风冷式除渣系统的热控仪表选型及保护

文_王健 大唐环境产业集团股份有限公司

除渣系统是火电厂煤粉炉底渣处理设备，保障设备持续良好运行是锅炉系统平稳运行的重要基础。本文以风冷式除渣系统的仪表控制设备的选型、工作原理、安装位置及作用，及同类型产品的功能对比进行浅述，旨为加强对干渣系统的深入了解，及对除渣设备的运行、日常检修维护起到辅助作用。

1 除渣系统的分类及工艺流程

1.1 除渣系统的分类

煤粉锅炉除渣系统按冷却方式分为水冷式除渣系统及风冷式除渣系统。风冷式除渣系统按照输送钢带的结构类型，分为网带式、链板式、鳞斗式。风冷式排渣机又叫干式排渣机，简称“干渣机”，干式排渣系统是指依靠锅炉负压，引入适量受控的环境空气，对热渣进行冷却和输送。整套干式排渣系统主要流程为：锅炉落渣→输送并冷却→破碎→存储到渣仓→定期卸渣等几个主要环节。

1.2 除渣系统的主要工艺流程及设备构成

干渣机工艺系统构成是根据厂区提供的区域条件，目前国内采取的主要形式为输送钢带一步上仓式（图1）、二级输送式（图2）和斗式提升式（图3）。

2 干式除渣系统主要设备的热工仪表保护及说明

以大唐三门峡火电厂三期扩建工程2×1000MW超超临界机组项目干渣机为例，该项目系统工艺流程：锅炉渣井→液压关断门→输送链钢带→碎渣机→斗提机→渣仓贮渣→卸渣设备，各环节的作用即将高温炉灰渣冷却、输送、再破碎、存储。在高温炉渣输送冷却过程中，设置了温度、压力、物料检测，电动执行器及保障设备安全运行等各类型热工仪表。各个仪表信号反馈到就地控制箱或上传在程控单元，发挥着报警，停机、各设备启动连锁的作用。

按照工艺流程对各干渣机各子系统，即液压系统、干渣机系统、后续输送系统、贮渣四个环节，对每环节采用的仪表类型、作用及安装位置等进行说明。

2.1 液压系统

液压系统主要由液压泵、液压关断门、液压张紧装置等部件构成。

（1）液压泵站是液压关断门的动力源，液压张紧到位是干渣机运行的前提条件，保障整个油路压力值稳定是整个系统启动的基础。其中，压力信号上传采用压力变送器，测量点有液压站总油压、输送链张紧油路压力、清扫链张紧油路压力。通过压力值的反馈，给远程操作人员提供判断是否具备启动油泵，进行液压关断门动作、干渣机运行等后续环节。

（2）液压关断门位于锅炉过渡渣井的下部，除满足液压关断门隔断炉渣的使用要求，还具有拦截大焦块、预冷却、预破碎的功能。液压关断门中的挤压头采用液压缸驱动，打开或关闭均为水平移动。对于关断门的开关到位检测，通过就地位置开关检测油缸运行行程是否到位，到位后信号上传至程控系统。现三门峡项目的关断门采用限位开关检测方式，共设液压关断门14对。油缸推杆动作到位时，触碰到限位开关，限位开关上传信号为开关量，将开或关到位的信号反馈到就地及DCS，通过就地控制箱的指示灯及DCS的画面，可直观观察到每对门的位置状态。限位开关检测关断门开关到位，简单直观，上传信号为开关量。现有些电厂在液压关断门检测过程中采用位绳位移传感，该检测元件的特点是输出模拟量信号，关断门的动作状态反馈更精准，但要依靠程序控制单元对状态进行辨别。

2.2 干渣机输送链及清扫链

干除渣系统的核心设备就是输送钢带及清扫链，它不仅负责炉渣的运输，在输送过程中，利用自然风对热渣进行冷却。输送网带采用变频调速。为保证平稳运行及对易发现的故障点具备联锁保护报警功能，在设计过程增设了断链、打滑、进风量调节及排渣温度等多个检测点。

（1）钢带的断链及打滑判断，采用屏蔽式接近开关，安装于干渣机尾部。检测原理，通过检测钢带尾轴有规律运转，上传脉冲信号至程控系统。当出现断链及打滑现场出现，信号消失或一直为长信号，由此进行判断。根据以往项目，当此故障出现时，多为钢带打滑故障，这时就要观察张紧压力值是否出现下降，要及时进行链条张紧。

（2）干渣机排渣温度要求控制在100℃以下，这种干渣机性能的一项重要标准。干渣机头部落料段装设双支铠装热电阻，用于检测落渣温度。由于煤质或一些突发状态，当排渣渣温出现高于100℃情况，可控制调节干渣机头部的可调节进风门，或启动落料口喷淋装置，增加进风量及喷淋降温。

三门峡项目，排渣温度与风门可调控制关系：干渣机出口渣温50℃，主风门对应开度30%，渣温达140℃，主风门开度100%；当渣温在50～140℃时，主风门对应开度为30%～100%。

2.3 后续输送设备

(1)碎渣机主要故障源是落料破碎过程中大渣卡阻堵料，这时需过对电机转动状态进行检测。三门峡对碎渣机堵转检测采用接近开关，安装于轴侧，通过转动轴的脉冲信号进行判断。当出现卡堵信号，进行反转。通过三次的正转反转，来消除故卡阻情况，如果三次故障仍未消除，即需要人为干预现场处理。

（3）斗提机的断链检测及堵料检测。断链检测采用的旋转控测仪。当设备发生卡转，堵转、皮带打滑、传动带脱落故障时，被传动轴将慢转或停转，此时检测片也随之慢转或停转，旋转探测仪将接收不到检测片的均匀间隔脉冲信号。在工艺指定时间内(3～17s)未接收到转动信号，旋转探测仪将由闭合状态转为断开，中间继电器也断开，交流接触器断开，在3～17s内及时停机，可靠的保护设备安装位置见图4。

三门峡项目斗提机的堵料开关检测安装于溜槽侧壁，本检测器采用侧压活动门结构，当斗提机落渣段发生堵塞时，堆积的物料必挤压活动门，使之偏移而启动行程开关，发出报警信号。当故障排除后，活动门在压簧作下自动复位。

2.4 贮渣、卸渣

灰渣在经过输送，破碎，进入到渣仓的介质正常为直径10mm左右的灰渣。在固态物料料位测量方面，目前常用的检测方式有重锤式和雷达式，对这两种物料检测方式进行对比。

雷达式连料计与重锤式料位计相比，故障率低，性能更优越，在渣仓连续料位检测方面被更多的业主认可。

渣仓料位检测除需要监测实时的连续料位值外，在渣仓侧壁还装设了料位开关，用于渣仓高料位检测。检测仪表采用射频导纳式料位开关，它的测量原理是：射频导纳是一种从电容式发展起来的新型物位控制技术，与电容式物位检测技术相比，防挂料，抗干扰、准确可靠，通用性等方面更为优越。当渣仓料位开关检测到高料位信号时进行报警，提示运行人员及时卸渣，如果在规定的时间内报警信号未消除，与上一级的设备进行故障连锁要停机处理。

3 结论

如果把干渣机比做一个身体，那每个检测仪表就是身体各个神经元，当每个神经元出现问题，就会出现报警、停机，需要人为干预等环节，进而影响设备的使用运转。所以熟悉掌握检测仪表的工作原理、安装位置及设备间的联锁关系非常必要，既有利于设备的良好运行，又有利于运行人员的操作及检维修工作。当然随着科技的进步，检测仪表在精准、抗干扰、适用性等方面会越来越强。本文仅对干式除渣系统中常用仪表进行介绍，希望对从事于火电厂热控专业及干渣机设备运行维护人员有一定的帮助指导作用。