300MW机组气力输灰系统运行存在的问题分析及处理

2014-06-01张健史天旭梁永清

资源节约与环保 2014年4期

张健史天旭梁永清

（天津陈塘热电有限公司天津 300223）

1 系统概况及设计参数

天津陈塘热电有限公司2×300 MW机组为燃煤供热发电机组，除尘方式采用布袋除尘器，每台炉设一套正压浓相气力输送系统，用于输送布袋除尘器和省煤器收集的飞灰，布袋除尘器的干灰采用两条管道、省煤器干灰采用一条管道通过阀门切换可分别进入原状灰库、粗灰库和细灰库。每台布袋除尘器输灰系统设计出力为50 t/h，每台炉省煤器输灰系统设计出力为1.5 t/h。

1.1 气力输灰系统参数（单台炉）

1.2 系统组成，如图1 。

图1 系统组成

1.3 系统运行流程（以一组发送器为说明）

1.3.1 系统运行前，先进行初始化调整（所有阀门处于关闭状态，输送气源和仪用气源压力高于设定的压力）。

1.3.2 进料圆顶阀密封圈泄压打开，打开气动平衡阀(如有)，物料进入发送器至料位计动作（或达到设定的时间），平衡阀和进料阀关闭，延时5～6秒，进料阀密封圈充压至设定压力（一般为0.45 MPa以上），至此进料过程结束。

1.3.3 打开补气阀，延时一段时间后；打开进气阀，延时一段时间后；打开助吹阀，延时一段时间后；关闭补气阀，延时一段时间后；关闭助吹阀，延时一段时间后（压力<0.03 MPa），关闭进气阀，至此输送过程结束。

1.3.4 延时3～5秒后，关闭出料阀，系统准备进入下一次循环。

2 运行存在问题的分析及处理

2.1 进料圆顶阀易损坏

机组08年投产后，输送仓泵进料圆顶阀出现问题较多，具体表现在：新密封圈经常在使用三个月内就会损坏，损坏后密封压力报警不及时造成半球体、衬环冲等部件刷磨损严重，最终导致整个阀体损坏，被迫更换新阀体，如图2 。严重影响安全运行生产并消耗大量资金购买备件。究其原因，主要有如下：1.煤质较差，运行工况恶劣，超设计负荷运行；2.管路气化效果不佳，输灰过程中经常出现“堵管”，此时输灰压力过高，导致圆顶阀密封圈损坏；

3.密封压力报警不及时造成损坏情况恶化。

图2 圆顶阀损坏照片

2009年4 月机组检修期间针对上述问题，对输灰系统仓泵进料圆顶阀进行了设备改造，采用旋转式钨钢陶瓷阀门替代原有进料圆顶阀。旋转式钨钢陶瓷阀门主要密封结构为：阀门密封采用阀芯、阀座采用陶瓷硬密封，该密封特点：密封性能好、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、启闭灵活，阀腔无积灰。此阀门的最大优势为消除密封压力的限制，因为此阀门无需密封压力，没有压力开关报警，只有到位信号报警，大大简化了设备的复杂程度，增加了设备的可靠性，且经济性显著，每年可节约检修费用20余万元。

2.2 输灰系统补气装置磨损严重、易脱落，导致经常“堵管”

2011年3 月检查发现#9除尘器输送系统B 1列双套管补气装置的补气小管掉落，造成#9 B 1列堵管，出料阀被卡住，检修人员艰难地将小管一段一段从出料阀口取出。失去补气小管后，此列输送系统频繁故障“堵管”，输送效率极低。在此之后，又发现#8除尘器输送系统A 2列、B 1列内部补气小管均磨损严重，导致补气错位，使输送效果大幅下降。在2011年10月份#8、#9机组检修中，检查了所有补气小管，发现均已有较严重的损坏迹象，如图3 。

针对上述问题，对周边电厂进行了专题调研，最终确定采用在输灰管路增加补气环方式替代原有双套管补气方式。改造后，补气效果好，补气位置准确，补气量充足，解决了之前补齐装置易磨损问题，大幅提高输灰能力，增强输送系统运行稳定性。尤其对冬季供热期间煤质差时，更有显著效果。尽最大可能避免除尘器高料位出现，同时也减少了“非正常灰气比”对输送管路造成的磨损。

图3 补气装置双套管磨损情况

2.3 灰库顶三通阀易损坏

三座灰库顶部共安装8台DN 175及4台DN 125自08年运行以来多次严重损坏，造成检修维护工作量较大且灰库顶卫生环境较恶劣，如图4 。在10年、11年的机组检修期间陆续对其进行更换，但更换后的效果并不理想，究其原因如下：

2.3.1 三通阀要求运行工况较好，煤质较差时就容易将阀门损坏。

2.3.2 三通阀的最大弱点就是要求阀体内的密封圈（橡胶材质）工作可靠，但在实际的工作中发现最容易损坏的就是密封圈，一旦密封圈损坏其密封压缩空气瞬间就会改变三通阀内输灰的流动方向在极短的时间内冲刷坏阀门本体。通常采取的办法就是进行补焊。由于三通阀经常损坏已经严重影响了整个除灰输送系统的安全运行，特别是三通阀更换需要较长的检修时间，造成输灰系统长时间停运，导致灰斗高料位容易损坏布袋，给安全生产带来了巨大隐患。

图4 灰库顶三通阀损坏照片

针对上述问题，制定了以下改造方案：

1)将原来的三通阀全部去掉，改为双插板钨钢薄型切换阀。

2)将原来灰库输灰管的水平标高提高1米（原有高度不能满足陶瓷三通及双插板钨钢薄型切换阀安装要求），在原灰库和粗灰库的#8 A、8 B、9 A、9 B的阀门位置各加陶瓷三通一个阀门一个，及相应的陶瓷弯头，直径尺寸均为DN 175，管壁厚为9毫米、陶瓷厚度为10毫米，如图5 。

图5 灰库顶三通阀安装示意图

灰库顶三通阀改造项目的总投资为17万元，而之前每年灰库顶部三通阀的维护和更换的费用在十万元左右，预计两年内收回投资成本。改造后消除了灰库顶部泄漏，改善灰库周边环境，减少工人清灰的工作量。改造后避免了除尘器灰斗高料位运行，尤其是对保护布袋除尘器滤袋极有好处，能够延长滤袋的使用寿命。2012年4月完成灰库顶三通阀改造项目，至今未发生过阀门泄漏、损坏等缺陷，达到了改造的预期效果。

2.4 省煤器输灰管路磨损严重且震动大

#8、9炉省煤器除灰系统采用下引式正压浓相气力除灰系统，省煤器灰斗下每4只发送设备串连设1根输灰管道，其管径为DN 125（φ140×7），并根据工艺要求需要通过管路切换阀可分别进入原灰库、粗灰库和细灰库。#8炉省煤器输送水平距离约280米，爬升高度约18米；#9炉省煤器输送水平距离约330米，爬升高度约18米。输送直管采用20#厚壁无缝钢管，耐磨弯头采用内衬耐磨陶瓷管。

机组投运以来，省煤器输送系统暴露出的问题相对来说比较突出，运行和检修工作量均偏大，系统主要存在以下问题：

2.4.1 系统磨损大，特别是输送管道和耐磨弯头实际寿命远小于设计使用寿命，如图6 。

2.4.2 输送管道震动大。主要原因为省煤器输灰仓泵出口管段有15米左右的垂直下降管破坏了气灰混合，但由于省煤器所处的高度位置决定此下降管无法避免。

图6 省煤器管路磨损情况

针对上述问题，制定省煤器输灰管的改造方案：彻底改变管的走向，由原来向灰库输灰改为向各自所属锅炉钢渣仓输灰，输送距离由原来的280和330米缩短为60米，管道路由的改变彻底消除了垂直下降管段；省煤器输送仓泵的主气、助吹管路及输灰管路方向对调，汽化器重新安装在仓泵出口，仓泵的其它部分不变；重新调整省煤器输灰系统配气孔板，减少输灰耗气量。

该改造项目于2011年4月实施完成，改造后到达了预期效果：改造后重新调整控制系统，大幅降低了耗气量；输送距离缩短为原来的1/5，流速相应减小，大幅降低了管路磨损；改造后的输送能力较以前提高一倍以上并彻底消除输灰管的震动，减轻布袋除尘器的压力，减小大颗粒飞灰对布袋的冲刷。

2.5 灰斗加装气化斜槽事故放灰装置

机组冬季供热期间，锅炉负荷大且入炉煤灰分大时，锅炉产生的灰量已经远远超出了输灰系统输送能力，造成灰斗高料位，导致布袋除尘器压差增大且损害布袋使用寿命，影响机组安全运行。

由于场地条件限制，最终确定改造方案为：在每台除尘器临马路侧四个灰斗各加装一台气化斜槽事故放灰装置，如图7 。

2.5.1 在灰斗侧面开孔焊Φ133×6钢管短截两个（每室一个）下接2个DN 125钢口蝶阀，下口接气化斜槽（倾角15度）约长7.5米至马路中间。气化斜槽下口接帆布袋与罐车相接，在气化斜槽末端上口接Φ89×6钢管及DN 80钢口蝶阀与烟道相连，做为负压调节下灰用。

2.5.2 整个事故放灰系统最低标高不低于灰罐车标高4.5米。

2.5.3 气化斜槽制作尺寸为：7.5米×0.25米×0.3米（长×宽×高）。

2.5.4 气化斜槽所用气源引自灰斗气化风机出口母管，采用Φ89的管子，长度约为60米，并加保温。