某廠除塵器輸灰系統(tǒng)問題分析及整改實例

淮浙電力鳳臺發(fā)電分公司 王守柱

某廠4號爐除塵器一電場原使用北京國電富通的紊流雙套管輸灰系統(tǒng)，一電場輸灰系統(tǒng)共8個輸送倉泵，其中4個輸送倉泵為一個輸送單元，設(shè)置一條輸灰管線至灰?guī)?，兩套輸灰單元間獨立運行互不影響，經(jīng)過一段時間的運行發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)由于系統(tǒng)配置原因，輸送倉泵不能夠滿載運行，對灰的品質(zhì)適應(yīng)范圍較窄，特別在異常工況下的飛灰輸送能力更弱，在機(jī)組連續(xù)高負(fù)荷時輸灰必須不間斷循環(huán)輸送，浪費時間，耗氣量大，同時輸灰系統(tǒng)不間歇連續(xù)運行，增加了管道的磨損，管道泄漏缺陷頻繁，嚴(yán)重影響了輸灰系統(tǒng)周邊的環(huán)境衛(wèi)生，另外倉泵配屬的進(jìn)料圓頂閥缺陷也比較多，圓頂閥缺陷的發(fā)生不但會影響正常的輸灰，更換磨損嚴(yán)重的閥門，處理時間比較長，一般需要2到3個小時，對系統(tǒng)連續(xù)輸灰影響比較大，閥門缺陷處理時極易引起灰斗高料位，灰斗內(nèi)收集的積灰堆積，不但可能造成灰斗高料位、電場短路，大量的積灰增加了灰斗的載荷，極易破壞灰斗內(nèi)管撐和殼體焊接強(qiáng)度，嚴(yán)重的會造成灰斗邊角漏灰、甚至灰斗脫焊、垮塌隱患。

1 改造前設(shè)備情況

1.1 進(jìn)料圓頂閥

除塵器倉泵落料閥采用圓頂閥，圓頂閥球面圓頂由耐磨材料制造，表面進(jìn)行硬化處理，利用其光滑堅硬的表面，可保證與橡膠密封圈有良好的接觸，以保證可靠的密封，當(dāng)閥門關(guān)閉時，密封圈充氣實現(xiàn)彈性變形，實現(xiàn)密封。運行中落料圓頂閥存在以下問題。

圓頂閥的可調(diào)性比較差，閥門有時會出現(xiàn)開、關(guān)不到位或者密封不嚴(yán)，導(dǎo)致密封和球面很容易被沖刷破損，嚴(yán)重影響輸灰運行；積灰和磨穿的閥頂運行時不能及時發(fā)現(xiàn)，往往等到輸灰不正常時才會發(fā)現(xiàn)，這時圓頂閥已經(jīng)基本上不能修復(fù)，臨時檢查對閥頂輕微磨損后現(xiàn)場堆焊修復(fù)，但是受現(xiàn)場作業(yè)條件影響，堆焊工藝不好把握，閥頂修復(fù)后精度和使用壽命不好保證。

圓頂閥密封圈充氣報警監(jiān)測壓力開關(guān)，檢測值偏低，有時不能及時檢測密封圈已破損而發(fā)出報警信號。

輸灰倉泵進(jìn)料圓頂閥控制箱采用和閥門成一體式結(jié)構(gòu)，閥門控制相對控制繁鎖、故障多、檢修難度大、每次更換新閥時控制箱要一并進(jìn)行更換或拆裝，工作量大，現(xiàn)場氣源管道布置散亂，經(jīng)常性漏氣。

1.2 輸灰系統(tǒng)

1.2.1 倉泵單元

一電場輸灰單元程序設(shè)計在正常輸送倉泵落滿料后，打開進(jìn)氣閥，主輸送倉泵壓力升高，后級倉泵設(shè)置的背壓補(bǔ)氣和流化閥同時向倉泵內(nèi)進(jìn)氣，隨著倉泵內(nèi)部壓力的增加，倉泵內(nèi)的物料成渦旋狀流動，1號與2、3、4號倉泵之間形成壓力差，被送物料成渦旋狀流動，粉煤灰物料一邊被流化，灰氣均勻混合，一邊均勻進(jìn)入輸灰管道，在壓縮空氣的推動下，管道內(nèi)物料形成栓狀流從而達(dá)到順利輸送的目的。

因倉泵設(shè)置的加壓進(jìn)氣和流化閥設(shè)計由倉泵頂部進(jìn)入補(bǔ)氣，背壓補(bǔ)氣在倉泵頂進(jìn)口，流化氣在倉泵中間偏下2/3位置，實際運行中該系統(tǒng)倉泵背壓氣常關(guān)、流化氣常關(guān)或稍開，流化氣距離倉泵底部輸灰器30cm左右，對倉泵底部的積灰不能完全擾動流化，倉泵底部的輸灰器幾乎沒有流化氣，基本上只靠主輸送氣推送，而主輸送氣偏小會輸送不動，主輸送氣大的話，大氣流會把品質(zhì)差的飛灰中的細(xì)灰先吹走，不可避免的造成粗灰沉降，輸灰管道的后點壓力很難降下來，這樣就造成了輸灰單元長時間循環(huán)運行，遇有灰斗沉降積灰或者長時間高料位，灰質(zhì)變化，因為倉泵流化不足，當(dāng)大量的沉降灰進(jìn)入輸送管道后氣灰混合流化性差，在管道底部沉降，壓縮空氣從上層空間逃逸，出現(xiàn)輸送壓力居高不下，而現(xiàn)有的控制系統(tǒng)無法判斷輸送系統(tǒng)狀態(tài)，輸送壓力設(shè)定值未到，單循環(huán)則出現(xiàn)持續(xù)吹掃狀態(tài)，每小時的有效輸送時間下降，灰斗內(nèi)的積灰又源源不斷下落則出現(xiàn)灰斗料位居高不下的情況。

綜上，原輸灰單元的輸送配氣可以說是粗放式的，輸送氣量很難調(diào)整，運行期間基本上是大氣量的輸送，一是增加了管道磨損，二是飛灰輸送能力偏弱，從來沒有輸空過灰斗，遇到異常工況，輸灰停運時間超過3-4個小時基本上都會出現(xiàn)灰斗高料位。

1.2.2 輸灰管道

除塵器輸灰管道的磨損泄漏主要集中在管道末端靠灰?guī)靷?cè)和未級倉泵出口處，如圖，現(xiàn)場更換的管道內(nèi)套管磨損，氣流直接沖刷外管壁，造成泄露，分析主要原因還是輸灰系統(tǒng)輸送時灰氣比不好，輸送氣控制單元及流化加壓管道配置不合理，導(dǎo)致輸送氣量無法合理調(diào)節(jié)，耗氣量比較大，造成粉煤灰流速過高，而越往末端流速越高，輸送末端速度16-20（m/s），輸灰系統(tǒng)不斷成稀相狀態(tài)輸送，加大管道磨損。

2 整改優(yōu)化措施

2.1 進(jìn)料圓頂閥

進(jìn)料圓頂閥的缺陷多集中在密封圈破損和閥芯圓頂?shù)哪p兩塊，直接原因多是因為密封圈先損壞后，閥門繼續(xù)開關(guān)動作，造成圓頂吹損。

密封圈作為圓頂閥內(nèi)部重要的部件，根據(jù)其工作原理，閥門關(guān)閉時需要充氣保證其內(nèi)外有壓差讓其膨脹，閥門關(guān)閉時，需要排氣使膨脹節(jié)松弛復(fù)位，在充氣和排氣間提供給圓頂開啟、關(guān)閉的間隙，密封圈破損、充氣壓力不足或者排氣不及時，導(dǎo)致密封和閥頂密封不嚴(yán)，泄露部位不斷吹損，造成密封圈和圓頂損壞，針對以上分析并結(jié)合現(xiàn)場情況，在每臺倉泵檢修平臺上，新設(shè)一臺固定式獨立的就地控制箱，將閥門的開關(guān)、氣源控制等接口統(tǒng)一放入新設(shè)就地控制箱中，同步對圓頂閥控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化整改：

因為原圓頂閥的氣缸和密封圈都是電磁閥控制，兩個電磁閥安裝在一個電磁閥底座上，氣缸動作和密封圈的充氣、排氣共用一個接口，在閥門動作延時時，很容易出現(xiàn)氣缸動作時排氣竄入密封圈的充氣管路，使密封圈被動充氣，圓頂動作直接對密封圈擠蹭，造成密封破損[1]；為減少電磁閥控制缺失造成的缺陷，將密封圈的電磁閥控制改為機(jī)控閥控制，在控制箱內(nèi)增加一個先導(dǎo)閥，當(dāng)氣缸動作打開時，先導(dǎo)閥打開，密封圈排氣，當(dāng)圓頂閥關(guān)閉到位時，機(jī)控閥觸點被閥門傳動軸帶動，機(jī)控閥打開，密封圈充氣，因為機(jī)控閥沒有延時，可以有效避免圓頂閥開啟、關(guān)閉時因為氣缸和密封圈充、排氣不同步造成密封圈的損壞。

增加密封圈充氣壓力開關(guān)，設(shè)定壓力值，避免密封圈充氣壓力過低或過高引起密封圈與圓頂存在間隙和過度膨脹，延長密封圈使用時間。

通過將閥門開關(guān)電磁閥、壓力開關(guān)、調(diào)壓過濾器、行程開關(guān)等接口統(tǒng)一放入新設(shè)就地控制箱中，進(jìn)一步整理現(xiàn)場儀用氣管路，在實現(xiàn)了就地控制系統(tǒng)與閥門完全分離的基礎(chǔ)上，更換閥門和密封圈的進(jìn)度也大大提高，減少了停運輸灰系統(tǒng)的時間，有效避免了因為倉泵進(jìn)料閥缺陷處理時間過長引起灰斗積灰的發(fā)生。

2.2 輸灰系統(tǒng)

針對原系統(tǒng)倉泵補(bǔ)氣、流化上部設(shè)置，倉泵底部飛灰堆積，輸送困難的問題，先從加強(qiáng)倉泵底部流化開始，更換倉泵底部輸灰器，輸灰器上新增DN25的流化管道，設(shè)置流化裝置及倉泵流化節(jié)流閥門。

通過調(diào)整流化節(jié)流閥的開度，保證倉泵內(nèi)進(jìn)氣流化，倉泵進(jìn)料完成后，系統(tǒng)自動打開流化進(jìn)氣閥，壓縮空氣經(jīng)節(jié)流調(diào)整后進(jìn)入倉泵底部，將底部的飛灰吹浮到空氣中，促使輸送空氣和飛灰達(dá)到良好混合的狀態(tài)，倉泵頂部的加壓補(bǔ)氣閥同時開啟，倉泵內(nèi)壓力提高，當(dāng)壓力到設(shè)定值時加壓流化結(jié)束，系統(tǒng)開始輸灰，通過增加倉泵底部流化，保證了倉泵內(nèi)部物料均勻混合，避免了倉泵中飛灰堆積密實的問題，還可以得到較高的灰氣比，較高的灰氣比又有效的縮短了倉泵的輸送循環(huán)時間，提高了整個系統(tǒng)的輸灰能力。

后期對整個輸灰單元的輸送氣進(jìn)行調(diào)整改造，增加進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)輸送氣量，改造輸灰單元壓縮空氣系統(tǒng)，改造原管道混合器，修改運行程序，優(yōu)化配氣方案，具體的措施如下：

拆除原氣力輸灰裝置主進(jìn)氣，倉泵流化，倉泵輸送器，末端輸送混合器，混合器助吹閥。更換孔板調(diào)節(jié)式主進(jìn)氣閥組，包含氣動進(jìn)氣閥、Y型過濾器、手動關(guān)斷閥、流量調(diào)節(jié)閥、氣灰逆止閥和流量調(diào)節(jié)孔板。

對原有輸送倉泵外流化管加裝流量調(diào)節(jié)孔板、氣灰逆止閥及手動關(guān)斷閥，確保飛灰輸送時能夠與壓縮空氣有效混合，降低壓縮空氣進(jìn)入量及減小因飛灰與壓縮空氣未有效混合而造成的輸送倉泵及輸灰管道堵塞及晃動。

拆除原設(shè)計的混合器，輸改為旋流式氣灰混合器，使得最終進(jìn)入輸送管道內(nèi)氣灰充分混合，以提高輸灰系統(tǒng)穩(wěn)定性。

為更好的檢測整套氣力輸送系統(tǒng)運行，避免進(jìn)氣端和末端輸送倉泵間的輸送誤差在倉泵主進(jìn)氣端增加壓力變送器和就地壓力表，用于監(jiān)測系統(tǒng)輸送壓力。

圖1 整改后系統(tǒng)圖（單側(cè)）

2.3 運行調(diào)整

在完成輸灰系統(tǒng)設(shè)備整改后，優(yōu)化運行方式，調(diào)整輸灰循環(huán)設(shè)置間隔，縮短輸灰次數(shù)，運行中每次輸灰盡量保證倉泵落灰至容量的70%，最好落滿，為保證倉泵的落灰量，加長輸灰循環(huán)周期并根據(jù)負(fù)荷變化及時調(diào)整。

按鍋爐各負(fù)荷時的平均煤量、最大灰份34%、省煤器脫硝及干渣機(jī)灰量占比10%、一電場除灰80%、灰的堆積密度0.75t/m3計算建議輸灰頻次如下：

以一個小時為例，S（各倉泵所須輸送的灰量t）=Q（各負(fù)荷時煤量t）×0.34（灰份）×0.9（刨除省煤器脫硝及干渣機(jī)的灰量）×80%（一電場出力）/8（倉泵數(shù)量）；A（各倉泵所須輸送的灰體積m3）=S/0.75（飛灰堆積密度0.75t/m3）；N（理論輸灰次數(shù)）=A/2.5（落料滿倉泵）；N’（增加裕量后的輸灰次數(shù)）=A/（2.5×70%）。

由表1可以看出，根據(jù)各負(fù)荷時的煤量及時調(diào)整輸灰周期，既能保證灰斗基本空料位，又能最大限度的降低管道磨損及節(jié)約壓縮空氣。實際運行在低負(fù)荷時一個小時都輸灰10次左右或者更多是極其不合理的，如3次就能輸送完的灰，輸送10次甚至更多，除了次數(shù)上增加造成的磨損，還有飛灰速度變大造成的巨大磨損，另外還大量浪費壓縮空氣[2]。

表1

3 結(jié)論與建議

雙套管密相氣力輸灰系統(tǒng)的設(shè)計理念是先進(jìn)的、成熟的，雙套管輸灰也同時具有輸送距離長、耗氣小、輸送灰量大、不容易堵管等優(yōu)點，但是當(dāng)運行工況發(fā)生變化，燃煤煤種和灰份發(fā)生變化時，配套的倉泵輸送單元達(dá)到設(shè)計臨界值時，自然就會發(fā)生各種問題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況對輸灰系統(tǒng)的問題進(jìn)行綜合分析，制定整改措施。

通過輸灰系統(tǒng)倉泵配氣調(diào)整，新增輸灰器流化輸送裝置，可有效降低因飛灰自身在輸送倉泵內(nèi)的堆積而出現(xiàn)的輸送壓力居高不下，降低輸送循環(huán)次數(shù)，輸灰能力下降的問題。

通過輸灰系統(tǒng)運行程序優(yōu)化，根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整進(jìn)氣壓力，調(diào)整倉泵流化氣節(jié)流孔板，運行中人工干預(yù)、調(diào)整輸灰循環(huán)時間，在滿足輸灰要求的同時降低了壓縮空氣耗氣量，節(jié)氣效果明顯。