劉富宏

（揚州電力設(shè)備修造廠，江蘇揚州225003）

0 引言

江蘇常熟電廠600 MW機組鍋爐設(shè)備，采用的是哈爾濱鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的 HG1952/25.4-YM1型、超臨界參數(shù)變壓運行直流爐、一次再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣型鍋爐，4臺BBD4360雙進雙出磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，型號為31-VI(T)-SMR的容克式空預(yù)器，傳熱元件板型：熱端和中間層為FNC型(斜波紋)，冷端為NF6(直波紋)。燃燒煤種為神府東勝煤、混煤及大同煤，32只低NOX軸向旋流燃燒器采用前后墻布置、對沖燃燒。省煤器出口煙道未設(shè)置灰斗，機組投產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器傳熱元件經(jīng)常積灰堵塞，造成煙氣阻力嚴重偏高，在負荷為600 MW時，空預(yù)器煙氣阻力最大可達3.6 kPa，造成引風(fēng)機電流偏大，爐膛壓力大范圍波動，影響了機組滿負荷運行，對機組運行的經(jīng)濟性和安全性造成了一定的危害。在空預(yù)器高壓清洗后不到1周的時間內(nèi),煙道的煙氣阻力就快速升高，因此急需找到空預(yù)器積灰堵塞的原因，以便采取針對性的措施加以解決，從而保證機組安全經(jīng)濟運行。

1 空預(yù)器積灰堵塞的原因分析

一般空預(yù)器積灰堵塞的原因有：（1）煙道內(nèi)排煙溫度過底時，造成煙氣中露點升高，在空預(yù)器低溫段煙氣中水份部分析出，造成粉塵受潮積灰堵塞；（2）空預(yù)器蒸汽吹灰效果不明顯，蒸汽過熱量不夠，蒸汽帶水，致使飛灰黏結(jié)成塊而堵灰；（3）省煤器泄漏而未能及時停爐處理，造成空預(yù)器積灰嚴重。

針對本工程，基本排除以上3種可能，經(jīng)過充分觀測和分析認為，造成空預(yù)器積灰堵塞的根本原因，是省煤器出口煙道未設(shè)置灰斗且無出灰裝置，部分粗灰粒進入空預(yù)器后，由于空預(yù)器的熱段和中間層為斜波紋，造成2 mm以上的粗灰粒不能隨煙氣帶走，堵塞在傳熱元件上，日積月累造成了空預(yù)器堵灰現(xiàn)象，繼而造成空預(yù)器阻力偏大。同時，在省煤器出口煙道內(nèi)也發(fā)現(xiàn)大量積灰，積灰高度最大達0.5 m，省煤器出口煙道的焊縫也已出現(xiàn)裂紋，煙道變形漏灰，在每次停爐檢修期間，需對省煤器出口煙道內(nèi)的積灰進行人工清理，不僅耗費人力物力，而且對生產(chǎn)環(huán)境也造成了污染。因此必須采取切實有效措施來消除空預(yù)器積灰堵塞和省煤器出口煙道積灰的問題，保障機組的安全穩(wěn)定運行。

2 改造方案的選定

結(jié)合廠方的實際情況，經(jīng)過充分調(diào)研論證，決定為每臺爐加裝省煤器灰斗及相應(yīng)的除灰系統(tǒng)。針對除灰系統(tǒng)有3種輸灰方案：（1）將省煤器灰斗的飛灰輸送至電除塵一電場，與一電場的輸灰管匯合，實現(xiàn)省煤器飛灰與電除塵一電場飛灰的同步輸送；（2）為每臺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)?；?）將每臺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。

方案1雖然可以使顆粒較大的省煤器飛灰與電除塵飛灰充分混合，有利于輸送并減少管道磨損，但考慮到省煤器灰斗輸灰管的垂直落差很大，達22 m左右，重力作用下的飛灰在下降管段易導(dǎo)致大量灰堵塞在水平管與垂直管連接處。更重要的是一旦省煤器飛灰輸送出現(xiàn)故障，不可避免的會對電除塵一電場的正常輸灰造成不利影響；方案2輸送距離過長，最長達500 m，同時加上省煤器飛灰本身不易輸送的特性，如采用方案2，不僅需要沿輸灰管道布置補氣裝置，而且勢必增大輸送的耗氣量，增加另外的輸送氣源設(shè)備（空壓機、干燥機等），加上管道設(shè)備，整體投資較大；在方案3中，省煤器灰斗的飛灰被直接輸送至電除塵入口煙道。這種布置方式，輸灰管道短，輸灰垂直距離小，而且由于電除塵入口煙道運行工況下，為負壓狀態(tài)，輸送極為容易。系統(tǒng)的耗氣量也少，無需增加額外的氣源設(shè)備，整體投資較低，最終選定第3種作為最終施工的改造方案。

根據(jù)既定的施工改造方案，每臺機組增設(shè)省煤器灰斗7只，同時考慮到脫硝系統(tǒng)飛灰的輸送，每臺機組設(shè)1套省煤器、脫硝飛灰輸送系統(tǒng)，每套飛灰輸送系統(tǒng)分A，B兩個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)分2個輸送單元，省煤器 A側(cè)的4個灰斗和脫硝系統(tǒng)A側(cè)的3個灰斗，各構(gòu)成A側(cè)子系統(tǒng)的兩個輸灰單元。同理，省煤器 B側(cè)的3個灰斗和脫硝系統(tǒng)的3個灰斗，各構(gòu)成B側(cè)子系統(tǒng)的2個輸灰單元，每側(cè)的2個輸送單元，通過合用各側(cè)的1根輸送管道，將飛灰輸送到電除塵入口煙道（如圖1）。

3 系統(tǒng)設(shè)計要點分析

相對于電除塵的飛灰輸灰系統(tǒng)，本系統(tǒng)并不復(fù)雜，可控設(shè)備較少，控制部分相對簡單，但由于省煤器飛灰和脫硝飛灰的特殊性，在進行系統(tǒng)設(shè)計和輸送控制參數(shù)選擇時，幾個關(guān)鍵點必須引起重視，否則改造的系統(tǒng)不僅不能解決機組的固有問題，而且給新系統(tǒng)的安全運行留下隱患，具體在系統(tǒng)設(shè)計時，必須注意以下幾點：

（1）輸灰系統(tǒng)設(shè)計出力。目前燃煤供不應(yīng)求，煤質(zhì)多變，系統(tǒng)的設(shè)計出力應(yīng)適當加大，留有足夠的余量。防止出現(xiàn)灰量加大而系統(tǒng)的出力不夠，繼而出現(xiàn)灰斗滿灰被灰壓塌的安全事故。本工程 BMCR工況下，單臺鍋爐燃煤量260 t/h，灰份15%，小時灰渣量：39 t/h，省煤器、脫硝灰量 (各按總灰渣量5%考慮)各為1.95 t/h，充分考慮輸灰系統(tǒng)的裕量，輸灰系統(tǒng)設(shè)計出力為：5 t/h。

（2）發(fā)送器的容積確定。發(fā)送器應(yīng)具有足夠的容積，以盡量減少閥門動作時間，但也不宜過大，省煤器灰斗一般不大于0.5 m3，如果發(fā)送器容積過大，裝料時間稍有增加會造成瞬間物料輸送量過大，造成運行中堵管。系統(tǒng)的運行模式宜采用“少量多次”的發(fā)送方式進行，以盡量減少系統(tǒng)對電除塵系統(tǒng)和引風(fēng)機的影響，同時每次輸送的相對少量的飛灰，能夠被煙氣順利帶到電除塵區(qū)，避免沉積在電除塵入口煙道處。本工程采用的發(fā)送器容積為0.3 m3。

（3）進料閥、出料閥的選用。由于省煤器、脫硝灰的理論溫度達400℃左右，進料閥、出料閥如采用氣囊密封式圓頂閥，必須采用冷卻水系統(tǒng)，以冷卻密封氣囊，這樣不僅系統(tǒng)復(fù)雜、投資較大。更重要的一點，一旦密封氣囊損壞，冷卻水會滲入發(fā)送器內(nèi)，造成飛灰板結(jié)堵塞管道，給維護帶來困難。本工程中采用了復(fù)合澆鑄的雙金屬耐磨閘板門，這種閘板門不僅能保證系統(tǒng)的密封性能，同時具備耐高溫、高壓的特性。

（4）系統(tǒng)膨脹節(jié)的設(shè)計。由于省煤器、脫硝灰斗熱態(tài)時會產(chǎn)生較大的熱位移，徑向、軸向可達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)，以充分吸收灰斗熱位移的膨脹量。

（5）輸送器料滿判斷。通常情況下一般采用射頻導(dǎo)納式料位計，但在實際使用中，料位計并不可靠，易誤發(fā)信號，尤其在溫度高達400℃省煤器、脫硝灰斗中。故在本工程中，在每只灰斗、落灰管上各設(shè)置1只分度耐磨型熱電偶，用以取代料位計判斷灰斗料位情況，使用效果很好。

（6）輸送系統(tǒng)耗氣量的控制。主要考慮避免氣力除灰系統(tǒng)的氣量對引風(fēng)機出力造成影響，在BMCR下，省煤器出口煙氣量：1 460 885 Nm3/h，引風(fēng)機能力通風(fēng)量：1 750 680 Nm3/h，本工程的氣力出灰系統(tǒng)運行最大耗氣量約為210 Nm3/h，引風(fēng)機通風(fēng)量僅增加萬分之1.4，在引風(fēng)機正常運行工況范圍內(nèi)，對于引風(fēng)機的運行幾乎沒有影響。

4 系統(tǒng)改造后的運行效果

4.1 輸灰系統(tǒng)的運行

系統(tǒng)可由運行人員根據(jù)需要自主選擇手動或自動運行。在自動運行模式下，系統(tǒng)采用時間順序控制，各階段時間長度（如進料時間、等待時間、輸送時間等）可由運行人員根據(jù)實際情況進行調(diào)整。在系統(tǒng)測試時，根據(jù)系統(tǒng)滿負荷運行時的實際灰量，進料時間的設(shè)定值為1 min，輸送單元等待時間設(shè)定值為15 min，在此條件下測定的系統(tǒng)出力約1.8～2.5 t/h，說明系統(tǒng)的出力設(shè)計還有較大的裕量。同時自輸灰系統(tǒng)投運以來，未出現(xiàn)過一次輸送系統(tǒng)故障和管道堵塞現(xiàn)象，整個系統(tǒng)總體運行正常。

4.2 輸灰系統(tǒng)投運后空預(yù)器煙氣阻力情況

在安裝省煤器輸灰系統(tǒng)的1號爐的空預(yù)器清洗后，在機組負荷600 MW 情況下，測定空預(yù)器煙氣阻力為1.5 kPa，在連續(xù)運行40 d后，經(jīng)測定壓差無明顯增大現(xiàn)象；而未安裝省煤器輸灰系統(tǒng)的3號爐在空預(yù)器清洗后，空預(yù)器煙氣阻力在不到1周的時間內(nèi)即升高到 2.7 kPa (設(shè)計煙氣阻力為 1 kPa)。說明在1號爐在安裝省煤器輸灰系統(tǒng)后，粗灰粒大部分從省煤器灰斗排出，減輕了空預(yù)器傳熱元件的粗灰堵塞現(xiàn)象，從而有效降低了空預(yù)器的煙氣阻力。安裝有省煤器飛灰輸送系統(tǒng)機組的空預(yù)器的煙氣阻力和引風(fēng)機電流，都回歸到了正常值，電除塵入口煙道的飛灰沉降淤積問題，也得到了有效解決。

5 結(jié)束語

測試顯示，在機組加裝了省煤器脫硝輸灰系統(tǒng)后，引風(fēng)機電流與改造前相比平均下降25 A,按照鍋爐年運行6 000 h計算，1臺機組每年可節(jié)約用電2 650 038 kW h。按照每 kW h 0.35元計算，全年可節(jié)約1 007 014元（約101萬元），經(jīng)濟效益極其顯著；系統(tǒng)改造后，空預(yù)器、引風(fēng)機的安全經(jīng)濟水平有了很大提高，自系統(tǒng)投運以來，空預(yù)器的煙氣阻力沒有明顯增大現(xiàn)象，引風(fēng)機電流正常，脫硝輸灰系統(tǒng)未發(fā)生堵塞現(xiàn)象，電除塵入口煙道內(nèi)的積灰現(xiàn)象也得到了有效消除，說明本次改造達到了預(yù)期的目的。

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