火電廠氣力輸灰程控系統設計分析

宋新元

（山西興能發電有限責任公司， 山西 古交 030206）

引言

輸灰系統是每個火力發電廠必不可少的一項工藝流程，輸灰系統的正常與否，直接影響到機組安全運行，也關系到企業節能環保效益的好壞；同時，在當前燃煤火電廠，煤粉灰銷售也是電廠一項重大收入。輸灰程控系統設計好壞，關系到火電廠安全性和經濟性，是一項非常重要的工作。

1 輸灰系統簡介

當前火力發電廠輸灰系統一般采用雙套管濃相正壓輸灰系統。飛灰處理系統將電袋除塵器、省煤器收集的飛灰以正壓濃相氣力輸送的方式送至灰庫。輸灰系統包括正壓濃相輸灰系統、除塵器灰斗氣化風系統。

以興能電廠二期60 萬千瓦級機組為例，每臺爐除塵器共5 個電場，每個電場8 個灰斗，共40 個灰斗；省煤器7 個灰斗，電除塵器每個灰斗下均設一臺發送罐，省煤器每個灰斗設一臺發送灌。一電場左側4 臺發送罐串聯組成一個輸送單元，采用一根灰管送至灰庫；一電場右側4 臺發送罐串聯組成一個輸送單元，采用一根灰管送至灰庫。二電場左右側4 臺發送罐分別串聯組成一個輸送單元，省煤器7 臺發送罐串聯組成一個輸送單元，三個輸送單元共用一根灰管送至灰庫。三電場8 臺發送罐串聯，采用一根灰管將飛灰送至灰庫。四、五電場每個電場8 臺發送罐各串聯成一個輸送單元，兩個輸送單元共用一根灰管將飛灰送至灰庫。

2 系統設計分析

電袋除塵器一、二電場為電除塵收集80%以上的粗灰，尤其是一電場輸灰壓力負載最大，所以將一電場8 個發送罐分為兩個輸灰單元，加強輸灰。

二電場灰量也較大，所以也分為兩個輸灰單元來加強輸灰，為了節省投資，和灰量較少的省煤器輸灰共用一根輸灰管線。

三、四、五電場均為布袋除塵器灰斗，三電場相對煙塵流向靠前，煙塵相對較多，所以三電場8 個發送罐組成一個輸送單元；四、五電場灰量較少，共用一根輸灰管線。

輸灰母管的起端設有一臺氣灰混合器、一組閥門（由止回閥、手動蝶閥、氣動蝶閥和管道附件組成）和一組儀表（由壓力變送器、壓力表組成），根據需要調整輸送灰氣比，同時根據設定，當輸灰管道內壓力過高而接近堵管時，自動補氣進行疏通。混灰器后的輸灰管上還裝有卸壓管，卸壓管與灰斗相連，特殊情況時，可通過抽吸作用疏通輸送管道。輸灰母管在進灰庫前經分路閥門切換。輸灰系統的輸送壓縮空氣由輸送空壓機提供。

為便于綜合利用，輸灰系統設計有三座灰庫，其中3 號、4 號爐的粗灰輸送至2 號、3 號粗灰庫，1 號、2 號爐的粗灰輸送至1 號、2 號灰庫，三座灰庫可互為備用，二期細灰輸送至原一期兩座灰庫。每座灰庫頂部安裝袋式除塵過濾器和排氣風機，除塵過濾器的脈沖反吹壓縮空氣由灰庫壓縮空氣罐供給。每座灰庫安裝有氣化風機，氣化風機為灰庫內氣化板提供由電加熱器自動加熱過的氣化風。

省煤器的灰，除塵器一電場、二電場的灰排入粗灰庫，三、四、五電場的灰排入細灰庫。

除塵器灰斗氣化風系統的作用是提供150 ℃的空氣進入除塵器灰斗，使除塵器灰斗內煙灰處于流化狀態，便于向發送罐下灰。

3 輸灰系統程控設計

3.1 輸送單元控制設計

3.1.1 單元啟動過程

啟動系統“自動”運行，觸發“啟動”鍵，灰庫系統連鎖信號滿足條件，輸送儲氣罐壓力達標，儀用儲氣罐壓力達標，控制系統未記憶堵管故障或緊急停止鎖存信號系統進入自動運行狀態。

當相應灰庫負壓值（灰庫負壓變送器）＜-1.0 kPa后，庫頂布袋除塵器工作正常，才可允許啟動輸灰單元。當相應灰庫料位小于高料位報警值，才允許出料。輸送氣源壓力正常值設為0.50 MPa，為了防止輸送氣源壓力低使得輸灰動力不足，低于此壓力值閉鎖輸灰單元啟動。儀用氣源壓力常值設為0.4 MPa，為了防止儀用氣壓力低致使氣動閥不能正常動作，低于此壓力值閉鎖輸灰單元啟動。

3.1.2 單元裝灰過程

1）打開發送罐透氣閥。待透氣閥開信號到位后，打開發送罐進料閥，待任意一個發送罐料位發或裝灰時間到達裝灰時間設定值，進入裝灰結束過程。裝灰設定時間可在CRT 參數設定畫面中設定并可根據工藝要求調整設定值。裝灰結束過程關閉本單元所有進料閥。待本單元所有裝灰閥門關位信號返回后，進入輸灰等待過程。如果滿足輸送聯鎖條件進入輸灰開始過程。

2）補充說明：裝灰過程被旁路發送罐的不開啟，旁路功能由CRT 畫面中的“旁路”按鈕鍵完成。裝灰過程中，無論在軟手操還是自動狀態下，為了防止發送罐裝灰過多，造成輸灰困難甚至堵管，任一發送罐料位高觸發后會自動關閉進料閥，結束裝灰過程。

3.1.3 輸灰過程

開啟單元出料閥、單元進氣閥、混灰器主混閥，三個閥都打開系統進入輸灰過程。若在輸送過程中輸送壓力大于0.35 MPa，則打開混灰器混副閥，待輸送壓力小于0.30 MPa，關閉混灰器混副閥；打開、關閉混灰器混副閥的壓力值均可根據運行情況進行相應調整。若在輸送過程中輸送壓力大于0.40 MPa，則關閉單元進氣閥。當輸送壓力小于空管壓力設定值0.14 MPa（可在輸灰控制畫面調整）延時大于10 s，同時輸送時間大于8 min，出料過程結束。出料過程結束依次關閉混灰器混主閥、單元進氣閥、出料閥。待上述所有輸送閥門都關閉，表示單元輸灰過程結束；單元又開始新一輪裝灰，進入裝灰開始過程。CRT 畫面中停止輸灰，單元輸灰應按照正常輸灰過程走完后，結束輸灰。輸灰過程中CRT 畫面急停按鈕按下，應停止輸灰、立刻關閉所有閥門。

3.1.4 堵管處理

采用雙套管進行輸灰的系統，基本上不會堵管。當輸送壓力大于0.45 MPa（可在輸灰控制畫面調整）并經延時30 s 發堵管報警，進行手動排堵：關閉單元進氣閥，打開副混閥和主混閥進行吹堵；必要時可以開排堵閥，將管內堵灰吸至除塵器灰斗，通過吹和吸交替進行疏通。

3.2 程序設計

程序設計應為一鍵啟動功能，正常運行不許人員干預；重要的故障應有報警彈出窗。

程序應有一定的容錯功能，如透氣閥的開信號回不來，可以畫面報警，不應當停止輸灰運行。重要的閥門信號故障應停止輸灰，如進料閥開、關信號故障，透氣閥關故障，出料閥開、關信號故障，進氣閥開、關故障，混主閥開、關故障。采用壓力開關控制進料閥氣囊充壓的進料閥，在進料閥開關信號同時存在時不能對氣囊進行充壓。

對于共用輸灰管線的輸灰單元，可以按照一定順序進行循環輸灰，但是一定要有旁路功能，某單元故障或灰少時可以屏蔽輸灰。其中一個單元輸灰時其他單元出料閥必須先關閉，以避免單元輸灰互相影響。

4 結語

可靠的輸灰系統可以大幅提高電廠的安全水平、提升經濟性。在輸灰程控系統設計中還要注意程序一定要完善，能應對各種故障情況；程序調試時一定要多做一些閥門異常情況下的模擬試驗，如閥門打不開、閥門開關信號都回來或都沒有等，只有這樣才能調試出一個程序漏洞小、運行穩定可靠的控制系統。