1000MW机组灰斗积灰输灰不畅原因分析及应对措施

吕新锋,罗韶辉,尤艳旭

(1.神华浙江国华浙能发电有限公司B厂,浙江宁海 315612; 2.克莱德贝尔格曼物料输送有限公司,北京 100035)

1000MW机组灰斗积灰输灰不畅原因分析及应对措施

Cause analysis of 1000MW unit ash bucket fouling&ash conveying difficulty and its countermeasures

吕新锋1,罗韶辉1,尤艳旭2

(1.神华浙江国华浙能发电有限公司B厂,浙江宁海 315612; 2.克莱德贝尔格曼物料输送有限公司,北京 100035)

介绍了国内百万超临界机组电除尘器灰斗积灰以及浓相气力输送系统输灰管道不畅的原因。针对其较严重的故障给出了具体详尽的解决方案,并给出了如何来避免此类故障发生的各种应对措施,以及在监视巡检中应掌握的措施,为百万火力发电机组的运行实践提供参考。

灰斗;积灰;气力输送;措施

1 系统概况

1.1 输灰系统

电厂1000MW超临界机组输灰系统每炉配2台三室四电场除尘器,按每电场12个灰斗设计,每炉共48个灰斗。电除尘器一、二电场输灰器型号为45/8/6 MD,三、四电场输灰器型号为6/8/5MD。一、二电场A、B两侧灰斗下方各布置6台MD输灰器串联运行,合用一根输灰管送入灰库;三、四电场A侧灰斗下方各布置6台MD输灰器串联运行,合并后与三、四电场B侧合用一根管道送入灰库。空预器进口灰斗下布置4台AV输灰器,单独用一根管道送入灰库。

1.2 设计参数

系统输送距离为480m,其中,水平段450m,垂直段30m。每台输灰器输灰能力为65 t/h,保证除尘效率≥99.4%。省煤器入口飞灰温度为200℃,电除尘器入口飞灰温度为350℃。飞灰为干灰,堆积密度为750 kg/m3,粒径分布为90%的粒径<130～270μm,10%的粒径<6～15μm。煤质分析见表1,输灰器设计参数见表2。

表1 煤质分析

表2 输灰器设计参数

2 设备运行故障

2009年11月10日16∶00时,电除尘器A侧一电场3号灰斗出现高料位;24∶00时,A侧一电场6号灰斗出现高料位,二电场6号灰斗出现高料位。运行人员尽快调整电除尘器参数以及加大输灰力度。检查结果表明,在高料位未出现前,已经出现输灰不畅的迹象。输送量小于实际收集灰量工况下,电除尘电场对应下灰斗出现高料位后,相应的电场因阴阳极之间灰堆搭桥短路,输出短路跳闸,电场停运后灰斗内收集干灰是自然沉降的粒径粗、比重大的灰粒。

3 人工排堵放灰

灰斗出现多个高料位,且在输灰过程中发现管道堵塞严重。经人工拆管检查发现,输灰器管道内的辅助吹气小铜管上的节流孔板存在堵塞。由于灰斗内部搭桥以及输灰器排气管法兰堵塞,致使灰斗下灰不畅。人工拆管处理需要时间,然而机组满负荷运行,在紧急情况下,只能采取人工放灰加输通管道排灰。人工排堵时需注意以下几点:

(1)当一组输灰器在一次输送循环中,进料完成,处在送灰阶段;系统输送压力(主输灰器压力变送器输出数值)到达高位,所有输送进气阀均已经关闭;此时系统压力不下降或下降很慢(每秒下降0.01MPa左右甚至更少),输灰器管道被堵。

(2)排堵操作次序为:确认堵管后,首先在控制画面点选停止;然后人工到达输灰器现场,关闭主输灰器前端的输送手动进气阀,开启出口输灰器后的手动排堵球阀。此时,管道内的压缩空气会将管内灰送回出口输灰器上方的灰斗,管内压力迅速下降,直至零压力,即认为管道疏通完成。关闭手动排堵阀(关闭手动排堵阀注意,手动排堵阀一定关到位,不得有未关严,造成漏气的现象,以免阀门损坏),开启手动进气阀。

(3)管道疏通完成后,在控制画面点选吹扫,检查管道内有无堵塞;如果压力能很快降到空吹压力(一般为0.02MPa)以下,则认为管道疏通完毕,正常启动输送循环。

(4)如果吹扫时系统压力下降缓慢,则表明管道仍然堵塞。重复进行上述2、3的排堵次序,直至管道彻底疏通。

(5)恢复正常运行时,最好先将落灰时间缩短30%左右,经过几个正常循环后,再逐渐将落灰时间增加到正常时间,以检查是否时间设定有不合理之处。在逐渐增加时间的过程中,发现输送不正常,有堵塞现象,采用“进一秒,退两秒”的办法,逐渐找到合理的落灰时间。

4 故障原因分析

4.1 燃煤煤质的变化

除灰系统输送的是飞灰,也就是电除尘吸附并通过振打落入灰斗的部分,含少量沉降灰。不利于输送的主要有以下几种特性的灰:

(1)沉降灰。由于自身重量问题直接下落到灰斗中,这部分灰密度大,在相同体积时颗粒相对较大。难以正常气量、配气输送。

(2)油灰。当锅炉采取油煤混烧工况时,少量没有燃烧充分的细微油颗粒与灰颗粒混合,造成油灰,其流动性差。

(3)含炭量高的灰。锅炉燃烧在调整阶段时煤粉有可能会出现燃烧不充分的情况,造成灰含炭量高密度大,流动性差。

可以看出,以上不利于输送的灰通常出现在锅炉点炉阶段,因此需要运行检修人员严密注意运行状态,出现问题要尽快解决。灰斗积灰前入炉煤质分析见表3。

表3 灰斗积灰前入炉煤质分析

除尘器设计煤种排灰量为24.85 t/h,校核煤种灰量为49.95 t/h。从表3燃煤的情况来看,是优于设计煤种的。因此,排除由于燃烧煤种的变化带来的积灰与输灰不畅的原因。但在锅炉点炉阶段若未及时处理此落灰,也会在灰斗以及输灰管道造成挂壁,长时间会造成积灰与不畅。灰粒温度的影响:灰斗加热装置出现故障,使灰的温度下降、粘性增大,轻则使输送阻力增加,堵管的几率增大,重则导致灰粒结块堵塞。

表4 输灰器孔板参数

4.2 输灰管道灰气流化

灰的流化是指利用压缩空气将灰吹散开,并形成一定的气灰比,气灰以一定的速度向前运动。对于某一粒度的灰,气灰比有一个最佳值,这个值既能保证将灰输送出去,又能保证用气量最少。因此,当气灰比高于最佳值时,灰也能够被输送出去,但是用气量大,灰在输灰管道里流速高,而灰的流速越高,灰对管道的磨损也就越严重。“浓相”气力除灰的目的之一就是减小灰的输送速度。当气灰比低于最佳值时,灰的流动性相对差,灰容易在输灰管道里沉积,出现输灰管道堵塞现象。

该电厂1000MW机组输灰系统配置的气灰比为27.5∶1。在气力除灰过程中,灰是通过其重力落入输灰器,各部位的气量控制是通过节流孔板的孔数以及孔径来实现的。对于除灰系统,节流孔板的孔数在一范围内(表4)。

每个节流孔板的孔数并不是一定的,需要根据输灰的情况进行调整。由于节流孔板数量比较多,所以节流孔的调整显得比较复杂。节流孔的配置不同,输灰的效果会有明显的差别,因此,灰的流化是否适合是气力除灰的关键技术,也是我们根据燃煤情况做出调整时需要考虑的重要因素。

流化管的作用是使灰和空气良好地混合,使灰处于漂浮流化状态,达到气一灰均匀混合的目的,使单位体积浓度接近平均值。如流化管泄漏,将造成空气耗量增大,气少灰多,使灰不能完全流化而部分沉积,导致管道流通面积减少,进而造成堵管。

4.3 输送空气品质的变化

输送气是气力除灰的原动力,其品质直接影响着气力除灰的正常运行。为了保证输灰系统正常运行,对压缩空气的要求如下:输送空气压力露点温度为+2℃,空压机运行压力0.7MPa;控制压缩空气压力不小于0.6MPa,压力露点温度-20℃;运行条件,输灰器输送供气压力大于0.55MPa。

在输灰器送灰过程中,当压力低于0.55MPa时,会出现两种情况,一是输灰管道容易发生堵塞,输灰器输送不出去飞灰;二是输灰时间增长,若输灰器输送完输灰器内的灰时,压缩空气压力尚未达到0.55MPa,循环将会停滞,输灰器不再进料,等到压缩空气压力升到0.55MPa后,输灰器再进行下一个循环周期。

输灰用气的净化程度,对气力除灰影响也很大。压缩空气中含有大量的水,首先水分影响灰的流化;其次大量的水分,带到灰库,经过常时间后,引起灰板结,灰的流动性会更差,又直接影响灰库的卸灰。给生产带来一连串的反应,使整个除尘输灰系统进入一个恶性循环状态。

节流孔板的孔比较小,孔的直径为3mm,压缩空气中的冷凝水,往往会在节流孔板处聚集。当气温低于0℃时,冷凝水结成冰,堵塞节流孔板,严重影响气力除灰的正常运行。在气力除灰的过程中,由于节流孔板的配置很难达到最理想的状态,当逆止阀关闭不严时,在输灰的过程中,灰可能会逆向压缩空气的流向,流到节流孔板处,由于孔板上有水,灰形成灰泥,将节流孔板的孔堵塞,也会影响气力除灰的正常运行。

5 运行维护措施

5.1 煤质灰分增大时的处理措施

(1)灰分多的煤与灰分少的煤混合燃烧,尽量降低入炉煤的灰分,提高煤的质量;

(2)调整气力除灰的节流孔板,尽量缩短灰输灰器的循环周期;

(3)适当降低锅炉负荷;

(4)调整电场运行参数及振打方式;

(5)做好从灰斗直接放干灰的准备。通过管道直接将灰从灰斗底部放灰口,输送到灰罐车里。

5.2 油灰输送措施

油灰输送采用少量多送的原则。由于油灰不属于干灰输送系统的正常输送范围,此时输送耗气量大,应启动备用空压机:

(1)电除尘器第一次投运时,缩短输灰器入口圆顶阀装料时间,将循环间隔时间设为最小,达到少量多送的目的,直至锅炉正常投粉运行(初期15 s装灰运行,观察输送压力控制在0.1MPa以内;锅炉停燃油运行3～4 h后,输送系统逐渐增加装料时间,半输灰器或大半输灰器运行)。

(2)如果不是第一次投粉运行,则应在电除尘器投运前几小时开动振打装置,将上次电除尘器内的余灰清理干净,确保油灰不与余灰混合,造成落灰更加困难。此时,输灰系统可以较短时间装灰运行,直至锅炉投粉运行。

5.3 低负荷运行时的输送措施

锅炉投油结束、并且投粉运行开始后数小时后,灰系统需要改变油灰输送阶段的输灰器的输送状态,延长输灰器的装料时间,使输灰器内料位从较低状态运行逐渐过渡到较高料位运行。然后,在条件允许时,通过增加循环间隔时间,使输灰器装料较多输送,为高负荷运行奠定基础。如果出现堵管现象,需检查系统有无打开的阀门(如输灰器上排气阀等)或系统有无泄漏点,如果阀门全部按要求关闭且系统不漏气,需要检查孔板是否堵等。

5.4 满负荷运行时的输送措施

在低负荷调试的基础上,立即缩短输送循环时间,以满足电除尘器负荷为基础。

5.5 停炉运行注意事项

锅炉和电除尘器停止运行后,电除尘器的振打装置仍需运行3 h以上。此时,灰温逐渐降低,需要降低输灰器的装灰量,输灰系统持续运行,直至确认灰斗清空为止,并应打开静电除尘器侧门检查。

5.6 灰斗搭桥积灰

相应的增大气化风系统(可以开备用的设备),或者在短时内将料未低的灰斗气化风关小,增加满灰斗气量,使其的紊流效果增强;同时在灰斗底部敲打砧处人工敲打并且在捅灰口试捅。

5.7 日常检查维护

(1)巡测各个电场的灰斗出口短节(方圆节或大小头)的温度;

(2)检查输送空气应避免含有较多的水量。在空气干燥的情况下,储气罐应2 h排水一次;在空气潮湿及阴雨天,则需要适当增加排水次数仪用空气内不允许含水和任何杂质;

(3)输灰器流化空气管道工作情况。输送时,输灰器的流化空气阀打开,流化管道内应有气流通过声音并拌有振动:气量大,振动大;气量小,振动小。如果没有声音和振动,则孔板与逆止阀有被灰和杂质堵住的可能。需要对孔板、逆止阀进行清理,并将该管路进行吹扫清理;

(4)排气管道阀门的检查。如果在电除尘器灰斗内有足够灰的情况下,超过设计落料时间的50%时间内仍然不能落满输灰器,排气管道可能排气不足、落灰不正常。

6 结语

气力除灰系统的运行状况直接影响着机组的安全运行,严重时可造成机组停运。灰斗积灰输灰管堵塞是一个工况较复杂的系统,经常会牵一处而动全身,往往也是众多因素,较长时间的积累。因此,除灰系统的日常维护更应关注多方面的变化,运用恰当的方法在加强运行过程的监视和现场巡视,保证气力除灰系统正常运行。

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X701.2

B

1674-8069(2010)06-041-04

2010-08-18;

2010-11-02

吕新锋(1978-),男,陕西兴平人,工程师,主要从事火电厂除灰、脱硫、脱硝等技术工作。E-mail:xflv0803@163.com

Abstract:The condition of a dom estic m illion ultra-supercritical thermalpower generat ion units ESP ash bucket fouling,as well as the dense phase pneumatic conveying system pipelines blockage were introduced.The reasons caused the above problem s were discussed.In view of the serious typicalfaults,specific and detailed solutions were given on how to avoid such failures occurred in a variety of coping counterm easures,as well as m easures during monitoring and inspection,which was wo rth learning from in actualoperation ofm illions altrusupercritical thermalpower generating units operation.

Key words:ash bucket;fouling;pneum atic conveying;countermeasure