(tǒng)運(yùn)行都十分正常。該套系統(tǒng)的成功運(yùn)行，不僅圓滿解決先前機(jī)組在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題和安全隱患，同時(shí)對(duì)難以輸送的省煤器飛灰提出了一種全新的輸送方式，對(duì)省煤器飛灰輸送方式的革新具有重要意義。

[1]王韶周.管道運(yùn)輸工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]張殿印，王 純.除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]楊 倫，謝一華.氣力輸送工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.