鍋爐輸灰系統(tǒng)運(yùn)行中的堵塞原因分析

鍋爐輸灰系統(tǒng)運(yùn)行中的堵塞原因分析

0u3000正壓濃相空氣輸灰系統(tǒng)為了緩解環(huán)保壓力，大唐國際陡河發(fā)電站（以下簡稱陡河發(fā)電站）消除了水力對石灰的排放，提高了碳灰粉的綜合利用率。2007年，#1和#4鍋爐進(jìn)行了灰輸系統(tǒng)改造。引進(jìn)了某公司設(shè)計(jì)的正壓濃相氣力輸灰技術(shù),全廠8臺機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)了氣力除灰。由于設(shè)計(jì)上的先天不足及機(jī)組燃煤品質(zhì)的變化,輸灰系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象,導(dǎo)致電除塵器高料位及輸灰系統(tǒng)故障頻發(fā),直接威脅著機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。1初始設(shè)計(jì)參數(shù)#3,#4機(jī)組單機(jī)容量為250MW,2臺鍋爐容量為850t/h。輸灰距離:#3機(jī)組為900m,#4機(jī)組為850m,提升高度為30m。設(shè)計(jì)參數(shù):灰分,45.76%;堆積密度,750kg/m3。動力氣源:6臺41m3/h螺桿式空氣壓縮機(jī)。原始設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。初始設(shè)計(jì)管道布置情況如下:(1)省煤器采用4臺輸送泵串聯(lián),設(shè)置1根管道合并到一電場B側(cè)。(2)一電場分A,B兩側(cè)的每側(cè)采用2臺輸送泵串聯(lián),1根管道可進(jìn)入2座粗灰?guī)?共設(shè)置2根管道。(3)二電場分A,B側(cè)分別采用2臺輸送泵,然后合并到1根管道;三電場分別采用4臺輸送泵串聯(lián)并與二電場合并到1根管道進(jìn)入粗、細(xì)灰?guī)臁?4)四電場、五電場分別采用4臺輸送泵迂回串聯(lián)后與二電場合并到1根管道進(jìn)入粗、細(xì)灰?guī)臁?010年,為提高系統(tǒng)可靠性,又增加了輸灰管道。(1)省煤器及一電場無變化,#3鍋爐二電場A,B側(cè)合并單獨(dú)設(shè)置1根管道;三電場單獨(dú)設(shè)置1根管道,四電場、五電場共用1根管道。#4鍋爐二電場A,B側(cè)合并單獨(dú)設(shè)置1根管道,三電場、四電場、五電場公用1根管道。(2)#3鍋爐共設(shè)5根輸灰管道;#4鍋爐共設(shè)4根輸灰管道。2錯誤原因分析2.1輸灰系統(tǒng)的特性分析在氣力輸灰設(shè)計(jì)時,應(yīng)根據(jù)鍋爐出力、灰?guī)炀嚯x及燃煤灰分情況進(jìn)行計(jì)算,選取合適的灰泵型號,配置相應(yīng)的輸灰管道。輸灰管道的內(nèi)徑與灰泵的大小及節(jié)流孔板的孔數(shù)應(yīng)匹配。當(dāng)灰泵型號及輸灰管道確定后,節(jié)流孔板的總孔數(shù)也就基本確定下來。2007年底,#3,#4鍋爐輸灰系統(tǒng)投入運(yùn)行,在試運(yùn)行過程中,經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,為此,廠家對該系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整,在倉泵間及出口管道上增加濃度穩(wěn)定器和調(diào)整節(jié)流孔板,但效果不明顯。分析堵塞的原因有以下2個方面:(1)設(shè)計(jì)及安裝上存在偏差。(2)該輸送方式對于長距離輸送適應(yīng)性有限。由于陡河發(fā)電廠燃煤種類較多,煤質(zhì)變化較大,因此灰質(zhì)極不穩(wěn)定。由于輸灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)裕量不足,對惡劣工況下其對輸灰系統(tǒng)的影響考慮不周,系統(tǒng)投入初期就表現(xiàn)出適應(yīng)性較差的特點(diǎn),經(jīng)常出現(xiàn)輸灰不暢及堵管現(xiàn)象。表2為近幾年來燃煤灰分情況。2011年雖然平均灰分下降,但超設(shè)計(jì)灰分的煤質(zhì)達(dá)7次之多,其中灰分最高的達(dá)到了48.96%,創(chuàng)該電廠歷史新高,實(shí)際化驗(yàn)堆積密度達(dá)1060kg/m3。在正常情況下,濃相單管輸送系統(tǒng)管道中的灰被流動的壓縮空氣懸浮并帶走,但由于灰的重力及受到的阻力,運(yùn)行速度下降,當(dāng)?shù)陀趹腋∷俣葧r,一部分灰會沉降下來。當(dāng)沉降的灰量在一個輸灰周期內(nèi)不足以堵塞管道時,輸灰正常進(jìn)行,直至輸送周期結(jié)束后通過吹灰程序?qū)⒒夜艿撞康母苫掖祪簟．?dāng)沉降的灰量足夠多時,則造成灰管堵塞。干灰懸浮速度與干灰特性及輸灰壓力密切相關(guān),當(dāng)干灰粒徑增大時,輸送速度要相應(yīng)提高,否則,會引起堵管。特別是在一電場停運(yùn)時,堵管現(xiàn)象尤為突出,可見大粒徑灰比例很大。原因分析:(1)干灰粒徑的偏差。設(shè)計(jì)計(jì)算中干灰的粒徑是取中粒徑平均值,實(shí)際上,由于鍋爐燃燒狀況、煤種等原因,在一電場停運(yùn)時,可能會導(dǎo)致大粒徑干灰比例增大。如果這些干灰不是集中沉積在某一管段,也不會發(fā)生堵管。反之,如果它們集中沉積在某一管段,則會發(fā)生堵管。(2)實(shí)際輸送速度的偏差。氣力輸送系統(tǒng)的輸送初速度是指空氣在管道內(nèi)的流速,該值由倉泵容積、輸送管道內(nèi)徑及輸送壓力等確定。在低濃度輸送時,干灰與空氣的流速基本一致。在輸送濃度較大時,由于干灰與空氣之間存在阻力以及灰粒本身的重力作用,干灰與空氣的流速不同,隨著粒徑的增大其差異隨之增大。當(dāng)干灰粒徑大到一定程度時,其流速低于懸浮速度,這部分干灰將沉積下來,當(dāng)達(dá)到一定數(shù)量時,則產(chǎn)生堵管,一電場典型灰質(zhì)粒度分布情況見表3。由于灰質(zhì)變化較大,輸灰系統(tǒng)適應(yīng)性差,輸灰系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生輸灰不暢及堵管,輸灰系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。2.2輸灰管道泄漏造成高料位2010年6—12月系統(tǒng)缺陷統(tǒng)計(jì)情況見表4。2010年6—12月,因設(shè)備缺陷造成干灰系統(tǒng)停運(yùn)1247.0h,月均停運(yùn)207.8h。其中一電場停運(yùn)951.0h,占總停運(yùn)時間的76.0%。產(chǎn)生高料位893次。其中輸灰管道泄漏停運(yùn)253次,累計(jì)時間453h,占全部停運(yùn)時間的36.3%。從以上數(shù)據(jù)可以看出,產(chǎn)生高料位的直接原因是設(shè)備存在缺陷而停運(yùn),6—12月停運(yùn)次數(shù)中高料位比例達(dá)71.6%之多,其他因素雖未產(chǎn)生高料位,但也直接導(dǎo)致灰斗料位升高。設(shè)備停運(yùn)缺陷中以輸灰管道泄漏所占比例為最高(31.4%)且頻次較高,其次為圓頂閥缺陷(16.0%)。電除塵器高料位會造成灰斗灰托灰、陰陽極板變形、電場短路、電場參數(shù)下降及掉電場,嚴(yán)重時會導(dǎo)致灰斗崩塌及脫落。長時間高料位、積灰造成電場參數(shù)下降,會對后續(xù)設(shè)備(如吸風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)葉片)造成磨損,大量飛灰進(jìn)入脫硫系統(tǒng)會導(dǎo)致漿液中毒,從而影響脫硫效率,同時對脫硫裝置產(chǎn)生較大磨損。2.3增輸灰泵或向灰泵輸灰壓縮空氣是氣力輸灰的原動力,輸灰壓力直接影響著氣力輸灰的正常進(jìn)程。陡河發(fā)電廠氣力輸灰壓縮空氣裝置的壓力設(shè)計(jì)最低值為0.55MPa,在灰泵送灰過程中,若壓力低于該值,則會出現(xiàn)2種情況:一是輸灰管道容易堵塞,灰泵送不出去灰;二是輸灰時間增長。若灰泵輸送完泵內(nèi)的灰時,壓縮空氣壓力尚未達(dá)到最低值,循環(huán)停滯,灰泵不進(jìn)料,待壓縮空氣壓力達(dá)到最低值后,灰泵再進(jìn)行下一個循環(huán)。造成壓縮空氣裕量不足的因素有以下幾個方面:(1)在設(shè)計(jì)空氣壓縮裕量時,技術(shù)人員未能充分考慮電廠燃煤復(fù)雜的現(xiàn)實(shí),設(shè)計(jì)空氣裕量不足,沒有充分考慮備用干灰系統(tǒng)的壓縮空氣裕量。(2)燃煤品質(zhì)變差,為保證除灰系統(tǒng)的順利進(jìn)行,必須增加輸灰用壓縮空氣流量。(3)經(jīng)過改造的#3,#4機(jī)組輸灰管道,增加了壓縮空氣需求量。陡河發(fā)電廠原設(shè)計(jì)6臺空氣壓縮機(jī),其中4臺運(yùn)行、2臺備用,在系統(tǒng)投入初期即存在裕量不足的問題。在燃煤異常變差的工況下,6臺空氣壓縮機(jī)運(yùn)行,無備用,2010年被迫增加2臺空氣壓縮機(jī)。2.4輸灰管道泄漏為適應(yīng)煤質(zhì)變化,增強(qiáng)輸灰系統(tǒng)適應(yīng)性,保證輸灰系統(tǒng)的正常進(jìn)行,在惡劣煤質(zhì)條件下,不斷提高壓縮空氣流量,降低灰、氣比,以減少輸灰堵管的發(fā)生。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)時間為6.91min/次,間隔時間為4.04min,實(shí)際運(yùn)行狀況是輸灰時間為4～5min,可連續(xù)輸灰,可見輸灰速度增加較多。磨損與輸灰速度的3次方成正比,輸灰速度與空氣耗量成正比。從表4可以看出,輸灰管道泄漏是發(fā)生頻率最高的缺陷。因此,輸灰系統(tǒng)磨損的增加不僅導(dǎo)致穩(wěn)定性降低,進(jìn)而降低輸灰系統(tǒng)的出力,增加系統(tǒng)維護(hù)量,同時也會使經(jīng)濟(jì)性降低。3多電輸灰系統(tǒng)(1)通過增加備用空氣壓縮機(jī),保證了輸灰動力氣源穩(wěn)定,同時通過治理空氣壓縮機(jī)及干燥設(shè)備,提高了氣源品質(zhì),解決了壓縮空氣裕量不足的問題。(2)先后對#3鍋爐二電場、三電場及#4鍋爐二電場單獨(dú)設(shè)立輸灰管道,提高了一電場故障情況下的輸灰能力,系統(tǒng)可靠性增強(qiáng),但導(dǎo)致系統(tǒng)耗氣量增加。(3)為解決一電場頻繁堵管的問題,對一電場輸灰系統(tǒng)進(jìn)行了改造。對一電場4臺倉泵增加出料閥控制,通過壓力調(diào)節(jié)出料閥,從而控制給料量,同時增加硫化加壓。該方案實(shí)施后,有效地緩解了輸灰堵管問題,但也限制了輸灰出力的提高,同時,氣耗量明顯增加。4預(yù)測的煤炭質(zhì)量變化和云傳輸狀況的反應(yīng)策略4.1輸灰系統(tǒng)監(jiān)控(1)開啟備用空氣壓縮機(jī),保證輸灰壓力低限值。輸灰管路壓力(聯(lián)鎖)設(shè)定應(yīng)不低于最低限值。當(dāng)輸灰壓力低于限值時,程序限制系統(tǒng)啟動。應(yīng)及時調(diào)整母管制壓縮空氣系統(tǒng)的輸灰程序,避免多個輸灰進(jìn)程同時進(jìn)行,使輸灰壓力維持相對穩(wěn)定。(2)當(dāng)輸灰時間拉長時,應(yīng)及時調(diào)整裝料時間(降低),保證輸灰進(jìn)程。(3)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)輸灰有拉尾現(xiàn)象,輸灰管道有可能輸送不凈,應(yīng)視情況及時停運(yùn)吹掃。(4)對于灰斗未安裝氣化風(fēng)的輸灰系統(tǒng),應(yīng)對電除塵器料位及倉泵裝料情況加強(qiáng)監(jiān)視,防止因落回不暢造成電除塵器高料位的出現(xiàn)。(5)對進(jìn)料及輸灰周期等參數(shù)及時調(diào)整,保證輸灰達(dá)到最大出力且不堵管。4.2器或料位優(yōu)先方式的運(yùn)行周期在正常情況下,氣力輸灰的實(shí)時曲線沒有大的變化,通過裝灰計(jì)時器或料位優(yōu)先