解析火力发电厂干除灰系统输灰性能优化

袁坤

解析火力发电厂干除灰系统输灰性能优化

袁坤

（广东大唐国际潮州发电有限责任公司 广东潮州 515723）

近些年来，随着我国火力发电的发展，发电厂燃煤的品种也不断多种多样，现实中用煤的灰分远远大于最初设计的标准，给干除灰过程带来了很多难以解决的问题，严重影响了发电机组可靠性。现以某电厂干除灰系统为研究对象，以国内其它电厂的改造升级作为模板，对其输灰性能进行详细的优化研究。

干除灰系统；可靠性；输灰性能

1 引言

一般情况下，干除灰系统是利用仓泵来收集锅炉燃烧后产生的飞灰，并且通过灰管将收集的飞灰输送到灰库进行存储，并经过相应的装置进行处理，是燃煤电厂的一个重要组成部分。目前，我国正在运行的干除灰系统包括负压、正压、低正压气力除灰系统和空气斜槽、埋刮板机机械除灰等系统。

当今世界，电力市场竞争的日益加剧，燃煤电厂的成本控制压力与日俱增，为了能够降低电力生产成本，电厂通常根据在不同负荷阶段掺烧劣质煤来降低生产成本。但是，劣质煤的掺加使得飞灰大量增加，并且灰质变粗，这些问题很难得到有效解决，并经常使除灰系统不能正常工作，严重影响机组的安全运行以及连续化生产，同时增加修理维护成本。

相关学者通过研究某电厂某台1000MW机组，设计出增加输灰管和修改输灰控制程序的方案，对干除灰系统实施了增容改造。还有学者对某电厂干除灰系统的频发问题进行了系统的研究分析，并有针对性地进行了治理与升级。同时，一些学者论述了在燃煤发电厂生产电力各个环节中煤种、设计选型、锅炉及电除尘等因素对干除灰输送系统输出能力的影响，并对干除灰输送系统设计出力提出了自己的意见和解决方法。本文将以某火力发电厂5号炉干除灰系统为分析研究对象，针对其生产过程中出现的问题进行系统的分析总结，并对其输灰性能进行探究并提出优化方案。

2 某电厂干除灰系统

2.1 系统简介

某发电厂5号炉采用正压浓相干除灰方式，其锅炉具体参数（13-MCR）燃煤量234.1t/h（设计煤种）、209.67t/h（校核煤种）。

在省煤器和电除尘器每个灰斗下，都设l台输灰用的仓泵。电除尘器一、二电场选用规格为0.57m3仓泵，共16台；省煤器选用规格为0.142m3仓泵，共6台：电除尘器三、四电场选用规格为0.12m3仓泵，共16台。电除尘器仓泵布置在0.32m3，省煤器仓泵悬挂在31.50m灰斗下。共设4根输灰管，省煤器设1根DNl25/150变径输灰管；电除尘器一、二电场各设1根DNl25输灰管；电除尘器三、四电场合用1根ONl25输灰管。各部分输灰性能参数如表1所示。

2.2 当前存在的问题

（1）当对锅炉现有掺烧劣质煤（灰分大）的运行过程时，出现电除尘1电场出力不足。拟设计煤种收到基灰分为6.48%，校核煤种收到基灰分为12.6%，但是当实际使用煤种灰分超过14%时，高灰分煤掺烧将会导致电除尘1电场灰斗频繁出现高料位现象，从而严重影响了电除尘器安全运行。

表1 各部分输灰性能参数

（2）由于仓泵结构设计非常不合理，使得设备对生产过程中各种情况变化的适应性较差，导致飞灰的流化效果非常不均匀。

（3）由于仓泵配气不合理及进气方式的不合理，使得仓泵进气无法得到有效的控制，非常容易出现气量小，最终导致推不动煤灰；气量大时，则易堵塞輸出管道。

（4）由于仓泵结构和仓泵配气方式非常不合理，导致无法控制仓泵出料过程。

3 性能优化

3.1 优化方案

针对5号炉干除灰系统出现的问题，可以通过以下几个方面进行优化：

（1）需要扩大炉体中l电场仓泵容量（将原0．57m，输送管更换为1．5m，（共8个），新仓泵配有能够气化的装置；其他仓泵和附件基本上保持不变。

（2）通过调整除尘器l、2电场的输灰结构：使原来1A、1B作为一个输送单元，利用l电场输灰管输灰，现在改为1A、2A为一个输送单元，利用原l电场自带的输灰管输灰；原来2A、2B为一个输送单元，利用2电场输灰管输灰，现在改为1B、2B为一个输送单元，利用原2电场自带的输灰管输灰。这种改变后输灰配置方式容易导致不能充分利用2电场输灰管输灰性能。但是这样配置的优点更显著，当1电场某个灰斗出现故障时，2电场能承担部分1电场输灰任务，缺点则是两电场煤灰无法分开输送出去。

（3）通过增大l、2电场仓泵的方式，使得气源管不能实现快开双闸阀的作用，通过用西10铜管替换原来执行器气源管，同时再给每一组输送单元配备一个电磁阀箱，需要将进出口所用的输送电磁阀集中放置。输送过程中用压缩空气的方法来实现增加空气过滤，防止将吹灰用压缩空气中水分带入输灰管路，从而造成输灰板结堵塞的不良现象。为防止电磁阀卡涩，使用了压缩空气母管并增加了空气过滤及油杯。

（4）需要将5号炉气力输送系统的控制程序进行重新优化与设计。在原来的PLC+CRT控制方式的控制系统基础上，进行增加配套的PLC1/o卡件，从而增加输送能力。为了能够最终实现各电场输灰量的重新分配，以充分利用其输灰能力，需要重新设计并升级输灰控制程序。经过调整后各部分输送灰分量如表2所示。

表2 重新调整后各部分输灰设计值

3.2 优化后效果

（1）由于原来的灰斗料位出现过高现象，导致煤灰堆积在电除尘器的阴阳两极之间，从而造成极板极线和框架严重变形的不良后果。同时，由于灰斗长时间高料位，还将会导致灰斗出现容易变形甚至垮塌而造成事故发生。这样不仅影响电除尘器除尘效率，还会增加人工和生产成本。当性能优化后，能够有效的避免了灰斗长时间高料位给电除尘器设备造成的损坏，以及工人放灰时可能造成的烫伤、窒息等人身安全危害等事故的发生，大大增加了安全指数。

（2）当前实际使用过程中的燃煤与设计煤种（校核的煤种）产生的飞灰含量出现普遍偏离较大，不仅导致煤灰出现明显过多现象，还使灰粒变粗变大，并且由于堆积密度过大而很重，导致除灰设备系统輸出能力严重不足，输送飞灰的能力严重下降，造成出现经常性堵塞管道，灰斗高料位现象频繁出现。干除灰系统性能优化后，相对于原来的出灰系统而言，出灰能力大大提升，燃煤煤种的大范围变化也不影响机组的正常工作，从而使锅炉掺烧各种相对廉价的进口煤和低发热量煤的目的得以实现。电厂的生产经营成本得到有效控制，实现了经济效益的最大化。

（3）在系统优化前，燃煤中产生的灰分含量出现大量增加，并且很容易出现电除尘50%电场的灰斗长时间出现高料位的现象，为了防止发生灰斗坍塌的恶性安全事故，必须经过人工操作来对灰斗进行放灰作业。这不仅严重影响了除尘器效率和环保指标，而且造成作业环境不断恶劣，严重影响了工作人员的身体健康。当系统优化后，不仅扩大了系统适应煤种变化的范围，而且有效减少了灰斗高料位出现的概率，保证电除尘器在额定效率下可以高效运行，提升了节能环保水平，并且降低了工作人员劳动强度，减少工人操作的机会，降低安全事故发生的频率，有利于提高员工身心健康。

4 结语

由上文可知，对5号炉干除灰系统性能进行优化包括：改变输送飞灰方式、扩充仓泵的实际容积、增添并优化部分仓泵附属配件、参考并改进输灰控制程序等方式。通过一系列切实有效的升级改进工作提高了干除灰系统的输灰能力，保障了整个机组在额定功率下可靠运行工作，同时解决了由于灰斗高料位导致的灰斗坍塌和人工成本增加等问题，有效扩大了锅炉可烧劣质燃料的范围，使通过掺杂劣质燃料降低了电厂运营成本成为可能，为我国电力事业的发展做出了一定的贡献。

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TM621.7

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1004-7344（2016）31-0043-02

2016-10-15

袁坤（1987-），男，助理工程师，本科，主要从事火力发电厂辅控运行工作。