火电厂气力输灰系统改造探索与优化

火电厂气力输灰系统改造探索与优化

乔凯

京能（锡林郭勒）发电有限公司 内蒙古锡林浩特市 026000

摘要 本文主要阐明了火电厂内输灰系统在运转中存在的输灰系统磨耗损伤严重、内管掉落等故障问题；经过对输灰系统实际运转状况进行分析，对输灰系统进行针对性的改良，改进调节运转方法，让输灰系统的运转更具备安全性以及稳定性，有效减少输灰系统的能源消耗。项目改进经验可以提供给其他火电厂借鉴。

关键词：双套管；内管；气力输灰系统

1. 输灰系统存在的问题

自从机组投组后，输灰系统慢慢的呈现出一些问题，主要体现在下列几方面：

1. 输灰管道内壁磨耗损伤严重，输灰弯头的磨耗损伤更加严重，经常会出现漏灰的情况，且大程度的污染了周围环境；

2. 输灰管里面双套内管掉落的比较多，阀门与灰仓给料机阻塞；

3. 输灰系统里面非常容易出现灰堵塞的情况，为了满足输送灰量的要求，只有不断提升输送灰量的次数，输送灰量供气压力会大幅度上升，会加重管道的磨耗损伤，导致输灰的能源消耗变高，对机组的安全、经济以及环保运转产生严重的影响。

2. 输灰系统故障原因分析

2.1输灰管道磨损机理及因素

1. 粉体本质：灰的颗粒组成、样式、硬度与附着力都会在一定程度上产生磨耗损伤的影响。灰颗粒的硬度越强，对于输灰管道的磨耗率就越高，粉煤灰和钢管的硬度比小于1.1，算是软磨料磨耗损伤之一；灰颗粒的体积越大，样式棱角多，也会加大输灰管道的磨损速度，伴着灰颗粒数量的增多，磨损速度也在不断的上涨，倾斜的概率也会随之增加；灰颗粒的冲击角也会产生一定的磨耗损伤，这和磨损机理与材料的性能有关^[1]。

2. 输送形态：主要是管道里面灰气的混合比例与流动速度。对于粉煤灰来说，钢管的磨损和灰颗粒流动速度的2.5次方成正比，其中速度是产生磨耗损伤影响最大的；在定量的灰气混合比例之下，灰气的混合比例越大，磨耗损伤的程度就越严重，所以在输送灰量的早期和后期，会产生比较大的磨耗损伤影响。浓度高与输送流动速度慢也是双套管的特征之一，它增加了灰气比例，下降了输灰的流动速度，降低了进气压力以及降低磨耗损伤。

3. 输送管道结构：输送管带中的直管算是擦动和滚动摩擦，磨耗损伤相对来说较小；管道磨耗损伤的主要部位是弯管。弯管的曲率半径对磨耗损伤有巨大的影响，在通常情况下，长半径弯管的曲率半径越大，磨耗损伤就会越严重；除此之外，弯管的毛糙程度越大，摩擦的阻力也就越大，弯管也就更加容易磨耗损伤。

4. 输灰系统运转要素：输灰系统的气体来源带着油或者水，因为在脱硝系统中还存在着氨逃逸高的问题，并且长时间的没有得到解决，灰的黏度加强，导致灰颗粒互相附着粘连，容易造成管道堵塞^[2]。输灰系统问题不断，导致出现输灰系统管道内经常堵塞的情况，为了满足输灰的需要，应该增加灰输送主管的压力到0.55-0.6MPa，增添灰输送的频率次数，这样做会加重输灰系统机械设备的磨耗损伤，对机组安全经济的运转产生严重影响。

2.2进料阀内漏吹损

为了调查清楚漏灰的原因，在锅炉冷却状态的时候定位省煤器仓泵0点，也就是基准点，锅炉在运转的轻装下勘测省煤器仓泵受热出现膨胀位移现象的量（见表1），把输灰系统运转的状况和运行参数相结合，进行全面的考察分析，并找到导致进料阀门出现吹损的缘由。

表1省煤器仓泵热态位移量表mm

3. 改造与优化

3.1改进双套管连接方式解决其内管脱落问题

在输灰管道的外观上面间隔一段就开一个小天窗，对内外管道都进行堆焊，增加内外管道焊接的范围，并且对内外管进行巩固，用省煤器输灰管道DN150作为例子，把原本内外管道的焊接点从10毫米孔增加到30毫米的条形孔焊缝；并且把原来的焊点从每隔1150毫米一个改成每隔700毫米一个，每根6米的长管道焊点从5个扩大到8个；把端头的焊接点延长到20毫米；把双套管连接起来，内套管的对接错口不应该超过2毫米，可以使用连接套连接的办法。假若有直管焊缝后的部位出现磨耗损伤的情况，可以使用新的双套管替换，对接或者切割掉500毫米长的短管，塞住前后双套管的内套管并且固定住，在安装的时候需要注意双套管的方向性^[3]。

3.2从结构改造及选材优化来防范输送管道磨损

针对于出现磨耗损伤的膨胀节，在安装的时候应该把控好膨胀节的方向，膨胀节内部衬有耐磨损的套筒，导流筒内径和管道的内径需要维持一致性；出风口波纹管连接的地方应该进行完全焊接，并且做好抗磨堆焊处理。对于膨胀节在受热后膨胀出现的严重变形的情况，应该使用导丝杆进行纵向引导，避免波纹管出现弯曲变形，能有有效的降低磨损量。

输灰管道大部分都是架空在一体化管架上，施工的难度和风险都比较大，使用在弯管处添加耐磨损浇筑料的方法，能够有效的延长弯管的维修周期。

3.3从结构上改造防止省煤器仓泵吹损

从表1中的数据分析，我们可以知道，因为锅炉在运转的时候省煤器和管道受热出现膨胀现象，在受热的状态下沿着锅炉向后面与下面位移的度比较大，所以在输灰管道的膨胀节增加了纵向导向螺杆，确保输灰管道按着轴向膨胀，避免输灰管道承受多个方向的力，清除管道中的多个拐角，让整个输灰管道都保持直线形态，降低弯管的磨耗损伤。

经过使用法兰连接方法设计省煤器灰斗、进料阀和仓泵，在输灰系统运转的时候还是存在着法兰受切向力与拉伸重力^[4]。为了消除增压阀泄漏造成的应力损失，增加了对省煤器仓泵的吊架，泵将仓和给料阀作为一个整体挂在省煤器灰斗上，在运行时吸收了吊架灰斗原有结构法兰的切向力和拉伸重力，进料阀本身不受振动管道上灰影响，不承受其他附加负荷，有效保证了进料阀的密封性能。

3.4输灰系统运行优化调整

输灰管道和设备的磨损程度和维修周期直接反映了输灰系统的运行质量。因此，通过合理的运行优化，可以大大提高输灰系统的运行可靠性和稳定性^[4]。

提高输送管道的压力，每次输送高峰后，瞬时的压力迅速下降点会停止的循环灰输送，也就是说，以确保完成仓库里的灰输送泵，管道可以左管的底部灰的1/5，从而降低输送端灰气比，减少管道磨损。

操作人员每班两次排空空压机储气罐，以确保灰气源干燥干净。

结语

经对输灰系统设备进行改造和运行优化后，输灰系统运行相对稳定，输灰压力稳定在0.35 ~ 0.45MPa。两台机器运行时，除灰空压机将原投入运行的3台降至仅2台，保证了输灰系统的正常运行，用气量显著降低，运行能耗显著降低。降低输送压力和速度，获得高灰气比输送的物料，有效防止了管道的剧烈振动，减少了管道的磨损，显著降低了设备缺陷程度^[5]。

参考文献

[1]石林，李德，冯跃.基于PLC控制器在火电站除灰控制系统中的应用[J].电站系统工程，2021，37(02)：61-62.

[2]尹莉钧.某电厂350MW机组输灰系统运行优化研究[D].沈阳工程学院，2020.

[3]陈树山.火电厂锅炉炉间飞灰回收设计与改造[J].科技与创新，2020(06)：8-9.

[4]李定忠.燃煤电厂气力输灰系统下引式仓泵改造[J].设备管理与维修，2019(03)：95-96.

[5]武军.电厂机组除灰系统堵塞的原因及改造措施[J].产业与科技论坛，2018，17(20)：44-45.