某厂除尘器输灰系统问题分析及整改实例

2022-02-18淮浙电力凤台发电分公司王守柱

电力设备管理 2022年1期

淮浙电力凤台发电分公司王守柱

某厂4号炉除尘器一电场原使用北京国电富通的紊流双套管输灰系统，一电场输灰系统共8个输送仓泵，其中4个输送仓泵为一个输送单元，设置一条输灰管线至灰库，两套输灰单元间独立运行互不影响，经过一段时间的运行发现系统由于系统配置原因，输送仓泵不能够满载运行，对灰的品质适应范围较窄，特别在异常工况下的飞灰输送能力更弱，在机组连续高负荷时输灰必须不间断循环输送，浪费时间，耗气量大，同时输灰系统不间歇连续运行，增加了管道的磨损，管道泄漏缺陷频繁，严重影响了输灰系统周边的环境卫生，另外仓泵配属的进料圆顶阀缺陷也比较多，圆顶阀缺陷的发生不但会影响正常的输灰，更换磨损严重的阀门，处理时间比较长，一般需要2到3个小时，对系统连续输灰影响比较大，阀门缺陷处理时极易引起灰斗高料位，灰斗内收集的积灰堆积，不但可能造成灰斗高料位、电场短路，大量的积灰增加了灰斗的载荷，极易破坏灰斗内管撑和壳体焊接强度，严重的会造成灰斗边角漏灰、甚至灰斗脱焊、垮塌隐患。

1 改造前设备情况

1.1 进料圆顶阀

除尘器仓泵落料阀采用圆顶阀，圆顶阀球面圆顶由耐磨材料制造，表面进行硬化处理，利用其光滑坚硬的表面，可保证与橡胶密封圈有良好的接触，以保证可靠的密封，当阀门关闭时，密封圈充气实现弹性变形，实现密封。运行中落料圆顶阀存在以下问题。

圆顶阀的可调性比较差，阀门有时会出现开、关不到位或者密封不严，导致密封和球面很容易被冲刷破损，严重影响输灰运行；积灰和磨穿的阀顶运行时不能及时发现，往往等到输灰不正常时才会发现，这时圆顶阀已经基本上不能修复，临时检查对阀顶轻微磨损后现场堆焊修复，但是受现场作业条件影响，堆焊工艺不好把握，阀顶修复后精度和使用寿命不好保证。

圆顶阀密封圈充气报警监测压力开关，检测值偏低，有时不能及时检测密封圈已破损而发出报警信号。

输灰仓泵进料圆顶阀控制箱采用和阀门成一体式结构，阀门控制相对控制繁锁、故障多、检修难度大、每次更换新阀时控制箱要一并进行更换或拆装，工作量大，现场气源管道布置散乱，经常性漏气。

1.2 输灰系统

1.2.1 仓泵单元

一电场输灰单元程序设计在正常输送仓泵落满料后，打开进气阀，主输送仓泵压力升高，后级仓泵设置的背压补气和流化阀同时向仓泵内进气，随着仓泵内部压力的增加，仓泵内的物料成涡旋状流动，1号与2、3、4号仓泵之间形成压力差，被送物料成涡旋状流动，粉煤灰物料一边被流化，灰气均匀混合，一边均匀进入输灰管道，在压缩空气的推动下，管道内物料形成栓状流从而达到顺利输送的目的。

因仓泵设置的加压进气和流化阀设计由仓泵顶部进入补气，背压补气在仓泵顶进口，流化气在仓泵中间偏下2/3位置，实际运行中该系统仓泵背压气常关、流化气常关或稍开，流化气距离仓泵底部输灰器30cm左右，对仓泵底部的积灰不能完全扰动流化，仓泵底部的输灰器几乎没有流化气，基本上只靠主输送气推送，而主输送气偏小会输送不动，主输送气大的话，大气流会把品质差的飞灰中的细灰先吹走，不可避免的造成粗灰沉降，输灰管道的后点压力很难降下来，这样就造成了输灰单元长时间循环运行，遇有灰斗沉降积灰或者长时间高料位，灰质变化，因为仓泵流化不足，当大量的沉降灰进入输送管道后气灰混合流化性差，在管道底部沉降，压缩空气从上层空间逃逸，出现输送压力居高不下，而现有的控制系统无法判断输送系统状态，输送压力设定值未到，单循环则出现持续吹扫状态，每小时的有效输送时间下降，灰斗内的积灰又源源不断下落则出现灰斗料位居高不下的情况。

综上，原输灰单元的输送配气可以说是粗放式的，输送气量很难调整，运行期间基本上是大气量的输送，一是增加了管道磨损，二是飞灰输送能力偏弱，从来没有输空过灰斗，遇到异常工况，输灰停运时间超过3-4个小时基本上都会出现灰斗高料位。

1.2.2 输灰管道

除尘器输灰管道的磨损泄漏主要集中在管道末端靠灰库侧和未级仓泵出口处，如图，现场更换的管道内套管磨损，气流直接冲刷外管壁，造成泄露，分析主要原因还是输灰系统输送时灰气比不好，输送气控制单元及流化加压管道配置不合理，导致输送气量无法合理调节，耗气量比较大，造成粉煤灰流速过高，而越往末端流速越高，输送末端速度16-20（m/s），输灰系统不断成稀相状态输送，加大管道磨损。

2 整改优化措施

2.1 进料圆顶阀

进料圆顶阀的缺陷多集中在密封圈破损和阀芯圆顶的磨损两块，直接原因多是因为密封圈先损坏后，阀门继续开关动作，造成圆顶吹损。

密封圈作为圆顶阀内部重要的部件，根据其工作原理，阀门关闭时需要充气保证其内外有压差让其膨胀，阀门关闭时，需要排气使膨胀节松弛复位，在充气和排气间提供给圆顶开启、关闭的间隙，密封圈破损、充气压力不足或者排气不及时，导致密封和阀顶密封不严，泄露部位不断吹损，造成密封圈和圆顶损坏，针对以上分析并结合现场情况，在每台仓泵检修平台上，新设一台固定式独立的就地控制箱，将阀门的开关、气源控制等接口统一放入新设就地控制箱中，同步对圆顶阀控制系统进行了优化整改：

因为原圆顶阀的气缸和密封圈都是电磁阀控制，两个电磁阀安装在一个电磁阀底座上，气缸动作和密封圈的充气、排气共用一个接口，在阀门动作延时时，很容易出现气缸动作时排气窜入密封圈的充气管路，使密封圈被动充气，圆顶动作直接对密封圈挤蹭，造成密封破损[1]；为减少电磁阀控制缺失造成的缺陷，将密封圈的电磁阀控制改为机控阀控制，在控制箱内增加一个先导阀，当气缸动作打开时，先导阀打开，密封圈排气，当圆顶阀关闭到位时，机控阀触点被阀门传动轴带动，机控阀打开，密封圈充气，因为机控阀没有延时，可以有效避免圆顶阀开启、关闭时因为气缸和密封圈充、排气不同步造成密封圈的损坏。

增加密封圈充气压力开关，设定压力值，避免密封圈充气压力过低或过高引起密封圈与圆顶存在间隙和过度膨胀，延长密封圈使用时间。

通过将阀门开关电磁阀、压力开关、调压过滤器、行程开关等接口统一放入新设就地控制箱中，进一步整理现场仪用气管路，在实现了就地控制系统与阀门完全分离的基础上，更换阀门和密封圈的进度也大大提高，减少了停运输灰系统的时间，有效避免了因为仓泵进料阀缺陷处理时间过长引起灰斗积灰的发生。

2.2 输灰系统

针对原系统仓泵补气、流化上部设置，仓泵底部飞灰堆积，输送困难的问题，先从加强仓泵底部流化开始，更换仓泵底部输灰器，输灰器上新增DN25的流化管道，设置流化装置及仓泵流化节流阀门。

通过调整流化节流阀的开度，保证仓泵内进气流化，仓泵进料完成后，系统自动打开流化进气阀，压缩空气经节流调整后进入仓泵底部，将底部的飞灰吹浮到空气中，促使输送空气和飞灰达到良好混合的状态，仓泵顶部的加压补气阀同时开启，仓泵内压力提高，当压力到设定值时加压流化结束，系统开始输灰，通过增加仓泵底部流化，保证了仓泵内部物料均匀混合，避免了仓泵中飞灰堆积密实的问题，还可以得到较高的灰气比，较高的灰气比又有效的缩短了仓泵的输送循环时间，提高了整个系统的输灰能力。

后期对整个输灰单元的输送气进行调整改造，增加进气调节阀，调节输送气量，改造输灰单元压缩空气系统，改造原管道混合器，修改运行程序，优化配气方案，具体的措施如下：

拆除原气力输灰装置主进气，仓泵流化，仓泵输送器，末端输送混合器，混合器助吹阀。更换孔板调节式主进气阀组，包含气动进气阀、Y型过滤器、手动关断阀、流量调节阀、气灰逆止阀和流量调节孔板。

对原有输送仓泵外流化管加装流量调节孔板、气灰逆止阀及手动关断阀，确保飞灰输送时能够与压缩空气有效混合，降低压缩空气进入量及减小因飞灰与压缩空气未有效混合而造成的输送仓泵及输灰管道堵塞及晃动。

拆除原设计的混合器，输改为旋流式气灰混合器，使得最终进入输送管道内气灰充分混合，以提高输灰系统稳定性。

为更好的检测整套气力输送系统运行，避免进气端和末端输送仓泵间的输送误差在仓泵主进气端增加压力变送器和就地压力表，用于监测系统输送压力。

图1 整改后系统图（单侧）

2.3 运行调整

在完成输灰系统设备整改后，优化运行方式，调整输灰循环设置间隔，缩短输灰次数，运行中每次输灰尽量保证仓泵落灰至容量的70%，最好落满，为保证仓泵的落灰量，加长输灰循环周期并根据负荷变化及时调整。

按锅炉各负荷时的平均煤量、最大灰份34%、省煤器脱硝及干渣机灰量占比10%、一电场除灰80%、灰的堆积密度0.75t/m³计算建议输灰频次如下：

以一个小时为例，S（各仓泵所须输送的灰量t）=Q（各负荷时煤量t）×0.34（灰份）×0.9（刨除省煤器脱硝及干渣机的灰量）×80%（一电场出力）/8（仓泵数量）；A（各仓泵所须输送的灰体积m³）=S/0.75（飞灰堆积密度0.75t/m³）；N（理论输灰次数）=A/2.5（落料满仓泵）；N’（增加裕量后的输灰次数）=A/（2.5×70%）。

由表1可以看出，根据各负荷时的煤量及时调整输灰周期，既能保证灰斗基本空料位，又能最大限度的降低管道磨损及节约压缩空气。实际运行在低负荷时一个小时都输灰10次左右或者更多是极其不合理的，如3次就能输送完的灰，输送10次甚至更多，除了次数上增加造成的磨损，还有飞灰速度变大造成的巨大磨损，另外还大量浪费压缩空气[2]。