某廠除塵器輸灰系統問題分析及整改實例

淮浙電力鳳臺發電分公司 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，一電場輸灰系統共8個輸送倉泵，其中4個輸送倉泵為一個輸送單元，設置一條輸灰管線至灰庫，兩套輸灰單元間獨立運行互不影響，經過一段時間的運行發現系統由于系統配置原因，輸送倉泵不能夠滿載運行，對灰的品質適應范圍較窄，特別在異常工況下的飛灰輸送能力更弱，在機組連續高負荷時輸灰必須不間斷循環輸送，浪費時間，耗氣量大，同時輸灰系統不間歇連續運行，增加了管道的磨損，管道泄漏缺陷頻繁，嚴重影響了輸灰系統周邊的環境衛生，另外倉泵配屬的進料圓頂閥缺陷也比較多，圓頂閥缺陷的發生不但會影響正常的輸灰，更換磨損嚴重的閥門，處理時間比較長，一般需要2到3個小時，對系統連續輸灰影響比較大，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，極易破壞灰斗內管撐和殼體焊接強度，嚴重的會造成灰斗邊角漏灰、甚至灰斗脫焊、垮塌隱患。

1 改造前設備情況

1.1 進料圓頂閥

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，當閥門關閉時，密封圈充氣實現彈性變形，實現密封。運行中落料圓頂閥存在以下問題。

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

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

輸灰倉泵進料圓頂閥控制箱采用和閥門成一體式結構，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行更換或拆裝，工作量大，現場氣源管道布置散亂，經常性漏氣。

1.2 輸灰系統

1.2.1 倉泵單元

一電場輸灰單元程序設計在正常輸送倉泵落滿料后，打開進氣閥，主輸送倉泵壓力升高，后級倉泵設置的背壓補氣和流化閥同時向倉泵內進氣，隨著倉泵內部壓力的增加，倉泵內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，一邊均勻進入輸灰管道，在壓縮空氣的推動下，管道內物料形成栓狀流從而達到順利輸送的目的。

因倉泵設置的加壓進氣和流化閥設計由倉泵頂部進入補氣，背壓補氣在倉泵頂進口，流化氣在倉泵中間偏下2/3位置，實際運行中該系統倉泵背壓氣常關、流化氣常關或稍開，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，大氣流會把品質差的飛灰中的細灰先吹走，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運行，遇有灰斗沉降積灰或者長時間高料位，灰質變化，因為倉泵流化不足，當大量的沉降灰進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，出現輸送壓力居高不下，而現有的控制系統無法判斷輸送系統狀態，輸送壓力設定值未到，單循環則出現持續吹掃狀態，每小時的有效輸送時間下降，灰斗內的積灰又源源不斷下落則出現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庫側和未級倉泵出口處，如圖，現場更換的管道內套管磨損，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，導致輸送氣量無法合理調節，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），輸灰系統不斷成稀相狀態輸送，加大管道磨損。

2 整改優化措施

2.1 進料圓頂閥

進料圓頂閥的缺陷多集中在密封圈破損和閥芯圓頂的磨損兩塊，直接原因多是因為密封圈先損壞后，閥門繼續開關動作，造成圓頂吹損。

密封圈作為圓頂閥內部重要的部件，根據其工作原理，閥門關閉時需要充氣保證其內外有壓差讓其膨脹，閥門關閉時，需要排氣使膨脹節松弛復位，在充氣和排氣間提供給圓頂開啟、關閉的間隙，密封圈破損、充氣壓力不足或者排氣不及時，導致密封和閥頂密封不嚴，泄露部位不斷吹損，造成密封圈和圓頂損壞，針對以上分析并結合現場情況，在每臺倉泵檢修平臺上，新設一臺固定式獨立的就地控制箱，將閥門的開關、氣源控制等接口統一放入新設就地控制箱中，同步對圓頂閥控制系統進行了優化整改：

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控閥控制，在控制箱內增加一個先導閥，當氣缸動作打開時，先導閥打開，密封圈排氣，當圓頂閥關閉到位時，機控閥觸點被閥門傳動軸帶動，機控閥打開，密封圈充氣，因為機控閥沒有延時，可以有效避免圓頂閥開啟、關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，設定壓力值，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。

通過將閥門開關電磁閥、壓力開關、調壓過濾器、行程開關等接口統一放入新設就地控制箱中，進一步整理現場儀用氣管路，在實現了就地控制系統與閥門完全分離的基礎上，更換閥門和密封圈的進度也大大提高，減少了停運輸灰系統的時間，有效避免了因為倉泵進料閥缺陷處理時間過長引起灰斗積灰的發生。

2.2 輸灰系統

針對原系統倉泵補氣、流化上部設置，倉泵底部飛灰堆積，輸送困難的問題，先從加強倉泵底部流化開始，更換倉泵底部輸灰器，輸灰器上新增DN25的流化管道，設置流化裝置及倉泵流化節流閥門。

通過調整流化節流閥的開度，保證倉泵內進氣流化，倉泵進料完成后，系統自動打開流化進氣閥，壓縮空氣經節流調整后進入倉泵底部，將底部的飛灰吹浮到空氣中，促使輸送空氣和飛灰達到良好混合的狀態，倉泵頂部的加壓補氣閥同時開啟，倉泵內壓力提高，當壓力到設定值時加壓流化結束，系統開始輸灰，通過增加倉泵底部流化，保證了倉泵內部物料均勻混合，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時間，提高了整個系統的輸灰能力。

后期對整個輸灰單元的輸送氣進行調整改造，增加進氣調節閥，調節輸送氣量，改造輸灰單元壓縮空氣系統，改造原管道混合器，修改運行程序，優化配氣方案，具體的措施如下：

拆除原氣力輸灰裝置主進氣，倉泵流化，倉泵輸送器，末端輸送混合器，混合器助吹閥。更換孔板調節式主進氣閥組，包含氣動進氣閥、Y型過濾器、手動關斷閥、流量調節閥、氣灰逆止閥和流量調節孔板。

對原有輸送倉泵外流化管加裝流量調節孔板、氣灰逆止閥及手動關斷閥，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。

拆除原設計的混合器，輸改為旋流式氣灰混合器，使得最終進入輸送管道內氣灰充分混合，以提高輸灰系統穩定性。

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

圖1 整改后系統圖（單側）

2.3 運行調整

在完成輸灰系統設備整改后，優化運行方式，調整輸灰循環設置間隔，縮短輸灰次數，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，加長輸灰循環周期并根據負荷變化及時調整。

按鍋爐各負荷時的平均煤量、最大灰份34%、省煤器脫硝及干渣機灰量占比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（各負荷時煤量t）×0.34（灰份）×0.9（刨除省煤器脫硝及干渣機的灰量）×80%（一電場出力）/8（倉泵數量）；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）=A/2.5（落料滿倉泵）；N’（增加裕量后的輸灰次數）=A/（2.5×70%）。

由表1可以看出，根據各負荷時的煤量及時調整輸灰周期，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約壓縮空氣。實際運行在低負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 結論與建議

雙套管密相氣力輸灰系統的設計理念是先進的、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、不容易堵管等優點，但是當運行工況發生變化，燃煤煤種和灰份發生變化時，配套的倉泵輸送單元達到設計臨界值時，自然就會發生各種問題，應當結合實際情況對輸灰系統的問題進行綜合分析，制定整改措施。

通過輸灰系統倉泵配氣調整，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的堆積而出現的輸送壓力居高不下，降低輸送循環次數，輸灰能力下降的問題。

通過輸灰系統運行程序優化，根據現場情況調整進氣壓力，調整倉泵流化氣節流孔板，運行中人工干預、調整輸灰循環時間，在滿足輸灰要求的同時降低了壓縮空氣耗氣量，節氣效果明顯。