300MW锅炉气力输灰系统改造

【摘要】为了解决因煤质变差导致的输灰系统输送能力不足及冬季输灰困难等问题，通过改造压缩空气后处理设备，改善压缩空气品质；通过输灰管道及出料阀改造、增加输灰空压机加强输灰动力、优化输灰控制程序提高整个输灰系统输送能力，解决了发电机组带大负荷的后顾之忧，为更好的进行配煤掺烧创造了条件，解决了飞灰环境污染难题。

【关键词】300MW；输灰系统；空压机；环境污染

由于燃用煤质较设计煤质发生较大变化，燃用煤质严重变差，我厂300MW锅炉除灰系统输送能力不能满足煤质变化后的要求，导致灰斗积灰严重，除尘器运行受到威胁；就地放灰，导致雨水系统堵塞，环境污染严重、辅机运行受到影响。本文从输灰系统管道及输送动力入手，通过对输灰管道改造、输灰启动方式改变、输灰空压机及后处理设备改造，彻底解决了输灰系统输送不及时、堵灰、污染环境等难题。

一、除灰系统简介

我厂2×300MW锅炉设计飞灰堆积密度0.7kg/m3，输灰系统采用正压浓相上引式气力输送方式将除尘器飞灰输送到灰库，粗、细灰分排。以一台炉为一个单元，每台炉设一套正压浓相气力输送系统，考虑了燃用校核煤种产灰量50%的裕量，系统最大出力设计25t/h，其中一电场占80%，二电场占16%，三电场占3.2%，四电场占0.8%。一电场故障时，一电场占10%，二电场占72%，三电场占14.4%，四电场占3.6%。每台炉设两根输灰管道，一电场四个仓泵为一个输送单元，一根输灰管道输送至原灰库，同时飞灰可通过库顶管道切换阀进入粗灰库。二、三、四电场四个仓泵各为一个单元，轮流用一根母管输送至细灰库，同时飞灰可通过库顶管道切换阀进入原灰库。两台炉共四条输灰管道，输送距离500米，升高约25米。

两台炉共设3座灰库，1座原灰库，1座粗灰库，1座细灰库。原灰库与粗、细灰库之间可互为备用，灰库直径12m，高25m，有效容积约1350m3。

干灰输送采用压缩空气，系统各空压机并联运行，气源管路互通。两台炉为一个供气单元，输送气源共设置3台20m3/min空压机，额定排气压力0.75Mpa。每台空压机设置一台冷冻式干燥器对压缩空气进行干燥，每台炉设一个容积为10m3的储气罐，两台炉运行时，空压机二台运行，一台备用。

输灰程序设计：两台炉同时运行时，1、2号炉一电场两条管道即满即送，两台炉的二、三、四共六个电场轮流输灰，每次最多允许三根管道同时输灰。另外，每各单元输送程序的启动受输送压缩空气压力的限制，如有其他单元正在输送，整个压缩空气系统的压力小于0.55MPa时，为防止输送过程中出现干灰沉积管道造成堵管，已具备输送条件的单元不启动输送程序，要等待其他管道输送完成，压缩空气压力达到0.55MPa时才启动程序输送。

二、现状分析

由于采用冷冻式干燥器处理后的压缩空气露点温度在2～10℃，在冬季环境温度达到零度以下时，处理后的压缩空气依然有水析出，析出的水在节流孔处冻结，压缩空气根本无法进入输灰系统，干灰无法输送，灰斗满灰，就地放灰。

由于机组燃煤较设计煤质差（设计煤质：收到基低位发热量24.87MJ/kg，收到基灰分16.86%；锅炉满负荷时燃煤量为112.7t/h，产灰量16.55t/h。燃用煤质：收到基低位发热量17.69MJ/kg，收到基灰分29.93%；锅炉满负荷时燃煤量为158.44t/h，产灰量约40.3t/h。），产灰量是原设计的2.5倍，远远超过输灰系统最大设计出力，导致除尘器一电场灰斗料位迅速升高，堵塞仓泵落料透气管管口，一电场无法落料，只能退出除尘器一电场运行。此时一电场灰斗只收集锅炉沉降灰（颗粒较大，密度大，难输送），70%的灰量落入二电场灰斗，需要二电场输送单元送至灰库。而二电场与三、四电场共用一根母管输送，虽停止三、四电场参与自动程序，输灰压缩空气压力也不能满足一电场和二电场的输送，最终导致一电场因沉降灰无法输送就地放灰，二电场料位升高透气管被堵仓泵无法落料就地放灰。尤其在冬季、夏季用电高峰时必须大负荷运行时放灰长达一个月。

干灰飞扬造成严重的环境污染事件，影响周围辅机运行条件，机组安全稳定运行无法保障，干灰堵塞雨水系统。

问题总结：1、除灰空压机后处理用冷冻式干燥器处理的压缩空气露点温度高，不能满足本地区冬季低温时的压缩空气品质要求。

2、干灰输送管道设计只能满足设计煤质要求，不能满足因煤质变差、灰量增大的输送要求，影响配煤掺烧。

3、两台炉同时运行时，三台空压机运行压缩空气量不能满足输灰压力要求。

三、除灰及压缩空气系统设备改造

1.输灰系统管道改造

1.1管道改造

按下式计算除尘器的最大排灰量Gh[1]：

式中：Gh—锅炉的排渣量，t/h；

—锅炉平均实际耗煤量，t/h；

—燃煤收到基灰分，%；

—收到基低位发热量，kJ/kg；

—锅炉未完全燃烧损失，锅炉设计为0.6%；

—锅炉排出的渣在灰渣中所占的百分比，取85%。

目前燃用较差煤质，收到基低位发热量17.69MJ/kg，收到基灰分29.93%；锅炉满负荷时燃煤量为158.44t/h。

得：Gh=40.35t/h

由于已经按较差煤种计算了锅炉的排灰量，因此输灰系统改造最大出力按每台炉50t/h设计，考虑20%的裕量。原设计一电场四个仓泵为一个输送单元，最大出力20t/h，要将一电场最大出力提高到40t/h，每台锅炉一电场增加一条输送管道。1、2号仓泵为甲侧单元，单独一根管道输送至灰库；3、4仓泵为乙侧单元，单独一根管道输送至灰库。

考虑一电场故障时，二电场承担72%输灰任务，将二、三、四电场输送母管在除尘器下分别插入一电场甲侧和乙侧母管，中间以气动闸阀隔离，在一电场故障退出运行时，二电场干灰可通过一电场输灰管道输送至灰库。

1.2管道出料阀改造

输灰管道出料阀用带压开启的陶瓷双插板阀代替原设计的无压开启圆顶阀（该阀门采用软密封，密封效果好，但为防止密封损坏必须提前打开。这样干灰在仓泵内气化不充分，输送的初始速度慢，输送时间长，影响输灰整体输送能力。），迅速提高输送压力，增加输送初始速度，缩短输灰时间，增加输送频率，从而增加整个输灰系统的输送能力。

2.输灰压缩空气系统改造

2.1空压机改造

通过两年的运行统计，两台炉同时满负荷运行三条管道同时输送时，3台20m3/min空压机全部启动，输送压缩空气压力常常低于0.36MPa。改造后增加了两条输灰管道，两台炉至少5条管道同时输送，最少需要100m3/min压缩空气量，同时考虑两台以上空压机运行，需设一台空压机备用的原则[1]，再增加两台40m3/min空压机。一台安装于输灰空压机房内，一台安装于厂、仪用空压机房内，空压机出口管道全部接入原输灰压缩空气母管，与原空压机出口管汇通后进入储气罐。

2.2压缩空气后处理设备改造：

将原设计的3台冷冻式干燥器更换成微热再生吸附式空气干燥器，新增加的两台40m3/min空压机后处理设备也采用微热再生干燥器，经微热再生干燥器处理后的压缩空气0.75MPa压力下露点温度为-40℃，保证冬季环境温度低于-15℃时，压缩空气不析水，输送压缩空气管道节流孔不冻结，压缩空气畅通。

3.控制程序修改

输灰系统程序设计为两台炉一电场四个输送单元均满足即满即送要求，遇二、三、四电场与一电场同时满足启动条件时，一电场输送单元优先启动输送；两台炉二、三、四电场不设轮流启动程序限制，只要压缩空气系统压力满足0.55MPa允许启动运行时，可以同时启动，不需等待。

在某一电场输送单元故障或一电场除尘器故障退出运行时，二电场切入一电场管道，利用一电场管道输送，二、三电场仍用原来的共用母管输送。

4.安装与调试

利用机组B级检修进行系统改造，现就安装、调试中应注意的问题做简要阐述。

4.1输灰管道安装及调试注意事项：

输灰管道安装过程中严禁杂物遗留管道内，造成运行时堵管；靠近灰库最后一段管道安装焊接前整个管道用压缩空气吹扫，排尽管道内杂物；灰库顶部接口开孔时，不允许采用水钻打孔，必须采用人工掏挖，严禁大块杂物落入灰库内，造成卸灰设备损坏；灰库顶部与进入灰库的输灰管道接缝做好防水，防止运行期间雨水流进灰库，干灰凝固堵塞卸灰口；全部管道焊接完成用压缩空气打压检漏，发现缺陷及时消除，严禁将缺陷遗留至机组启动后处理。

4.2空压机出口管道安装及调试注意事项：

管道连接从空压机至储气罐方向，到储气罐前阀门安装前，启动空压机用压缩空气吹净管道内所有杂物，尽量减少杂物及焊渣进入储气罐；所有管道焊接完成后，用压缩空气打压检漏；第一次投入压缩空气进输灰系统时，进入输灰系统前的压缩空气要在储气罐至输灰压缩空气母管第一道阀门处排气，严格控制焊渣进入输灰压缩空气管道堵塞节流孔（节流孔最小直径4mm）。

4.3输灰系统控制逻辑调试

整个控制程序在机组启动前自动运行48小时，运行及调试人员认真观察程序和阀门动作情况，保证各个自动控制阀门顺序动作正常，程序启动参数无误，整个输灰程序运行符合设计要求，保证在机组启动后输灰系统顺利投入运行，保证机组安全稳定运行。

四、结论

通过输灰系统管道和阀门改造、增加空压机以加强输灰动力、改善压缩空气质量及自动控制程序优化，输灰系统输送能力比设计增加两倍，达到单台炉50t/h。改造后输灰系统运行正常，冬季环境温度-16℃情况下未发生压缩空气析水节流孔被冻结现象，冬、夏季大负荷期间再未发生因灰斗放灰而造成的严重环境污染事件。降低检修、运行维护劳动力，保障了机组的稳定运行。

参考文献

[1]国家经济贸易委员会.DL/T 5142-2002.火力发电厂除灰设计规程[S].北京：中国电力出版社，2002.9.

作者简介

张岑（1968），女，工程师，从事锅炉检修、运行管理。