大型火力发电厂除灰系统的设计选型和运行维护摘 要文章探讨大型火电厂气力除灰系统在运行和设计过程中应注意遵循的一些设计原则和细节，充分考虑不同情况下灰质灰量对设备的影响。关键词火力发电厂；气力除灰；设备作者简介刘毅，广东省电力设计研究院助理工程师，研究方向：热能与动力，广东广州，510663目前国内很多大型火力发电厂气力除灰系统已基本实现国产化，其中以正压浓相(DEPAC)输灰技术占绝大部分。在正压浓相输灰技术中主要有以克莱德公司为代表的小仓泵输送技术；国电富通公司、华电工程公司为代表的紊流双套管技术；福建龙净公司为代表的流态化仓泵输送技术。其主要面临的问题有三个：一是灰质、灰量与设计参数严重不符；二是系统设备的质量问题；三是特殊(故障)工况下的系统应变能力不足。1、气力除灰系统运行中存在的问题受电煤供求关系影响，目前电厂实际使用煤种往往与设计煤种、校核煤种差异很大，导致磨煤机、除尘、除灰、脱硫等一系列辅助设备出力不够，而这些设备又是彼此关联的，前一设备不能正常运行将导致后续设备运行工况进一步恶化。国内已有多家电厂因上述原因在投运后短时间内被迫改造。针对以上情况，大型火力发电厂气力除灰系统设计中应注意以下方面：1.1 出力的确定按照火力发电厂除灰设计规程的规定，采用连续运行方式的除灰系统应有不小于燃用设计煤种时排灰量50%的裕度，燃用校核煤种时排灰量20%的裕度。笔者认为在目前的情况下出力的确定应按“最大灰量”原则选取，即在燃用最恶劣煤种下，锅炉的最大燃煤量锅炉实际燃用煤种的最大灰分，然后再乘以50%裕度。这样的设计出力较传统设计必然偏大，增大了系统投资。但是考虑到现阶段劣质煤质的普遍性，仍是有必要的。1.2 飞灰、灰质对系统的影响目前国内火力发电厂输灰系统设计中普遍忽视了对灰质的考虑。基本上其堆积密度均取为0.75t/m3，同时也忽略飞灰粒径的影响。运行经验表明，飞灰堆积密度和平均粒径的上升，会引起气力输送系统出力明显下降，且磨损严重。当飞灰堆积密度和平均粒径达到一定值时，飞灰将无法进行正压浓相输送，只能稀相输送，系统气耗急剧增大，出力明显减小。要解决以上问题，一方面在系统设计阶段要尽量收集相同煤质、同类电厂的粉煤灰(特别是恶劣工况下)交由具有11工业模拟试验能力的公司进行试验，得出准确的飞灰堆积密度和平均粒径以保证系统设计的可靠性；另一方面，电厂对入厂煤的煤质、掺配加以重视，对磨煤机、电除尘等辅助设备设计选型时也应留有余量，同时有针对性地加强锅炉燃烧调整，尽可能防止大颗粒物进入系统。在除灰系统运行上也应对除灰系统可能面临的灰量、灰质严重偏离设计值做好充分准备。当灰量变大时应及时调整输送工艺，缩短等待时间加大系统出力。当飞灰变粗、灰质变差时应合理调整输送系统各组气比例，不能一味增大气量，否则将可能造成堵管。二、气力输灰系统设备(一)空压站设备目前国内大型火力发电厂普遍采用螺杆式空压机加冷冻式干燥机或组合式干燥机的空压站配置，在选用此类设备时应注意以下几点：1.空压设备的铭牌出力是特定情况下的理论值，实际出力受气压、温度等环境因素影响可能偏低。空冷式空压机如通风不利，夏季出力会明显下降，甚至会因排气高温频繁跳闸。而多数品牌的空压机不同程度都存在出力小于铭牌数值的情况。因此，综合考虑到干燥系统和管道系统的损耗，恶劣灰质下的粗灰输送等因素，建议空压机设计选型时铭牌出力不低于系统实际耗气量的130%。另外，应重视夏季高温对空压机的影响，如有必要应选用水冷式空压机，其冷却水源来自闭式水系统，其压力、流量、水质均可保证冷却效果。2.国内一些品牌的冷冻式干燥机采用了小功率压缩机，此类设备要求使用环境很严格，如某一品牌冷冻式干燥机要求“使用温度45”，并不是指环境温度45，而是指压缩空气入口温度不大于45。而大型螺杆式空压机在夏季普遍的出口温度达到8090，在没有预冷设备的情况下，此冷干机根本无法正常工作。组合式干燥机也存在再生耗气量远大于铭牌值、干燥剂老化过快等问题。国产设备虽然存在上述问题，但相对进口设备有明显的价格优势和较高的性价比。实际选用时应多方比较，综合考虑。(二)阀门气力输灰系统中灰路阀门运行条件恶劣，阀门质量直接关系到系统运行的稳定可靠。国内气力输灰系统中采用的灰路阀门主要有气动圆顶阀、双闸阀和其他采用耐磨材质的通用阀门。1.圆顶阀的主要问题有：(1)无法在省煤器、空预器等高温场合使用，即使采用了水冷式密封圈使用效果也不佳；(2)密封圈质量良莠不齐，部分电厂更换频繁，劳动强度大、维护成本高；(3)作为出料阀使用受限制。2.双闸阀为硬密封，分合金、陶瓷两类，主要问题有：(1)制造工艺和材质不佳导致的阀门寿命问题，如磨损、陶瓷层脱落等；(2)无泄漏报警，如运行人员不注意可能在极大磨损情况下造成系统堵管才被发现。3.采用耐磨材质的通用阀门的主要问题有：(1)一些类型的阀门没有办法做到等通径，妨碍飞灰输送，且造成阀门部件迅速磨损；(2)抗沾灰能力弱。因目前国内生产上述阀门的厂家颇多，产品质量参差不齐，故选用阀门时应对其他电厂运行机组充分考察，了解其近三年的备品、配件维护费用，慎重选择。(三)管道、弯头目前国内几大公司采用的输灰管道、弯头质量基本过关，管道磨损的主要原因是安装偏心或弯曲。弯头磨损主要与系统设计不合理、管道流速过快有关。在设计中应根据灰分特性合理选择灰气比，并对灰管的变径点认真核算。采用双套管的系统尤其要注意控制流速，有个别电厂存在内管完全脱落的现象。(四)控制、仪表输灰系统的自动控制仪表主要是料位计和压力变送器(压力开关)。无论何种料位计都存在误报警现象，运行、维护中应及时调整料位计灵敏度、清理积灰，保证料位计正常工作。因为飞灰会磨损或堵塞压力开关，所以压力开关应尽量安装在输送管道的气源侧。控制程序的设计应充分考虑到特殊工况下的输送要求，预存两套甚至三套控制方案。有的控制系统上位机组态界面可调项仅间隔时间一项。一旦飞灰变粗，无论怎么调整运行间隔都是一输送就堵管，只能手动输送。三、特殊(故障)工况下的系统应变(一)省煤器灰的输送省煤器灰不同于电除尘飞灰，属于自然沉降灰。其堆积密度和平均粒径都远大于电除尘飞灰。目前有并入一电场灰管和独立灰管两种输送方式。并入一电场灰管输送方式较节约气量，但存在着占用一电场灰管出力和异物造成一电场灰管堵管等缺点。国内一些机组投运后一年内省煤器灰斗仍有异物的现象较为普遍。因此，长距离输送推荐采用省煤器灰管独立的输送方式。(二)一电场事故停运下灰的输送一电场事故停运后其内的灰为自然沉降灰。其堆积密度和平均粒径都远大于正常电除尘飞灰。虽然灰量少但是由于要采用稀相输送，所以系统总耗气量增大，需开启备用空压机。此时应调整一电场输灰系统进气量防止堵管，因沉降灰灰量不稳定，建议采用手动输送。后电场灰量增大应调整输送频率增大出力，在设计中应对后电场仓泵容积留有充分余量，不能采用过小仓泵。四、结语运行实践证明气力输灰是适合我国国情的一种送灰方式。目前，国内已完全掌握本项技术，国产设备也基本成熟，因此300MW及以上燃煤机组的飞灰处理系统已经可以完全国产化。但是在气力输灰系统的设计、运行过程中仍然有些问题需要注意，需要我们认真研究解决。