火力发电厂干除灰系统输灰性能优化策略

火力发电厂干除灰系统输灰性能优化策略

马宇1张涛2

（1.2华电内蒙古能源有限公司土默特发电分公司内蒙古自治区包头市014000）

摘要：干除灰系统是利用仓泵收集锅炉燃烧后的飞灰，然后通过灰管将其输送到灰库进行存储综合利用的装置，是燃煤电厂的重要组成部分。当前运行的干除灰系统有负压、正压、低正压气力除灰系统和空气斜槽、埋刮板机机械除灰系统。随着电力市场竞争加剧，燃煤电厂的成本管控压力不断增大，为有效降低电力生产成本，电厂一般会根据不同负荷阶段来掺烧劣质煤。劣质煤的掺烧带来了飞灰量增加、灰质变粗等问题，易使除灰系统不能正常工作，严重影响机组的安全运行。

关键词：火力发电厂干除灰系统输灰；性能优化策略

目前国内一些大型火力发电厂气力除灰系统已实现国产化，但由于受外部因素影响较多，加上气力除灰系统本身的复杂性，使我国大型火力发电厂气力除灰系统仍存在一些问题。

一、火力发电厂干除灰系统输灰性能中存在的问题

1.灰质、灰量问题。受煤电供求关系影响，当前火电厂实际使用的煤种很多时候都与设计的煤种存在很大差异，这种差异会导致磨煤机、除灰机等辅助设备的出力受到限制，而这些辅助设备之间的关系又非常紧密。如果磨煤机没有正常运转，会导致后续除灰设备无法工作。现阶段我国已有多家火电厂因煤种原因在投运后的短时间内做了改造，针对上述情况，我国火力发电厂气力除灰系统的再设计需要注意以下两个方面：首先，出力的确定。当前情况下，出力的确定要按照最大灰量的原则进行选取，也就是说在燃用煤使用最恶劣的煤种情况下，煤炉的最大燃煤量乘以锅炉的实际燃用煤种的最大灰分，然后再乘以50%余量，这样设计出来的出力要比传统的设计出力大一些，必然会增大系统的整体投资。此外，还要重点考虑现阶段我国劣质煤的普遍性特征，对燃用煤的最大灰量进行适当调整。其次，灰质的确定。当前我国火力发电厂气力除灰系统基本都忽略了对灰质的设计，同时也忽略了对飞灰粒径的影响。通过以往经验，飞灰堆积密度和平均粒径的上升会导致气力输送系统的出力明显降低，并且磨损现象也非常严重。当飞灰堆积密度和平均粒径达到一定数值时，飞灰就无法进行正压浓相输送，此时系统的气耗将急剧增加，出力也会明显降低。要解决上述问题，可以在系统设计阶段尽量收集相同的煤质进行试验，从而得出准确的飞灰堆积密度和平均粒径，运用这一试验来保证系统设计的真实性和可靠性。此外，火力发电厂对已经入厂的煤质也要加以重视，并对磨煤机及除尘、除气等辅助设备要留出一定的余量，然后有针对性地加强锅炉燃烧量，尽可能防止大颗粒物进入系统中。在除灰系统的运行上，研究人员也可对除灰系统中可能遇到的灰质、灰量等问题进行细致探讨。当灰量变大时，要及时调整输送工艺，缩短系统出力时间，二挡飞灰变粗时，不要一味地增大气量，这样做容易出现堵管现象。

2.气力除灰系统设备问题。空压设备的出力一般是特定情况下的理论值，实际出力受气压、温度等环境因素的影响会偏低，如果空冷式空压机通风不畅，夏季时出力会明显下降，有时还会因排气区域高温而出现电路跳闸的现象。大部分空压机都或多或少存在出力小于铭牌数值的情况，所以研究人员还要综合考虑空压设备中干燥系统和管道系统的真实损耗情况，及在恶劣灰质下的输送情况。经过实验研究，科研人员建议空压机在设计选型时，铭牌出力不应低于系统实际耗气量的150%，且在夏季时还要格外注意空压机的温度。夏天温度过高时，可选择水冷式空压机进行作业，其目的也是为进一步保证空压机的正常运行。在火力发电厂气力除灰系统中，灰路阀门的运行条件是非常恶劣的，而阀门质量会直接影响后续系统运行的稳定性。当前国内火力发电厂气力除灰系统采用的灰路阀门主要有气动圆顶阀、双闸阀及一些普通耐磨的阀门，其中圆顶阀的主要问题有以下几点：第一，圆顶阀无法在空预器等高温场合使用，即便是采用水冷式密封圈，其效果也不是很好。第二，圆顶阀的维护成本非常高，且很多圆顶阀的密封性不是很好，再加上一部分电厂更换圆顶阀的频率非常快，也使劳动强度逐渐增大。第三，圆顶阀的制造工艺和材质问题相对其他阀门的问题多很多，再加上其没有气体泄露报警装置，很多时候都是在造成系统堵管后，运行人员才发现问题，没有提前预警可能会造成阀门失效，从而引发更大的事故。

3.特殊情况下的系统应变问题。省煤器灰与电除尘飞灰之间有一定差别，这种煤器灰属于自然沉降的灰，其堆积密度远大于电除尘飞灰。省煤器灰输送方式主要有并入电厂灰管和独立灰管两种输送方式。从使用情况来看，并入电厂灰管的输送方式相对节约气量，但却存在堵管问题，加上国内的一些机组在投入运行后，很长一段时间内都不会进行清理，省煤器灰沉积现象比较严重，因此，在选择长距离输送时一般都会推荐独立灰管输送方式。

二、火力发电厂干除灰系统输灰性能优化策略

1.性能优化策略。系统的配置完全能满足系统最大出力要求，无论是在电除尘正常运行的情况下，还是在一电场出故障的情况下，设计出力都大于招标协议中要求的各电场最大出力，并且管道出力在系统正常运行及一电场出现故障以后均没有太大的差值，各个管道得到了最充分的应用。气源管无法满足快开双闸阀，将原来执行器气源管给每组输送单元配一个电磁阀箱，进出口输送电磁阀集中放置。输送用压缩空气增加空气过滤，防止吹灰用压缩空气中水分带入输灰管路，造成输灰板结。仪用压缩空气母管增加空气过滤及油杯，防止电磁阀卡涩。控制系统在原来的控制方式的基础上，增加配套卡件，且重新编制输灰控制程序，最终实现各部分输灰量的重新分配。

2.灰斗料位过高容易使灰在电除尘器阴阳极间堆积，造成极板极线和框架严重变形，影响电除尘除尘效率。灰斗长时间高料位易变形甚至垮塌。性能优化后，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人工放灰造成的烫伤、窒息等人身安全危害。当前实际使用的燃煤与设计煤种/校核煤种的飞灰含量偏离较大，导致飞灰明显增多，且灰粒变粗、堆积密度变重，造成除灰设备系统出力不足，输送困难，经常性堵管，灰斗高料位频繁。干除灰系统性能优化后，提高了出力，机组可以适应燃煤煤种的较大变化，从而使锅炉能掺烧相对廉价的进口煤和低发热量煤，有效降低了电厂的经营成本，实现了较大的经济效益。优化前，当燃煤灰分增大时，易造成电除尘50%电场的灰斗长时间高料位，为避免发生灰斗坍塌的恶性安全事故，就需对灰斗进行人工放灰。这不仅影响了除尘器效率和环保指标，且作业环境恶劣，严重影响了工作人员的健康。优化后，提高了系统适应煤种变化的能力，减少了灰斗高料位出现的几率，保证了电除尘器在额定效率下运行，提高了环保水平，降低了工作人员劳动强度，有利于员工身心健康。

通过对火力发电厂气力除灰系统研究后发现，气力除灰是比较适合我国火力发电厂的一种送灰方式，现阶段我国已掌握这一技术，且相关设备也非常成熟，基本实现飞灰处理系统的国产化。但目前的气力除灰系统，在运行和维护上还存在一些问题，需要研究人员认真探索，攻破这些难题，进一步促进我国火力发电厂气力除灰系统的多元化发展。

参考文献：

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