袁坤

解析火力發(fā)電廠干除灰系統(tǒng)輸灰性能優(yōu)化

袁坤

（廣東大唐國(guó)際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司 廣東潮州 515723）

近些年來(lái)，隨著我國(guó)火力發(fā)電的發(fā)展，發(fā)電廠燃煤的品種也不斷多種多樣，現(xiàn)實(shí)中用煤的灰分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最初設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，給干除灰過(guò)程帶來(lái)了很多難以解決的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組可靠性?，F(xiàn)以某電廠干除灰系統(tǒng)為研究對(duì)象，以國(guó)內(nèi)其它電廠的改造升級(jí)作為模板，對(duì)其輸灰性能進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化研究。

干除灰系統(tǒng)；可靠性；輸灰性能

1 引言

一般情況下，干除灰系統(tǒng)是利用倉(cāng)泵來(lái)收集鍋爐燃燒后產(chǎn)生的飛灰，并且通過(guò)灰管將收集的飛灰輸送到灰?guī)爝M(jìn)行存儲(chǔ)，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)的裝置進(jìn)行處理，是燃煤電廠的一個(gè)重要組成部分。目前，我國(guó)正在運(yùn)行的干除灰系統(tǒng)包括負(fù)壓、正壓、低正壓氣力除灰系統(tǒng)和空氣斜槽、埋刮板機(jī)機(jī)械除灰等系統(tǒng)。

當(dāng)今世界，電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，燃煤電廠的成本控制壓力與日俱增，為了能夠降低電力生產(chǎn)成本，電廠通常根據(jù)在不同負(fù)荷階段摻燒劣質(zhì)煤來(lái)降低生產(chǎn)成本。但是，劣質(zhì)煤的摻加使得飛灰大量增加，并且灰質(zhì)變粗，這些問(wèn)題很難得到有效解決，并經(jīng)常使除灰系統(tǒng)不能正常工作，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行以及連續(xù)化生產(chǎn)，同時(shí)增加修理維護(hù)成本。

相關(guān)學(xué)者通過(guò)研究某電廠某臺(tái)1000MW機(jī)組，設(shè)計(jì)出增加輸灰管和修改輸灰控制程序的方案，對(duì)干除灰系統(tǒng)實(shí)施了增容改造。還有學(xué)者對(duì)某電廠干除灰系統(tǒng)的頻發(fā)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，并有針對(duì)性地進(jìn)行了治理與升級(jí)。同時(shí)，一些學(xué)者論述了在燃煤發(fā)電廠生產(chǎn)電力各個(gè)環(huán)節(jié)中煤種、設(shè)計(jì)選型、鍋爐及電除塵等因素對(duì)干除灰輸送系統(tǒng)輸出能力的影響，并對(duì)干除灰輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力提出了自己的意見(jiàn)和解決方法。本文將以某火力發(fā)電廠5號(hào)爐干除灰系統(tǒng)為分析研究對(duì)象，針對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的分析總結(jié)，并對(duì)其輸灰性能進(jìn)行探究并提出優(yōu)化方案。

2 某電廠干除灰系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某發(fā)電廠5號(hào)爐采用正壓濃相干除灰方式，其鍋爐具體參數(shù)（13-MCR）燃煤量234.1t/h（設(shè)計(jì)煤種）、209.67t/h（校核煤種）。

在省煤器和電除塵器每個(gè)灰斗下，都設(shè)l臺(tái)輸灰用的倉(cāng)泵。電除塵器一、二電場(chǎng)選用規(guī)格為0.57m3倉(cāng)泵，共16臺(tái)；省煤器選用規(guī)格為0.142m3倉(cāng)泵，共6臺(tái)：電除塵器三、四電場(chǎng)選用規(guī)格為0.12m3倉(cāng)泵，共16臺(tái)。電除塵器倉(cāng)泵布置在0.32m3，省煤器倉(cāng)泵懸掛在31.50m灰斗下。共設(shè)4根輸灰管，省煤器設(shè)1根DNl25/150變徑輸灰管；電除塵器一、二電場(chǎng)各設(shè)1根DNl25輸灰管；電除塵器三、四電場(chǎng)合用1根ONl25輸灰管。各部分輸灰性能參數(shù)如表1所示。

2.2 當(dāng)前存在的問(wèn)題

（1）當(dāng)對(duì)鍋爐現(xiàn)有摻燒劣質(zhì)煤（灰分大）的運(yùn)行過(guò)程時(shí)，出現(xiàn)電除塵1電場(chǎng)出力不足。擬設(shè)計(jì)煤種收到基灰分為6.48%，校核煤種收到基灰分為12.6%，但是當(dāng)實(shí)際使用煤種灰分超過(guò)14%時(shí)，高灰分煤摻燒將會(huì)導(dǎo)致電除塵1電場(chǎng)灰斗頻繁出現(xiàn)高料位現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響了電除塵器安全運(yùn)行。

表1 各部分輸灰性能參數(shù)

（2）由于倉(cāng)泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常不合理，使得設(shè)備對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各種情況變化的適應(yīng)性較差，導(dǎo)致飛灰的流化效果非常不均勻。

（3）由于倉(cāng)泵配氣不合理及進(jìn)氣方式的不合理，使得倉(cāng)泵進(jìn)氣無(wú)法得到有效的控制，非常容易出現(xiàn)氣量小，最終導(dǎo)致推不動(dòng)煤灰；氣量大時(shí)，則易堵塞輸出管道。

（4）由于倉(cāng)泵結(jié)構(gòu)和倉(cāng)泵配氣方式非常不合理，導(dǎo)致無(wú)法控制倉(cāng)泵出料過(guò)程。

3 性能優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

針對(duì)5號(hào)爐干除灰系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，可以通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

（1）需要擴(kuò)大爐體中l(wèi)電場(chǎng)倉(cāng)泵容量（將原0．57m，輸送管更換為1．5m，（共8個(gè)），新倉(cāng)泵配有能夠氣化的裝置；其他倉(cāng)泵和附件基本上保持不變。

（2）通過(guò)調(diào)整除塵器l、2電場(chǎng)的輸灰結(jié)構(gòu)：使原來(lái)1A、1B作為一個(gè)輸送單元，利用l電場(chǎng)輸灰管輸灰，現(xiàn)在改為1A、2A為一個(gè)輸送單元，利用原l電場(chǎng)自帶的輸灰管輸灰；原來(lái)2A、2B為一個(gè)輸送單元，利用2電場(chǎng)輸灰管輸灰，現(xiàn)在改為1B、2B為一個(gè)輸送單元，利用原2電場(chǎng)自帶的輸灰管輸灰。這種改變后輸灰配置方式容易導(dǎo)致不能充分利用2電場(chǎng)輸灰管輸灰性能。但是這樣配置的優(yōu)點(diǎn)更顯著，當(dāng)1電場(chǎng)某個(gè)灰斗出現(xiàn)故障時(shí)，2電場(chǎng)能承擔(dān)部分1電場(chǎng)輸灰任務(wù)，缺點(diǎn)則是兩電場(chǎng)煤灰無(wú)法分開輸送出去。

（3）通過(guò)增大l、2電場(chǎng)倉(cāng)泵的方式，使得氣源管不能實(shí)現(xiàn)快開雙閘閥的作用，通過(guò)用西10銅管替換原來(lái)執(zhí)行器氣源管，同時(shí)再給每一組輸送單元配備一個(gè)電磁閥箱，需要將進(jìn)出口所用的輸送電磁閥集中放置。輸送過(guò)程中用壓縮空氣的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)增加空氣過(guò)濾，防止將吹灰用壓縮空氣中水分帶入輸灰管路，從而造成輸灰板結(jié)堵塞的不良現(xiàn)象。為防止電磁閥卡澀，使用了壓縮空氣母管并增加了空氣過(guò)濾及油杯。

（4）需要將5號(hào)爐氣力輸送系統(tǒng)的控制程序進(jìn)行重新優(yōu)化與設(shè)計(jì)。在原來(lái)的PLC+CRT控制方式的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，進(jìn)行增加配套的PLC1/o卡件，從而增加輸送能力。為了能夠最終實(shí)現(xiàn)各電場(chǎng)輸灰量的重新分配，以充分利用其輸灰能力，需要重新設(shè)計(jì)并升級(jí)輸灰控制程序。經(jīng)過(guò)調(diào)整后各部分輸送灰分量如表2所示。

表2 重新調(diào)整后各部分輸灰設(shè)計(jì)值

3.2 優(yōu)化后效果

（1）由于原來(lái)的灰斗料位出現(xiàn)過(guò)高現(xiàn)象，導(dǎo)致煤灰堆積在電除塵器的陰陽(yáng)兩極之間，從而造成極板極線和框架嚴(yán)重變形的不良后果。同時(shí)，由于灰斗長(zhǎng)時(shí)間高料位，還將會(huì)導(dǎo)致灰斗出現(xiàn)容易變形甚至垮塌而造成事故發(fā)生。這樣不僅影響電除塵器除塵效率，還會(huì)增加人工和生產(chǎn)成本。當(dāng)性能優(yōu)化后，能夠有效的避免了灰斗長(zhǎng)時(shí)間高料位給電除塵器設(shè)備造成的損壞，以及工人放灰時(shí)可能造成的燙傷、窒息等人身安全危害等事故的發(fā)生，大大增加了安全指數(shù)。

（2）當(dāng)前實(shí)際使用過(guò)程中的燃煤與設(shè)計(jì)煤種（校核的煤種）產(chǎn)生的飛灰含量出現(xiàn)普遍偏離較大，不僅導(dǎo)致煤灰出現(xiàn)明顯過(guò)多現(xiàn)象，還使灰粒變粗變大，并且由于堆積密度過(guò)大而很重，導(dǎo)致除灰設(shè)備系統(tǒng)輸出能力嚴(yán)重不足，輸送飛灰的能力嚴(yán)重下降，造成出現(xiàn)經(jīng)常性堵塞管道，灰斗高料位現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。干除灰系統(tǒng)性能優(yōu)化后，相對(duì)于原來(lái)的出灰系統(tǒng)而言，出灰能力大大提升，燃煤煤種的大范圍變化也不影響機(jī)組的正常工作，從而使鍋爐摻燒各種相對(duì)廉價(jià)的進(jìn)口煤和低發(fā)熱量煤的目的得以實(shí)現(xiàn)。電廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本得到有效控制，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

（3）在系統(tǒng)優(yōu)化前，燃煤中產(chǎn)生的灰分含量出現(xiàn)大量增加，并且很容易出現(xiàn)電除塵50%電場(chǎng)的灰斗長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)高料位的現(xiàn)象，為了防止發(fā)生灰斗坍塌的惡性安全事故，必須經(jīng)過(guò)人工操作來(lái)對(duì)灰斗進(jìn)行放灰作業(yè)。這不僅嚴(yán)重影響了除塵器效率和環(huán)保指標(biāo)，而且造成作業(yè)環(huán)境不斷惡劣，嚴(yán)重影響了工作人員的身體健康。當(dāng)系統(tǒng)優(yōu)化后，不僅擴(kuò)大了系統(tǒng)適應(yīng)煤種變化的范圍，而且有效減少了灰斗高料位出現(xiàn)的概率，保證電除塵器在額定效率下可以高效運(yùn)行，提升了節(jié)能環(huán)保水平，并且降低了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少工人操作的機(jī)會(huì)，降低安全事故發(fā)生的頻率，有利于提高員工身心健康。

4 結(jié)語(yǔ)

由上文可知，對(duì)5號(hào)爐干除灰系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化包括：改變輸送飛灰方式、擴(kuò)充倉(cāng)泵的實(shí)際容積、增添并優(yōu)化部分倉(cāng)泵附屬配件、參考并改進(jìn)輸灰控制程序等方式。通過(guò)一系列切實(shí)有效的升級(jí)改進(jìn)工作提高了干除灰系統(tǒng)的輸灰能力，保障了整個(gè)機(jī)組在額定功率下可靠運(yùn)行工作，同時(shí)解決了由于灰斗高料位導(dǎo)致的灰斗坍塌和人工成本增加等問(wèn)題，有效擴(kuò)大了鍋爐可燒劣質(zhì)燃料的范圍，使通過(guò)摻雜劣質(zhì)燃料降低了電廠運(yùn)營(yíng)成本成為可能，為我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展做出了一定的貢獻(xiàn)。

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TM621.7

A

1004-7344（2016）31-0043-02

2016-10-15

袁坤（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事火力發(fā)電廠輔控運(yùn)行工作。