印度JSG4×600MW電站除灰系統故障分析與技術改造

摘 要：該文針對印度JSG4×600MW燃煤電站除灰系統出現的各種故障，進行了綜合的原因分析研究，提出了本土化改進方案并成功實施，達到了良好的運行效果，除灰系統的可靠性和經濟性大幅提高，各項指標滿足商業運行的需要，并經過了性能考核試驗的驗證。

關鍵詞：鍋爐 除灰系統 故障分析 改進措施

中圖分類號：TM62文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0014-02

該文介紹了印度JSG4×600MW亞臨界機組工程除灰系統設備優化改造的一些具體做法。除灰系統在試運和質保期運行過程中，中間和終端灰庫布袋除塵器多次出現鼓裂、布袋脫落、插板門卡澀故障、彎頭磨穿等問題，影響了該系統的安全穩定運行。經過優化改造后，除灰渣系統運行穩定，改善了除灰渣系統整體耐磨程度和使用壽命。以下的分析、探索研究和改進的措施，對后續印度EPC項目的訂貨和現場調試積累了經驗，值得借鑒推廣。

1 除灰渣系統概述

印度JSG4×600MW燃煤電站除灰系統由上海中芬電氣工程有限公司設計及供貨。每臺爐共有6個輸送單元。每臺機組輸灰系統采用二級輸送系統，第一級輸送從灰斗下倉泵輸送到中轉灰庫，第二級輸送由4個SPT型發送器將中轉灰庫的灰輸送到終端灰庫。每兩臺機組公用兩臺500 m3中轉灰庫和兩臺2000 m3的終端灰庫。

原始設計數據：本項目采用印度MahanadiCoalfieldsIBvalley煤為主要燃料。最大耗煤量設計煤種435.8 t/h；最差煤種480 t/h。從煤質分析資料來看，當地煤質屬于貧煤，含灰量大、燃燒熱值低、可磨性系數高；底灰含量比一般機組高；

2 除灰系統優化改進前的狀況

在試運和質保期階段，經常出現故障，主要表現如下。

2.1 電除塵區域和空預器及省煤器灰斗下輸灰管道及彎頭磨損較嚴重

電除塵區域、省煤器、預熱器灰斗下輸灰彎頭在質保期運行二三個月后就陸續出現彎頭磨損。除灰系統整體運行一年后，發現空預期及省煤器灰斗下輸灰彎頭已經全部磨穿，空預期及省煤器灰斗下輸灰管道大部分磨損至3～4 mm（原管道壁厚約8 mm）、管道上多處也有磨穿漏灰現象，為此在系統運行一年時，空預期及省煤器灰斗下輸灰管道及彎頭，已全部進行了更換。

2.2 排氣閥、排堵閥、切換閥卡澀、開關不到位

此種閥門屬于單閥板氣動插板閥，閥芯磨損也較嚴重，經常影響輸灰，在質保期運行階段，此閥門維護頻繁、工作量大。特別是灰庫庫頂切換閥，由于此閥門是箱體單閥芯插板切換閥，一旦出現故障，需要將兩臺機組的灰庫同時停運，再將閥芯整體抽出檢修。所以，此種插板門的選型不能實現在線維護。

2.3 布袋除塵器多次發生殼體鼓裂，冒灰，布袋脫落現象

中轉灰庫和終端灰庫布袋除塵器在試運和質保期，經常出現開鼓、冒灰、漏灰、布袋脫落、殼體鼓裂、花板開裂等問題，從而導致除塵器振動大。灰庫堵灰后發生滿灰時，壓力釋放閥不能有效保護布袋除塵器，籠骨發生擠壓變形，凈氣室冒灰，布袋除塵器迅速變形并喪失過濾效果。故障出現后，起初我們進行了維修、更換、加固等，但這種辦法只是應急處理方案。

2.4 電除塵灰斗及輸灰管道堵灰頻繁

電除塵底灰斗底口至倉泵入口段窄小，經常在灰斗底部結塊堵灰。

3 故障原因分析

3.1 設計煤種與實際煤種工業分析對比

EPC合同技術協議書規定：設計煤種的高位發熱量為3300 kcal/kg，含灰量為35～43%，灰分中sio2的含量為54.9%。最差煤種的高位發熱量為3000 kcal/kg，含灰量為43.9%，灰分中二氧化硅的含量為59.6%。

實際燃煤的高位發熱量一般為2500～2800 kcal/kg左右，有時還低于2500 kcal/kg，含灰量遠大于合同規定，sio2的含量高達55～62%，遠低于合同規定的最差煤種。

由于上述情況，獲得同樣的熱值，勢必要燃燒更多的燃煤，產生更多的灰分，超出了輸灰系統的正常負荷，且灰分中的sio2的含量也高于合同最差煤質，其磨損性就越大，對管道彎頭的損壞程度也就越大。

3.2 供貨設備質量不滿足技術協議要求，閥門選型不足

（1）輸灰管道壁厚達不到技術協議的規定，管道壁厚只有8 mm厚，耐磨彎頭經測量管壁為8 mm，耐磨層僅4 mm。彎頭內部陶瓷內襯不平滑，尤其是焊縫處貼合有明顯的棱角，沒有進行很好的耐磨處理。

（2）除倉泵進料圓頂閥，均采用單閥板插板閥，存在選型不足的問題，這種閥門在燃燒灰份大、灰顆粒粗的燃煤，經常出現關閉不嚴的狀況，運行人員也無法在灰控室在線查看插板閥密封程度。

技術協議要求排氣閥、排堵閥閥芯為耐磨的不銹鋼材料，而實際供貨的閥板與密封附接觸面僅為一圈不銹鋼材料，其余為合金鋼材料；省煤器及預熱器出料閥閥板為合金鋼。由于閥門供貨差異，所以容易發生磨損。除灰閥門密封性也不好，容易進灰造成氣缸或軸卡澀。

而印度當地電廠，除灰系統閥門均采用圓頂閥等密封性嚴的閥門。

（3）經分析研究后認為，灰庫布袋除塵器的設計上存在不足：中芬供貨的庫頂布袋除塵器殼體護板為3～4 mm厚，內部無加固筋，如果發生在線維護一臺、另一臺運行或噴吹暫時跳開情況，灰庫就會出現正壓，布袋除塵器殼體就容易變形，而當地電廠灰庫布袋除塵器采用了7～8 mm厚的殼體。

原設計的庫頂布袋除塵器高度沒有考慮布袋底部預留一定的空間，濾袋底與壓力釋放閥在同一標高，料位高時，壓力釋放閥動作，布袋龍骨也受到向上的擠壓而造成濾袋搭接口冒灰，從而造成布袋除塵器鼓開，而印度當地電廠其布袋底部與除塵器底部有約200 mm高的空間，就避免了上述問題的發生。

原設計布袋除塵器底部沒有設計防墜網，造成布袋直接掉入庫底倉泵口，引起堵灰，而印度電廠都采用了防墜落設計。

3.3 業主方運行維護人員對除灰系統整體維護效率低，經驗不足

除灰排氣閥、排堵閥使用氣動單閥板插板閥，無法在控制室顯示屏查看密封狀態，業主方的運行和維護是切塊分包給了多個分包商，運行和維護經常脫節，巡檢維護不及時，所以當插板閥最初出現關閉不到位狀態時，不能及時消除。

4 除灰系統技術改造情況

我們針對出現的問題，組織進行了綜合分析研究，對除灰系統的某些設計、設備進行了優化改造。

4.1 中轉灰庫優化改進情況

4.1.1 庫頂布袋除塵器的優化改造

原設計：庫頂布袋除塵器殼體厚度為3 mm，未設計加固框架、殼體底基礎與布袋籠骨底部標高未預留空間、未設計防墜網。正常運行過程中，必須2臺過濾器運行，氣量才能保證，如果除塵器一臺運行另一臺維護，就會出現正壓而造成除塵器殼體變形、鼓裂并劇烈振動。

改進措施和效果：對布袋除塵器進行了加厚，殼體厚度從3 mm改造為10 mm并安裝加固筋、底部加高300 mm使內置布袋底部高于壓力釋放閥基礎標高、加裝布袋防墜網。通過改造后，庫頂布袋除塵器運行穩定，振動小，確保了安全運行。

4.1.2 庫底倉泵優化改造

原設計：原倉泵設計無流化氣，進氣管道無單獨設計小儲氣罐及排水閥，由于灰氣流化效果不好和進氣潮氣重，中轉灰庫經常發生堵灰現象。

改進措施和效果：倉泵改用印度MACAWBER公司生產的倉泵，每個倉泵底部設有9個硫化閥管路，并在進氣管線上設有小儲氣罐，底下設有排水閥。改進后倉泵含流化閥管路，能更好增加倉泵出力；流化氣采用橡膠軟管和接頭連接，維護方便；倉泵壓縮空氣母管上設有小儲氣罐，底下設有手動疏水閥可以人工疏水，這樣就提高了壓縮空氣進氣效果和輸送氣的干燥度，預防堵灰。

4.1.3 中轉灰庫頂部采用雙圓頂閥

原設計：采用單閥芯庫頂切換插板閥，維護時需要停運1號、2號機組聯絡灰庫輸灰，維護時間長。

改進措施及效果：更換為雙圓頂閥切換，發生磨損或卡澀需要維護時，拆換簡單快捷，可實現在線維護，而且維護時僅需停止一臺圓頂閥、一臺灰庫即可進行。

4.1.4 中轉灰庫頂部排堵管道采用45°叉管標準節設計

原設計：排堵管道拐彎處采用2個90°普通彎頭，排堵閥動作時灰沖擊圓弧度磨損很快。

優化改進措施和效果：更換為45°叉管標準節，標準節在廠內生產時就焊有護板，延長了使用壽命。

4.1.5 中轉灰庫側面管線采用紊壓雙套管

原設計：采用單管輸灰，管材壁厚8 mm，經常堵灰。

改進措施及效果：改進后采用紊壓雙套管技術輸灰（Ф219×12 mm雙套管管道，內管90×6 mm），優化改進后管道厚度比原設計增加了3 mm，從而延長了使用壽命；改進后出力大，相對同管徑單管出力增大30%，這樣就可以取消原排堵門至灰斗管線；雙套管（內旁通密相輸送管）除灰技術是一項正壓濃相輸送技術，其作用是通過管道利用具有一定速度和壓力的氣流將固體顆粒物由起點輸送至終點，雙套管的結構為大管套小管，即：在普通管道上部裝設有一直徑較小的內管，內管每隔一定的間距開設有一特定的開口。把雙套管作為輸灰管道應用于氣力輸送的水平管道，可以有效的防止灰管堵塞，其防堵的機理就在于雙套管的特殊結構，當灰氣混合物在管道內流動時，經常會由于種種原因導致干灰在管道內部逐漸沉積導致堵管，當管道內的干灰開始沉積將要堵管時，壓縮空氣會通過小管流過，經過小管開孔和節流孔板的作用，對堵塞的部分進行擾動，將沉積的干灰逐漸吹動，從而避免將輸送管道堵死。

4.1.6 中轉灰庫彎頭采用更耐磨的材料

原設計：管道壁厚度僅8 mm、陶瓷層僅4 mm的耐磨彎頭，且焊縫處陶瓷貼合不平滑，耐磨層處理不合格經常磨穿。

改進措施及效果：經更換后管壁厚度達12 mm，彎頭采用14 mm陶瓷層進行了耐磨處理，這樣耐磨彎頭的壽命有效延長

4.2 電除塵下輸灰系統優化改進

4.2.1 電除塵零米輸灰管線采用紊壓雙套管

原設計：單管輸灰，壽命短，經常堵灰。

改進措施及效果：與中轉灰庫零米爬升頂部管道進行了相同的改造。

4.2.2 電除塵所有管線彎頭采用更耐磨的彎頭材料

原設計：管道壁厚度僅8 mm、陶瓷層僅4 mm的耐磨彎頭，且焊縫處陶瓷貼合不平滑，耐磨層處理不合格，經常磨穿。

改進措施及效果：與中轉灰庫彎頭進行了一樣的改造。

4.2.3 電除塵灰斗增加緊急排空裝置

原設計：灰斗上無任何緊急排空裝置，如發生積灰僅能通過疏通輸灰管道排空，或拆開膨脹節或閥門放灰，排空時間較長。

改進措施及效果：經優化后更換為DN200的管道和手動插板閥，實現了灰斗緊急排空，可進行緊急放灰。

4.2.4 電除塵氣化風板和管道連接采用橡膠軟管和卡套連接

原設計：電除塵氣化風板與氣化風管道都是焊管直接焊接，如果發生氣化風板返灰，需經常割開管道疏通，然后再將管道進行焊接恢復，耗時長。

改進措施及效果：經優化后采用耐溫橡膠軟管和接頭連接氣化風板和氣化風管道，使用后效果明顯，如發生堵塞情況時，可拆開橡膠軟管用壓縮空氣直接疏通，耗時很短。

4.2.5 所有除灰閥門采用圓頂閥

原設計：僅進料閥采用圓頂閥，其他氣動閥門均采用氣動單雙閥板插板閥，插板閥無法實現在線監測密封性，一旦磨損需要將整個閥門拆除，更換內部結構。

改進措施及效果：所有排氣閥、出料閥更換為圓頂閥，經優化后所有圓頂閥有密封圈，可在控制室在線監測閥門密封性；一旦密封有問題，只要更換密封圈就可以了。

4.2.6 電除塵區域倉泵上頸部圓頂閥膨脹節系統采用DN300管線

原設計：倉泵頸部采用DN150膨脹節，經常堵灰。

改進措施及效果：改進后采用DN300管線落灰，防止了灰結塊而堵住膨脹節口。

4.2.7 電除塵下輸灰管道改進

原設計：輸灰管道與地平面僅有100 mm距離，如果發生管道堵管，維護不方便。

優化措施及效果：經改進輸灰管線距離比原先增加200 mm，留出維護空間。

4.2.8 輸氣采用氣控角閥

原設計：輸灰進氣采用氣動球閥，經常受灰污染開關不到位。

優化措施及效果：更換為氣控角閥，閥體密封嚴實，維護簡單。

4.3 電除塵后布袋除塵輸灰優化改進

4.3.1 布袋除塵灰斗增加緊急排空裝置

原設計：灰斗上無任何緊急排空裝置，如發生積灰只能拆開膨脹節或閥門放灰，排空時間較長。

改進措施及效果：改進后更換為DN200管道和手動插板閥，實現了灰斗緊急排空功能。

4.3.2 布袋除塵氣化風板和管道連接采用橡膠軟管和卡套連接

原設計：電除塵氣化風板與管道都是直接焊接，如果發生氣化風板返灰，需要割開管道疏通，耗時長。

改進措施及效果：改進后更換為耐溫橡膠軟管和接頭連接，效果明顯，如發生堵塞情況時，可拆開橡膠軟管用壓縮空氣直接疏通，維護時間段。

4.3.3 所有除灰閥門采用圓頂閥

原設計：僅進料閥采用圓頂閥，其他均采用氣動單雙插板閥，插板閥無法實現在線監測密封性，維護需將整個閥門拆除，更換內部結構，維護很不方便。

改進措施及效果：優化后所有圓頂閥有密封圈，可在控制室在線監測閥門密封性；一旦密封有問題，只要更換密封圈就可以了，維護簡便。

4.3.4 儀用氣熱控盤柜進氣采用雙級過濾系統

原設計：就地盤柜進氣采用單級過濾系統過濾，過濾后壓縮空氣效果不很理想，經常造成控制系統動作失效。

改進措施及效果：所有儀用進氣增設雙級過濾系統，改進后，使壓縮空氣得到充分凈化，控制系統運行穩定。

5 結語

印度JSG4×600MW電廠除灰系統成功實施優化改進后，大大提高了設備的可靠性和系統運行的穩定性，四臺機組相繼通過了合同規定的性能試驗的各項指標的考核，這里把故障的分析處理和優化改造的經驗總結出來，與大家共享，為以后處理類似問題提供了借鑒，也必將會對以后的海外項目的順利推進起到積極的促進作用。

參考文獻

[1]印度JSG4×600MW電廠除灰系統設計圖紙和說明，山東電力設計院，上海中芬電氣工程有限公司.

[2]EPC總承包合同技術規范書，山東電力建設第三工程公司.

[3]印度JSG4×600MW電廠集控運行規程山東電力建設第三工程公司.