符美逍

（湛江電力有限公司，廣東 湛江 524000）

除塵器輸灰系統(tǒng)是燃煤發(fā)電機組重要的輔助系統(tǒng)，輸灰系統(tǒng)故障會威脅機組的安全經(jīng)濟運行，嚴重時會造成機組非計劃停運或引發(fā)除塵器坍塌事故。因此，除塵器輸灰系統(tǒng)發(fā)生故障時，快速準(zhǔn)確地判斷故障原因并及時處理，顯得至關(guān)重要。本文以某電廠3 號機組電袋復(fù)合除塵器電場區(qū)濃相正壓氣力輸灰系統(tǒng)故障處理為案例，分析輸灰系統(tǒng)故障的原因，并提出有效的處理措施。

1 系統(tǒng)設(shè)備

1.1 系統(tǒng)出力

某電廠現(xiàn)有4×330MW 國產(chǎn)亞臨界燃煤機組，其中3號機組除塵器為電袋復(fù)合除塵器，輸灰系統(tǒng)的出力是按設(shè)計煤種（平三煤，灰分21.93%）灰量的150%設(shè)計，為每臺爐48t/h，其中，電場區(qū)的出力是按總出力的80%設(shè)計，即38.4t/h。

1.2 設(shè)備組成

電場區(qū)輸灰系統(tǒng)2012 年由克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司設(shè)計，8 個倉泵串聯(lián)為1 個輸灰單元，單個倉泵容積為1.5m3，采用1 根DN175 的管道將飛灰輸送至終端灰?guī)?，倉泵之間采用紊流雙套管連接，出口倉泵至終端灰?guī)觳捎脩腋×鲉喂?，輸送距離為650m，主輸送空氣閥及管道的規(guī)格為DN65，輸送氣源壓力為0.6MPa，經(jīng)減壓閥后氣源壓力為0.35MPa。每臺倉泵底下設(shè)三路流化管，其中兩路為1 寸橡膠管，連接倉泵底部三通內(nèi)的流化組件；另一路為1/2 寸橡膠管，連接至紊流雙套管中的內(nèi)旁通管。出口倉泵后設(shè)有補氣管道及混合器。

1.3 過程原理

倉泵進料：進氣閥關(guān)閉，下料閥及平衡閥開啟，物料在重力作用下落入倉泵中，倉泵泵體內(nèi)的空氣由平衡管排出。

進料結(jié)束：落料定時器到時，延時2 秒后，所有下料閥、平衡閥關(guān)閉，觸發(fā)一次輸送循環(huán)。

輸送過程：主輸送空氣閥與所有流化空氣閥打開，輸送空氣通過此兩路管道進入輸送泵內(nèi)，系統(tǒng)壓力開始升高，進而將飛灰流化并輸送至灰?guī)?，此時輸灰管道內(nèi)壓力約0.2 ～0.3MPa。若在輸送過程中，輸灰壓力高于0.5MPa，主輸送空氣閥與流化空氣閥依次關(guān)閉，但輸送壓力下降至0.4MPa 時，上述閥門再次陸續(xù)打開，直到輸送壓力符合輸送結(jié)束的數(shù)值要求。

關(guān)泵：當(dāng)輸送壓力低于設(shè)定的結(jié)束壓力（0.03MPa）后，延時20 秒，所有主輸送空氣閥和流化空氣閥關(guān)閉，此次的輸送結(jié)束。待條件滿足時，開始新的輸送循環(huán)。

2 故障現(xiàn)象

由于燃煤供應(yīng)緊張，燃煤灰分高達30%左右且熱值低，鍋爐產(chǎn)灰量接近或大于輸灰系統(tǒng)的設(shè)計出力，產(chǎn)灰量大，飛灰顆粒粗，輸灰循環(huán)頻次大幅增加，下料閥、平衡閥、紊流雙套管、流化組件等設(shè)備磨損大，頻繁導(dǎo)致輸灰循環(huán)堵管或拖尾，出力下降造成灰斗料位高。頻繁堵管或拖尾故障又縮短上述各設(shè)備的使用壽命，形成惡性循環(huán)，機組被迫降負荷運行或人工排灰，給設(shè)備與環(huán)境帶來較大污染。嚴重時造成除塵器嚴重積灰，引發(fā)除塵器壓差大而被迫停機或除塵器坍塌事故。除塵器濃相正壓氣力輸灰故障的現(xiàn)象主要表現(xiàn)為以下2 點。

2.1 輸灰管道堵塞

輸灰管堵塞時，輸灰曲線表現(xiàn)如圖1，輸灰壓力上升到0.5MPa，主氣閥保護關(guān)閉，壓力長時間內(nèi)的下降趨勢很弱。

圖1

2.2 輸灰循環(huán)拖尾

輸灰循環(huán)拖尾表現(xiàn)如圖2，第一次輸灰循環(huán)，輸灰壓力升至約0.1MPa 后，迅速下降至0.040MPa 左右后，繼續(xù)下降的趨勢非常緩慢，表現(xiàn)出至少20min 的拖尾；第二次輸灰循環(huán)時，輸灰壓力迅速上升至0.5MPa（壓力達到0.5MPa 主輸送空氣閥保護關(guān)斷），長時間內(nèi)的下降趨勢很弱。

圖2

3 原因分析及對策

3.1 灰源分析

（1）灰粒特性分析。輸灰系統(tǒng)發(fā)生故障前期，除塵器電場發(fā)生故障停運，電區(qū)灰斗多為沉降灰。從表觀來看，煤灰硬度較大，用手碾壓有沙粒感覺，且摻雜的黑色顆粒（不完全燃燒的煤粉）較多。說明煤灰的堆積密度與流動性等物料特性已嚴重偏離了設(shè)計參數(shù)。

（2）灰的溫度影響。由于輸灰系統(tǒng)故障停運，灰斗內(nèi)的煤灰停止流動，溫度逐漸下降，灰粒之間黏性變大，流動性下降，使輸灰阻力增大，導(dǎo)致輸灰管堵塞的概率增大。

（3）處理對策。物料的特性會影響輸送特性，灰氣比是影響輸送特性的重要參數(shù)。隨著物料特性的改變，灰氣比已不能滿足濃相輸送的要求。因此，必須調(diào)整灰氣比才可以將粗灰輸送至灰?guī)臁?/p>

此時，最簡單有效的方法為拆除主輸送氣源的節(jié)流孔板，增大輸送氣源壓力與氣量，將灰斗內(nèi)殘留的粗灰輸送完后再恢復(fù)。操作時，要摸索調(diào)整下料時間與恰當(dāng)調(diào)整提高結(jié)束壓力，探尋最佳的參數(shù)配置。此辦法會增加輸灰的耗氣量，實施時要留意輸灰氣源母管的壓力，提前啟動備用空氣壓縮機，避免影響其他輸灰系統(tǒng)的正常運行。

3.2 系統(tǒng)氣密性

（1）氣密性不足的影響。該輸灰系統(tǒng)采用的是栓狀流技術(shù)。在物料輸送過程中，在管道中形成料栓，氣流的壓力差是推動料栓前進的動力。如果輸灰系統(tǒng)的氣密性不足，在管道尾部就形成不了足夠壓力差推動料栓前進，這是造成輸灰管堵塞的原因之一。另外，一般情況下，料栓之間會形成薄薄的沉積層，沉積層在空氣動能的作用下被料栓前端鏟起，顆粒與料栓撞擊分離潰散移動，形成新的料栓。如果壓縮空氣在前段泄漏，管道后端就沒有足夠的動能將沉積層鏟起，沉積層無法隨料栓移動至灰?guī)?。殘留在管道中的沉積層增大了管道的阻力，使輸灰壓力難以下降到設(shè)置的結(jié)束壓力，形成輸灰循環(huán)拖尾現(xiàn)象。若干個輸灰循環(huán)后，沉積層在管道中不斷增加，使管道的通流面積減小，灰氣混合物的流動阻力增大，輸送流速逐漸降低，破壞了灰氣的均勻混合狀態(tài)，發(fā)生堵管現(xiàn)象，輸灰曲線表現(xiàn)如圖2。

（2）氣密性不足的處理措施。輸灰系統(tǒng)氣密性不足主要原因是輸灰空氣外漏與內(nèi)漏。外漏會造成煙塵污染環(huán)境，容易被發(fā)現(xiàn)及處理；內(nèi)漏的主要表現(xiàn)為下料閥或平衡閥磨損或故障，需要逐個閥門排查。目前常用的下料閥、平衡閥有圓頂閥與氣動陶瓷擺動閥兩種型式，該輸灰系統(tǒng)兩種閥門都有使用。

圓頂閥故障主要表現(xiàn)是插入式密封圈磨損，不能維持密封壓力，更換插入式密封圈即可消除故障。需要注意的是，安裝插入式密封圈時，密封圈與圓頂之間的間隙一定要調(diào)整到規(guī)定范圍內(nèi)，否則，會導(dǎo)致密封圈磨損快、壽命短。另外，圓頂中心磨損穿孔與執(zhí)行氣缸密封圈損壞漏氣也會導(dǎo)致圓頂閥故障。處理措施是更換圓頂閥或磨損組件。

圓頂閥選型需要注意以下事項：①選用直行程或扇形氣缸。在內(nèi)外有壓差工況下開啟使用時，圓頂閥開啟必須在0.3 ～2.0s 內(nèi)完成，在氣缸設(shè)計有速度的調(diào)整點。②軸端密封圈：軸端密封圈是傳動軸與閥體間密封的關(guān)鍵部件。圓頂閥每個軸端采用3 道密封，分為內(nèi)側(cè)2 道和外側(cè)1 道密封。內(nèi)側(cè)由于與灰直接接觸需要具備較高的耐磨、耐高溫、耐腐蝕性能，內(nèi)側(cè)兩道密封圈選用VARI 密封圈，VARI 密封圈采用特種材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，并且采用兩道密封圈的方式，防止灰氣泄漏。外側(cè)再增加一道密封，可靠保證了密封的有效性。③圓頂閥打開時的放氣口必須設(shè)計快速排氣閥，當(dāng)圓頂關(guān)到位后，密封圈立刻充氣密封。圓頂閥開啟前，插入式密封圈通過快排閥迅速排氣泄壓，然后立即開啟圓頂閥。快速排氣閥選型不當(dāng)，會造成圓頂閥打開時排氣不及時，造成插入式密封圈磨損快壽命縮短。

氣動陶瓷擺動閥密封性檢查比較困難，可分為以下兩種情況：①閥門密封面磨損嚴重泄漏量很大時，可通過聽針判斷。在輸灰循環(huán)過程中，輸灰管內(nèi)有一定的壓力時，閥門磨損處產(chǎn)生較大氣流聲，使用聽針可以判斷確認閥門內(nèi)漏。②閥門輕微內(nèi)漏時，通過氣流聲或目測密封面表面難以判斷，可通過憋壓試驗的方法。拆除下料閥上方的補償器，在出口倉泵管道法蘭面加裝堵板，開啟主輸送空氣閥往系統(tǒng)充氣，觀察閥門密封面是否空氣泄漏，即可判斷，并更換閥門消除故障。

3.3 流化盤故障

流化盤是濃相正壓氣力輸灰系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，流化空氣通過節(jié)流孔板、止回閥、流化組件進入倉泵底部，使煤灰與空氣均勻混合，灰處于漂浮流化狀態(tài)，灰氣混合物單位體積濃度接近平均值。流化盤故障會導(dǎo)致倉泵內(nèi)的灰無法流化，堆積密度大，空氣阻力變大，使灰氣比失調(diào)，主要故障現(xiàn)象為倉泵之間的灰管堵塞。流化盤故障主要原因為以下兩個方面：

（1）流化管堵塞。灰氣混合物倒流是造成流化堵塞的主要原因。流化盤內(nèi)的傘帽裝置與流化管中止回閥是防止灰氣混合物倒流的關(guān)鍵部件。發(fā)生灰氣混合物倒流說明傘帽裝置或止回閥閥芯磨損。輸灰過程中，手握觸摸流化橡膠支管的振動情況可以判斷流化管是否堵塞。處理方法是更換磨損部件。另外，輸灰氣源含水含油也會造成流化管堵塞。

（2）流化管泄漏。流化管泄漏會導(dǎo)致流化進氣量減少，不足以將灰與氣充分混合為懸浮流化狀態(tài)，而部分沉積，使輸灰管截面積減小，引起輸灰管堵塞。流化管泄漏的根本原因是灰氣混合物倒流，管道磨損穿孔。處理措施是更換流化管與檢查傘帽裝置與止回閥是否磨損內(nèi)漏。

3.4 灰氣比失調(diào)

灰氣比是指灰質(zhì)與輸送氣體二者之間的質(zhì)量流量之比，是輸灰系統(tǒng)設(shè)計的重要參數(shù)。灰氣比太大，系統(tǒng)的壓力損失大，容易造成輸灰管道堵塞；灰氣比太小，輸灰的起始速度大，導(dǎo)致設(shè)備磨損增大，且能耗增大?；覛獗扰c輸送物料堆積密度、流動性、輸送距離等特性密切相關(guān)。因此，灰氣比的確定必須綜合考慮復(fù)雜的影響因子，通常采用試驗法，通過現(xiàn)場調(diào)整試驗，選擇最佳的灰氣比。

灰氣比一般通過主輸送氣源母管的孔板調(diào)節(jié)，經(jīng)過試驗，該輸灰系統(tǒng)的最佳孔板尺寸為單孔4.2mm；另外，8 個倉泵的流化支管的進氣量分配也很重要，一般情況下，流化進氣量從1 號到8 號倉泵依次增大。經(jīng)過反復(fù)試驗，最終確認孔板尺寸如表1。

表1

3.5 灰?guī)斓挠绊?/h3>

灰?guī)斓膸靸?nèi)壓力高會導(dǎo)致輸灰阻力增大，且輸灰壓力無法下降至結(jié)束壓力，造成輸灰管堵塞或輸灰循環(huán)拖尾，是影響輸灰系統(tǒng)正常運行的一種重要因素?；?guī)鞄靸?nèi)壓力高的主要原因是庫頂排氣布袋除塵器濾袋堵塞或者清灰脈沖閥故障。另外，灰?guī)炝衔贿^高及庫頂切換閥開啟不到位也會加劇這一因素對輸灰系統(tǒng)的影響。因此，加強灰?guī)斓牟即龎m器、切換閥、及時調(diào)整料位維護是保證輸灰系統(tǒng)正常運行的重要措施。

4 結(jié)語

濃相正壓輸灰系統(tǒng)堵塞或拖尾故障一般情況下都是由部件周期性磨損，性能下降所致。運行中要根據(jù)鍋爐產(chǎn)灰量與物料特性加強調(diào)整，及時巡查發(fā)現(xiàn)缺陷，并分析原因，采取針對性的措施迅速處理。另外，加強設(shè)備管理，制定計劃定期更換容易磨損部件，完全可以避免因輸灰系統(tǒng)故障而影響機組安全經(jīng)濟運行。