浓相正压飞灰气力输送系统异常处理与优化运行

1.设备概述

　　1.1静电除尘器

　　某厂2×300MW机组锅炉除尘器采用双室四电场静电除尘器，除尘器灰斗内的飞灰经气力输送系统输送至灰库，然后由气卸干灰运输车外运供综合利用或经双轴搅拌机加湿后由自卸汽车运往灰场。每只灰斗的容积能满足锅炉8～10小时满负荷运行。为防止温度降至露点以下使灰板结，灰斗有良好的保温措施，并装设灰斗板式电加热器，使其保持灰斗壁温不低于120℃，且高于烟气露点温度5～10℃。每个灰斗都设有高低料位指示装置；装设两个防止斗内灰结拱的气化装置（刚玉多孔板），对称布置。气化风由灰斗气化风机及电加热器供给。

　　1.2气力输送系统

　　本工程采用双套管系统浓相正压输送系统，输送能力按锅炉MCR工况下设计煤种排灰量的150%进行设计。该系统采用克莱德华通物料有限公司生产的MD泵，适用于中等出力、中长距离的集中输送，为压力式仓泵。每台泵包括进气组件、柔性接头、进料圆顶阀、排气圆顶阀、出料圆顶阀（只有出口泵有）、气路连接件（包括气动进气阀、过滤器、节流孔板、止回阀等）。每组的第一个泵称为主泵，它配备更多侧配气装置。每组最后一个泵称为出口泵，它与灰管连接，只有它配有出料圆顶阀。输灰管道采用内外双套管结构。两台炉共用粗灰库2座、细灰库1座，通过切换阀可任意切换。

　　1.3工作原理

　　浓相正压飞灰气力输送系统通过脉冲气力把管道中的物料切割成一段段料栓和气栓，利用料栓两端的静压差来推动料栓运动。系统的核心部分是一只仓储式气力发送泵（下称仓泵）。仓泵由仓体、蝶阀、排气阀、加料口、气体管路等组成，气阀到圆锥体内部突起的气嘴，使气体产生涡流，随着仓泵内部压力的增加，被送物料成涡旋状流动，以达到物料顺利输送的目的。利用较低的气压实现低速度、高浓度的输送。其工作流程大致如下：

　　1）灰斗内的料位计未被覆盖或循环周期未到，入口圆顶阀关闭并密封，此时不消耗空气。

　　2）当同一组所有灰斗中任何一个的料位计被覆盖或定时到，系统触发，仓泵的入口圆顶阀打开，进料计时器开始计时，并持续一个设定时间使得灰落入仓泵中。

　　3）一旦设定的进料时间到达，入口圆顶阀关闭，密封圈加压密封，并由压力开关确认密封正常。然后主泵的进气阀打开，压缩空气将灰从仓泵输送到灰库。

　　4）在进气管线上设有双压力开关，当探测到管线内的压力下降到一定值时，关闭压缩空气入口阀，系统复位，等待下一个循环。

　　2.管道阻塞原因分析

　　2.1锅炉受热面泄漏

　　2007年10月，1号炉顶棚过热器泄漏，运行期间，运行人员未调整气力输送系统运行参数，当时系统堵管故障频发，勉强维持到停炉。停炉后，检查一级电场灰斗出料口处灰板结严重，仓泵落料不畅，发"灰斗高料位"报警。最后只能组织人工放灰，才彻底清空灰斗。因为粉煤灰的表面有很多孔隙和裂缝，孔隙率最大可达60%～70%，这种结构对水的吸附作用很强。当锅炉受热面发生泄漏时，飞灰吸附了大量水分，使灰的粘性增加，内摩擦增大，流动性差，流动阻力增大，造成堵管。

　　2.2锅炉启停投助燃油

　　锅炉启动初期、停炉后期或运行中长时间投助燃油后，因煤油混烧，使灰粘性大，在输送过程中，灰粒逐渐沉降，易发生堵管。

　　2.3电场故障退出运行

　　2008年2月，2号炉2室1电场因可控硅故障停运。为防止灰斗内积灰，未关闭仓泵进料手动插板门，仓泵仍按原运行参数继续运行。几天后，运行人员发现一级电场输送压力偏高，后来发展为输灰管道频繁堵塞。将仓泵进料时间由原60秒逐步调整为5秒后，仍无好转，将仓泵进料手动插板门关闭后，才解决堵管问题。可见此次堵管问题主要是因2室1电场故障停运引发的。烟气经过未投运的电除尘器时，一部分重力大于烟气浮力而降落于灰斗的灰称为沉降灰。通常情况下，灰的粒度越小，灰的流动性越强；灰的粒度越大，灰的流动性越差。沉降灰一般颗粒粗大，表面粗糙，在输送过程中，灰粒逐渐沉降，易发生堵管。

　　2.4锅炉大幅度降出力

　　锅炉大幅度降出力导致飞灰温度降低，一旦灰温低，烟气容易结露，使输送阻力增大，发生堵管。

　　2.5锅炉吹灰

　　锅炉吹灰时，灰量大、灰粒大，对一级电场输灰影响较大，有时可能造成堵管。

　　2.6仓泵故障的影响

　　2.6.1补气逆止阀污堵

　　克莱德华通物料公司在仓泵后输灰管道上设有补气逆止阀，补气的目的就是把管道中的物料切割成一段段料栓和气栓，然后通过料栓两端的静压差来推动料栓运动，实现物料输送。有段时间，2号炉2级电场出现输灰管道频繁堵管，仓泵落料时间只能维持10秒加不上去的异常现象。我们进行几天跟踪排查，发现3个补气逆止阀阀体温度偏高（正常情况应略低于环境温度）。解体检查后，分析原因为补气逆止阀橡胶阀芯因长期高温而失去弹性，已无法实现止回功能，使灰回流到空气管道里，致使阀体温度偏高。因空气湿度大，当补气逆止阀及空气管道里有灰进入时，发生板结，导致补气逆止阀堵塞，不能实现切割物料的作用，结果造成管道堵塞。

2.6.2进气阀不严

　　2008年6月，运行人员发现2号炉2室1电场灰斗出现高料位，其他灰斗料位均正常，检查1、3、4室电场仓泵进料正常，惟独2室1电场仓泵进料量很小。延长1-4室电场仓泵落料时间后，2室1电场仓泵仍不正常。后2室1电场因料位过高，造成灰斗变形，只能通过灰斗上的人工放灰口放灰，严重污染环境。运行、检修部门协同配合，经多方采取措施排查原因，发现2室1电场仓泵进气阀内漏，致使仓泵内部有残压，灰斗中的飞灰不能完全依靠自重力落入仓泵内；加之后期仓泵排气管因排气压力低不能携带飞灰进入灰斗反而积聚在排气管内，导致排气管堵塞，结果造成仓泵已基本不进料。随着时间的推移，灰斗料位越来越高。

　　2.6.3仓泵进料圆顶阀密封失灵

　　2009年3月，运行人员发现1号炉一级电场输灰管道输送压力偏高，将仓泵进料时间逐渐调减后，有所好转。但只要增加仓泵进料时间，输灰管道便出现堵塞现象。为确定堵管原因，运行人员依次将四台仓泵进料时间调整为0秒，仅保留一台仓泵进料。当安排4室1电场仓泵进料时，发现管道输送压力异常偏高，说明该仓泵在同等进料时间下进料量异常。后通过敲打仓泵方式，发现该仓泵在进料阀关闭情况下，有飞灰进入仓泵，导致仓泵正常进料后输送异常。经检修人员解体检查确定问题的症结是进料圆顶阀阀芯陶瓷密封片与金属阀芯间松脱，已不能起到密封作用。

　　2.7灰斗的影响

　　运行中，该厂曾因灰斗气化板裂、气化板密封失效，致使灰斗内流化效果差灰板结，引发仓泵落料不畅。随着时间的推移，灰斗料位越来越高，在自重力作用下，飞灰经破裂或密封失效的气化板进入气化风管道甚至气化风母管中，造成堵塞。因气化风系统不能正常提供灰斗气化风，导致其它灰斗内流化效果差、灰板结，仓泵落料不畅，从而形成恶性循环。

　　2.8灰库切换阀的影响

　　2009年5月，1号炉一级电场输灰管道自1号灰库切换至2号灰库后，运行人员发现输送压力偏高，后来发展为输灰管道频繁堵塞。将仓泵进料时间由原60秒逐步调整为5秒后，仍无好转。仓泵停止进料，执行吹扫程序时，吹扫压力降至0.1Mpa时不再下降。后经过逐段排堵，确定原因为一级电场输灰管道至2号灰库切换阀阀芯脱落呈半开状态，导致管道通流不畅。

　　3.解决对策

　　3.1规范运行操作

　　静电除尘器各加热器至少在锅炉点火前12小时投运，以确保灰斗和各绝缘件（绝缘瓷套管、电瓷转轴等）的干燥，检查各加热器系统的电流是否正常。静电除尘器短期停运时，加热系统与飞灰输送系统应保持运行；长期停运时，应待灰斗排空后再停运飞灰输送系统，最后停运各加热装置。

　　3.2运行参数的监控与调整

　　3.2.1当出现下列情况时，运行人员应注意输送系统运行曲线监视，当发现输灰压力偏高或输送时间增加时，应及时对运行参数进行调整。

　　1）锅炉吹灰。

　　2）锅炉投助燃油。

　　3）电场故障退出运行。

　　4）锅炉受热面泄漏。

　　5）某级电场输送系统因故短时退出运行后，再次投运。

　　6）锅炉大幅度降出力。

　　7）燃煤灰份异常偏大。

　　8）灰斗出现低料位、高料位信号。

　　3.2.2异常工况气力输送系统调整方式与注意事项

　　1）出现上述异常工况时，运行人员将仓泵进料时间改为5-10秒，并根据输灰压力和输灰时间的长短相应减小循环周期，满泵个数改为1-2个，以减小仓泵和输灰管道负荷，本着"少量多次"的原则，加强输灰，防止堵管和灰斗积存飞灰。

　　2）在机组异常工况消失，逐步恢复正常的过程中，应根据输送系统运行曲线，逐步调整增加各级电场的进料时间、循环周期，直至灰斗低料位信号消失出现正常料位信号后，将运行参数调整到最佳值。

　　3）在出现文中提到的异常运行工况下，有时对灰库也造成不利影响，灰库出灰工作亦可参考上述措施。

　3.3灰斗流化装置改造

　　为防止因气化板裂、气化板密封失效，飞灰进入气化风管道中，造成堵塞，不能正常提供灰斗气化风问题的发生，厂内利用机组检修机会，将每个灰斗气化风管在气化板所在标高的基础上抬高1.50米，一级电场灰斗再增加两个气化板，这样可有效避免气化板问题产生的不利影响。另外，运行中注意气化风机风压监视，定期监测气化风管道金属温度，可以判断该系统工作情况。

　　5.优化运行

　　该厂气力输送系统采用连续工作的方式，灰斗始终处于接近空斗状态，也即输送系统是在灰斗料位低于低料位（此时为正常料位）情况下运行。该运行原则，一方面可避免因灰斗存灰搭桥、板结造成下灰不畅的问题；一方面在输送系统故障时，利用灰斗存灰，可留有足够的处理时间，增加机组运行的安全性。

　　1）仓泵进料时间调整

　　在输灰控制系统中，进料时间的设定是从进料圆顶阀开启开始计算到进料结束的整个过程。进料时间到，进料圆顶阀自动关闭，流化空气阀打开，将仓泵内的飞灰输送到灰库。进料时间的长短，需根据机组、输送系统的运行情况来设定。如机组、输送系统运行情况良好，可将进料时间设定长些，保持较高的输送浓度，相应减小空压机能耗。当机组出现异常工况，造成输灰压力偏高或输送时间增加时，应将进料时间调整相对短些，以免发生输灰管道堵管和灰斗存灰搭桥、板结造成下灰不畅的问题。

　　2）仓泵满泵个数的设定

　　满泵个数的设定是根据输送系统的运行情况、灰量的大小、灰斗料位情况来决定的。在运行情况良好、灰斗料位正常时，通常把满泵个数调整为3-4个，尽量保证输送系统满负荷运行，以保证机组安全可靠运行，提高系统运行经济性。但在运行情况不佳时，如出现低、高料位信号时，则应减小满泵个数，本着"少量多次"的原则，加强输灰，防止堵管和灰斗积存飞灰。

　　3）输灰循环周期的设定

　　循环周期是从仓泵进料圆顶阀开启到输送完毕直至下次进料圆顶阀开启所用的时间。循环周期长短设定的原则是在保证输送系统运行正常的情况下，可相对延长循环周期，以提高输送系统运行经济性。

　　4）气化风量的调整

　　运行人员将一电场至四电场的气化风量进行优化调整，使一电场的气化风量增加，加强一级电场流化效果。

　　5）输送用空压机压力设定

　　两台机组气力输送系统配置5台输送用压缩空压机，4运1备；5台输送用空压机原设定的加（卸载）压力一致。运行中发现由于压缩空气系统裕量较大，导致空压机频繁加、卸载，引起高压电机频繁动作，从而影响各部件的寿命及系统安全。经过试运摸索，将2台空压机的加（卸载）压力设定一致，接带基础负荷；另2台空压机加（卸）载压力按一定的压力差设定，即形成一个梯度，接带突增负荷。另外，调整两台机组各级电场输送系统的循环周期，尽可能减少在同一时间运行的输灰管道数量。经上述调整后，配置的5台输送用空压机可以实现3运2备。空压机容量132Kw，以上优化运行措施，节电效益显著。

　　6.结语

　　因我国煤价高启、煤炭供应紧张，火电厂实际燃煤与设计煤种有较大的偏差，使得灰质特性、灰份、灰量等均发生了较大变化，而很多气力输送系统设计、设备选型均按设计煤种进行，并适当留有安全裕度。但实际运行中，即使留有安全裕度的输送系统也出现不同程度超负荷运行现象，最终导致故障频发。另外，由文中所述异常事例可见，系统设计再好，如果没有设备维护质量以及运行方式的保证，系统也难以发挥其优越的性能。为此，加强输送系统（灰库）运行与维护管理，储备充足的备品备件，加大消缺监督力度，保证系统缺陷能在最短时间发现与处理，是目前提高输送系统运行可靠性的唯一途径。