張惠群,馬嘎佳

(中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，西安 710075)

除灰渣系統(tǒng)是電廠的關(guān)鍵組成部分，其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的合理性不僅影響鍋爐的正常使用和電廠的發(fā)電效率，還對(duì)周圍環(huán)境造成極大的影響[1]。隨著電廠規(guī)模的擴(kuò)大和環(huán)境保護(hù)要求的日趨嚴(yán)格，燃煤電廠的除灰渣系統(tǒng)必須適應(yīng)生產(chǎn)工藝和社會(huì)發(fā)展的要求。本文以越南廣寧一期2×300 MW電站工程項(xiàng)目為例，介紹除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況，并對(duì)除灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了優(yōu)化建議。

1 設(shè)計(jì)原始資料

1.1 工程簡(jiǎn)介

越南廣寧電廠位于越南社會(huì)主義共和國(guó)廣寧省下龍灣市西北何慶坊，距河內(nèi)以東南約180 km。一、二期建設(shè)規(guī)模均為2×300 MW，是上海某公司海外工程總承包(engineering procurement construction，EPC)的第一個(gè)采用W火焰鍋爐的3×105kW等級(jí)的火電機(jī)組，工程同步建設(shè)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置，并預(yù)留脫硝裝置空間，一、二期除灰渣系統(tǒng)完全相同，分別于2011年和2013年正式投產(chǎn)。

1.2 鍋爐燃煤量及煤、灰成分分析

該工程單臺(tái)鍋爐燃煤量在額定工況時(shí)為129.1 t/h，在鍋爐最大出力工況(boiler maximum conti-nuous rating,BMCR)時(shí)為145.0 t/h。煤質(zhì)分析見表1，灰成分分析見表2。

裝機(jī)容量為1×300 MW的機(jī)組燃用設(shè)計(jì)煤種，灰排放量為45.08 t/h，渣排放量為9.52 t/h，灰渣排放量為54.60 t/h。

2 除灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

除渣系統(tǒng)采用水力除渣系統(tǒng)，即鍋爐渣斗→水力噴射泵→灰渣漿池→灰場(chǎng)。鍋爐爐底渣經(jīng)冷卻、碎渣后儲(chǔ)存在雙“V”型渣斗中，定期由水力噴射泵輸送至灰渣漿池。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1個(gè)雙“V”型渣斗，有效容積為140 m3，每個(gè)“V”型渣斗下設(shè)置1個(gè)液壓排渣門、1臺(tái)碎渣機(jī)、1臺(tái)水力噴射泵，噴射泵前、后各裝有1個(gè)氣動(dòng)閥，用于切換2個(gè)“V”型渣斗。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1條輸渣管道，渣管從出口氣動(dòng)閥下到地下渣管溝，渣管溝經(jīng)廠區(qū)至灰渣漿池。除渣系統(tǒng)采用就地控制、遠(yuǎn)方程序控制、遠(yuǎn)方手動(dòng)控制3種運(yùn)行方式。該系統(tǒng)每8 h運(yùn)行一次，單臺(tái)機(jī)組每次排渣運(yùn)行約1.15 h，2臺(tái)機(jī)組共排渣運(yùn)行2.30 h；每臺(tái)機(jī)組的渣斗各有2個(gè)排渣口，同一時(shí)間只允許1個(gè)排渣口進(jìn)行排渣作業(yè)，2臺(tái)機(jī)組按照順序依次排渣。

表1 煤質(zhì)分析

表2 灰成分分析 %

2.2 除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)

除灰系統(tǒng)采用負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)，從空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱空預(yù)器)、省煤器和電除塵收集來的飛灰采用負(fù)壓系統(tǒng)輸送至灰?guī)?，灰?guī)煜赂苫抑茲{輸送至灰渣漿池后再由灰渣泵與渣漿輪流輸送到灰場(chǎng)。除灰系統(tǒng)出力能夠滿足在16 h內(nèi)輸送鍋爐在設(shè)計(jì)煤種、BMCR工況下24 h所產(chǎn)生的灰量，每臺(tái)爐設(shè)置2套負(fù)壓氣力輸灰系統(tǒng)，每套輸灰系統(tǒng)出力為43 t/h。每臺(tái)爐省煤器下設(shè)置2個(gè)灰斗，空預(yù)器下設(shè)置6個(gè)灰斗，電除塵器下設(shè)置16個(gè)灰斗。每臺(tái)爐輸送系統(tǒng)分為6條輸送支路，電除塵器4條支路，省煤器1條支路，空預(yù)器1條支路，輸灰子系統(tǒng)“1A”由2條電除塵器支路和省煤器支路組成，子系統(tǒng)“1B”由另外2條電除塵器支路和空預(yù)器支路組成，“1A”和“1B”分別設(shè)置1根飛灰輸送母管，2根輸灰母管上設(shè)5個(gè)氣動(dòng)切換閥，可使2根輸灰母管的飛灰進(jìn)入對(duì)應(yīng)灰?guī)焐系娜我粋€(gè)組合式過濾分離器。2臺(tái)爐共設(shè)2座混凝土灰?guī)?，直?2 m，有效容積為2 500 m3，每座灰?guī)祉斣O(shè)置2套組合式過濾分離器。每臺(tái)爐設(shè)置3臺(tái)負(fù)壓風(fēng)機(jī)，2運(yùn)1備。為保證灰?guī)旌突叶穬?nèi)灰的流態(tài)性，保證輸灰通暢，2座灰?guī)煸O(shè)置3臺(tái)氣化風(fēng)機(jī)，2運(yùn)1備，電除塵器灰斗設(shè)置3臺(tái)氣化風(fēng)機(jī)，2運(yùn)1備，氣化風(fēng)經(jīng)電加熱器加熱后進(jìn)入氣化板或氣化槽。

負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)既能連續(xù)運(yùn)行，又能定期運(yùn)行，正常情況下每8 h運(yùn)行一次，輸送按照灰斗依次運(yùn)行，一個(gè)灰斗排空后進(jìn)入下一個(gè)灰斗，所有灰斗排空后系統(tǒng)停運(yùn)。除灰系統(tǒng)采用遠(yuǎn)方程序控制、遠(yuǎn)方手動(dòng)控制兩種方式。

2.3 灰渣制漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)

渣斗冷卻水系統(tǒng)為連續(xù)運(yùn)行，每臺(tái)爐設(shè)置2臺(tái)除渣冷卻水泵，1運(yùn)1備。每臺(tái)爐渣斗設(shè)置1個(gè)溢流水箱，溢流水通過水箱后流入溢流水池，溢流水池上設(shè)有2臺(tái)溢流水泵，將溢流水送至灰渣漿池。2臺(tái)爐共設(shè)置2臺(tái)沖渣水泵，1運(yùn)1備。除渣冷卻水泵和溢流水泵為連續(xù)運(yùn)行，沖渣水泵為定期運(yùn)行。

除灰水池的水主要來自灰場(chǎng)回收水及除灰系統(tǒng)補(bǔ)充水。每座灰?guī)煜略O(shè)2套制漿系統(tǒng)，干灰經(jīng)水力混合器與水混合成高濃度灰漿后通過管道流至灰?guī)炫赃叺幕以?，每臺(tái)爐設(shè)有2臺(tái)制漿水泵，1運(yùn)1備。2臺(tái)爐共設(shè)3臺(tái)灰渣輸送泵，1運(yùn)2備?；以厣显O(shè)有2套灰漿攪拌器，1運(yùn)1備。2臺(tái)爐設(shè)置1座灰渣池。每座灰?guī)爝€備有1套干灰卸料系統(tǒng)，并預(yù)留1套卸濕灰設(shè)備的位置。灰渣漿輸送系統(tǒng)為連續(xù)運(yùn)行，灰?guī)熘茲{及水力除渣為不間斷交替運(yùn)行，維持灰渣輸送系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。

3 除灰渣系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題及解決措施

3.1 碎渣機(jī)腐蝕漏水

投產(chǎn)后，除灰渣系統(tǒng)總體運(yùn)行良好、穩(wěn)定，但也存在一些問題。碎渣機(jī)在運(yùn)行三個(gè)月后出現(xiàn)腐蝕泄漏問題，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：碎渣機(jī)的機(jī)殼不耐海水腐蝕，發(fā)生殼體及法蘭蝕穿現(xiàn)象，造成殼體漏水；碎渣機(jī)主軸的軸封不耐磨損及腐蝕，在軸封部位發(fā)生泄漏；碎渣機(jī)的碎渣齒板不耐磨損及腐蝕，使用壽命短。碎渣機(jī)腐蝕泄露見圖1。

圖1 碎渣機(jī)腐蝕泄漏

經(jīng)專家診斷碎渣機(jī)存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題，提出解決方案更換全部碎渣機(jī)，并提出以下技術(shù)要求。

a.齒輥采取“漸開線分布式”，在橫截面上輥齒沿圓周呈漸開線分布，其突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)大塊焦渣適應(yīng)能力強(qiáng)，不易卡死。

b.輥及齒板均采用高耐磨、耐海水腐蝕的合金鑄造，可靠性高，壽命長(zhǎng)。

c.齒輥?zhàn)鞒煞制b配，便于維修和更換。

d.輥軸與殼體兩端軸孔配合處設(shè)有“水封”法蘭，軸封采用水隔填料式密封結(jié)構(gòu)，設(shè)備密封性好。

e.碎渣機(jī)可連續(xù)工作，并設(shè)有可靠的安全保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)渣塊卡塞時(shí)，能自動(dòng)排除故障。

f.碎渣機(jī)材質(zhì)充分考慮冷卻水采用海水的工況，殼體、齒輥軸全部采用耐海水腐蝕材料，齒輥與鄂板采用高硬度鐵基耐磨合金材料，所有連接螺栓、螺母等均采用耐腐蝕不銹鋼材料。

更換后，系統(tǒng)運(yùn)行基本正常。

3.2 灰渣漿池四個(gè)角出現(xiàn)灰渣沉積

為了防止灰渣沉積，灰渣漿池上方設(shè)置2臺(tái)攪拌器，但由于漿池過長(zhǎng)，4個(gè)角不在攪拌的有效范圍內(nèi)，在漿池的4個(gè)角出現(xiàn)了灰渣堆積現(xiàn)象，電廠在漿池四周增設(shè)一圈噴嘴，增加擾動(dòng)，目前未發(fā)生灰渣堆積現(xiàn)象。

3.3 除灰水池補(bǔ)水量不足

除灰系統(tǒng)用水主要來自灰場(chǎng)回用水，在運(yùn)行初期由于灰場(chǎng)回用水泵房的施工尚未完成，回收水泵投入不穩(wěn)定，回收水量不足，造成灰渣漿池水量不足，灰渣泵不能連續(xù)運(yùn)行，電廠水工專業(yè)增加了一路直徑273mm的水管至灰渣漿池，保證灰渣漿池的水位和灰渣漿泵的連續(xù)運(yùn)行。

4 建議

根據(jù)目前廣寧電廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議。

a.從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行看，負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，由此看出，布置設(shè)計(jì)中貫徹短而直的設(shè)計(jì)優(yōu)化原則是系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，灰?guī)鞈?yīng)就近布置在除塵器附近以減少輸送距離，降低輸送速度，減少磨損，延長(zhǎng)設(shè)備及管道使用壽命。

b.除灰渣系統(tǒng)如果采用海水，在渣斗和碎渣機(jī)的技術(shù)規(guī)范書應(yīng)對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)及材質(zhì)作出詳細(xì)的技術(shù)要求，以保證除渣設(shè)備使用壽命達(dá)到機(jī)組安全運(yùn)行的要求。

c.如干灰制漿系統(tǒng)為間斷運(yùn)行，灰?guī)煜碌幕覞{管道應(yīng)盡量減少?gòu)濐^，且避免出現(xiàn)上升段，可以避免制漿停運(yùn)后的灰漿沉積在管道內(nèi)發(fā)生堵塞。

d.在系統(tǒng)水平衡設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮灰場(chǎng)回收水初期無法回收而設(shè)計(jì)臨時(shí)過渡措施，供水系統(tǒng)應(yīng)有足量的備用水源，供水管徑的選擇按照最不利工況的最大供水水量設(shè)計(jì)。

5 結(jié)束語

西北電力設(shè)計(jì)院有限公司承接眾多海外項(xiàng)目，大多數(shù)分布在東南亞地區(qū)，如越南、印度、巴基斯坦等地，這些地區(qū)的火電技術(shù)水平相對(duì)偏低，有的煤質(zhì)很差導(dǎo)致灰渣量很大，所以業(yè)主對(duì)除灰渣系統(tǒng)的要求也較復(fù)雜，而且多數(shù)要求按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，而除灰渣系統(tǒng)在國(guó)際上并無一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要與業(yè)主多溝通并達(dá)成共識(shí)，提出最優(yōu)的系統(tǒng)配置方案，以提高工程整體質(zhì)量和效益。