鍋爐氣力輸灰系統(tǒng)節(jié)能改造

楊學(xué)良，周廣瑞,李新生,丁巖峰

(1.陡河發(fā)電廠，河北 唐山 063068；2.冀東電力檢修公司，河北 唐山 063068;3.中國電力科學(xué)研究院，北京 100192)

1 概述

某電廠5-8號(hào)鍋爐原設(shè)計(jì)每臺(tái)鍋爐配1臺(tái)雙室四電場(chǎng)電除塵器，每個(gè)電場(chǎng)4個(gè)灰斗，每臺(tái)鍋爐共設(shè)有16個(gè)灰斗，每個(gè)灰斗下設(shè)箱式?jīng)_灰器，經(jīng)加水?dāng)嚢韬笥苫覝吓胖粱以鼭{泵房，然后經(jīng)灰渣泵送至灰場(chǎng)貯存。為節(jié)約水資源，2004年電廠對(duì)5-8號(hào)鍋爐進(jìn)行了氣力輸灰系統(tǒng)改造，電除塵器每個(gè)灰斗下各設(shè)置1臺(tái)輸送器，每臺(tái)鍋爐共有16個(gè)輸送器。5-8號(hào)鍋爐干除灰系統(tǒng)采用雙套管氣力輸送系統(tǒng)，系統(tǒng)共配置4臺(tái)40 m3螺桿式空壓機(jī)。一電場(chǎng)4個(gè)輸送器組成一個(gè)輸送單元，用一條DN200/DN250管道輸送至原灰?guī)旎虼只規(guī)?，二、三、四電?chǎng)共用一條DN150/DN200管道將灰輸送至細(xì)灰?guī)旎蛟規(guī)靃1]。

2 氣力輸灰系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題分析

2.1 存在的問題

氣力輸灰系統(tǒng)采用雙套管輸灰系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有灰氣比高、系統(tǒng)耗氣量相對(duì)較小、不易發(fā)生堵管等優(yōu)點(diǎn)。投運(yùn)以來運(yùn)行效果良好，但隨著閥門等部件的磨損，在電除塵器大、小修過程中發(fā)現(xiàn)，灰斗積灰嚴(yán)重，特別是8號(hào)鍋爐電除塵器最為嚴(yán)重。運(yùn)行中存在同一輸送單元上各輸送罐輸灰不均勻現(xiàn)象，每個(gè)輸灰單元的1號(hào)輸送罐對(duì)應(yīng)的灰斗積灰比其它灰斗要多，具體見圖1。

圖1 各輸送罐輸送不平衡下料示意

同時(shí)，輸灰過程中壓縮空氣量消耗較大，壓縮空氣母管壓力下降快，經(jīng)常因壓縮空氣母管壓力不足造成輸灰困難。以8號(hào)鍋爐一單元運(yùn)行參數(shù)為例，4臺(tái)輸送罐輸灰時(shí)間見表1。

表1 4臺(tái)輸送罐輸灰時(shí)間 min

從表1可以看到，輸送過程中，4號(hào)輸送罐輸送時(shí)間較短。一個(gè)輸送循環(huán)過程結(jié)束后，1號(hào)輸送罐內(nèi)仍有剩余灰，長時(shí)間積累導(dǎo)致電除塵器灰斗積灰。

2.2 原因分析

壓縮空氣母管內(nèi)的壓縮空氣流向4臺(tái)輸送罐，4臺(tái)輸送罐加壓管道和噴嘴流化氣管道為并聯(lián)，4臺(tái)輸送罐全部裝滿灰時(shí)，各輸送罐的加壓和流化氣流向輸送罐的阻力是相同的。但是，由于4號(hào)輸送罐距離單元出口最近，所以4號(hào)輸送罐最先輸送完畢，當(dāng)4號(hào)輸送罐內(nèi)的灰輸送完畢后，壓縮空氣母管內(nèi)的壓縮空氣流向4臺(tái)輸送罐的壓縮空氣阻力減小，4號(hào)輸送罐內(nèi)沒有灰，大量空氣通過4號(hào)輸送罐沿輸送管道流向灰?guī)臁Ｍ瑫r(shí)，造成空氣母管壓力下降，影響其他輸送罐輸灰。

3 改造措施及改造后運(yùn)行效果

為達(dá)到單元內(nèi)各輸送罐同時(shí)輸灰，控制加壓、噴嘴管路形成大氣流的目的，提出以下解決方案：通過試驗(yàn)，首先在各輸送罐加壓管、流化氣管加裝合適的節(jié)流孔板，實(shí)現(xiàn)單元內(nèi)各輸送罐同時(shí)輸灰的狀態(tài)，初步降低耗氣量；待輸灰狀態(tài)調(diào)整后，在主進(jìn)氣門位置加合適的節(jié)流孔板，進(jìn)一步降低耗氣量。

3.1 在加壓管和流化氣管加節(jié)流孔板

壓縮空氣母管內(nèi)的壓縮空氣流向4臺(tái)輸送罐，4臺(tái)輸送罐加壓管道和噴嘴流化氣管道為并聯(lián)，4臺(tái)輸送罐全部裝滿灰時(shí)，各輸送罐內(nèi)空氣加壓和流化效果是相同的，各輸送罐的加壓和流化氣流向輸送罐的阻力是相同的。通過增加節(jié)流孔板，人為增加4號(hào)輸送罐空氣流通阻力，使通過加壓管和流化氣管進(jìn)入各輸送罐的空氣流量盡量保持平衡。從2008年6月開始對(duì)8號(hào)鍋爐一、二單元增壓前逆止門處和流化氣管逆止門前所加的節(jié)流孔板(φ3 mm)規(guī)格進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 改造后一、二單元輸灰時(shí)間

試驗(yàn)項(xiàng)目1號(hào)輸送罐2號(hào)輸送罐3號(hào)輸送罐4號(hào)輸送罐第1組孔個(gè)數(shù)/個(gè)5432輸送時(shí)間/min8.587.57第2組孔個(gè)數(shù)/個(gè)6543輸送時(shí)間/min4.543.53第3組孔個(gè)數(shù)/個(gè)7654輸送時(shí)間/min753.52.5第4組孔個(gè)數(shù)/個(gè)8765輸送時(shí)間/min107.542.5

分析可知，開孔面積太小，會(huì)使加壓和流化氣不足，輸送罐出灰速度慢進(jìn)而影響到輸灰時(shí)間。反之，開孔面積過大影響各輸送罐出料均勻，進(jìn)入各輸送罐內(nèi)壓縮空氣管路阻力不同導(dǎo)致空氣流量分配不均，最終導(dǎo)致輸灰時(shí)間延長。從輸送時(shí)間上看，第2組孔板尺寸效果較好。最終確定一、二單元按照第2組數(shù)據(jù)改造，改造后每個(gè)單元輸灰時(shí)間不超過5 min，效果非常明顯。

3.2 在主進(jìn)氣門前加節(jié)流孔板

在8號(hào)鍋爐一單元進(jìn)行加壓和流化氣改造1個(gè)月，運(yùn)行基本穩(wěn)定后，進(jìn)行主進(jìn)氣門前加節(jié)流孔板改造試驗(yàn)。主進(jìn)氣是輸灰的主動(dòng)力源，每個(gè)電除塵器都有2條輸灰管道，各電場(chǎng)中4個(gè)輸送罐串聯(lián)形成4個(gè)輸送單元，一電場(chǎng)輸送單元單獨(dú)用一根粗灰管道，二、三、四電場(chǎng)輸送單元共用一根細(xì)灰管道，所以在每個(gè)電除塵都有可能存在一單元和后面的3個(gè)輸灰單元同時(shí)輸灰的現(xiàn)象。即5-8號(hào)鍋爐存在最高8條輸灰管道同時(shí)輸灰的可能性，而實(shí)際中最多為2～3條輸灰管道同時(shí)輸灰。由于5-8號(hào)鍋爐共用1個(gè)壓縮空氣母管，即便2～3條輸灰管道同時(shí)輸灰也會(huì)造成壓縮空氣壓力不足。為了解決這個(gè)問題，在現(xiàn)有的條件下，通過控制每一條輸灰管道用氣量，降低氣流速度，使每一條輸灰管道在輸灰時(shí)的用氣量只要達(dá)到可將干灰輸送到灰?guī)旒纯?，以此?jié)約耗氣量。而對(duì)于多余的壓縮空氣，通過在主進(jìn)氣門前增加節(jié)流孔板進(jìn)行控制，孔板通流面積通過試驗(yàn)確定。在8號(hào)鍋爐一單元進(jìn)行的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 一單元孔板通流面積試驗(yàn)情況

孔板通流面積/mm2輸灰狀況備注試驗(yàn)前不加節(jié)流孔板7～15 min輸完177(?3 mm孔)堵灰輸灰時(shí)需補(bǔ)氣282(?3 mm孔)堵灰輸灰時(shí)需補(bǔ)氣706(?30 mm孔)偶爾堵灰輸灰時(shí)需補(bǔ)氣1 256(?40 mm孔)4.5～5.5 min輸完

通過表3可以看出，一單元在主進(jìn)氣管上加裝通流面積1 200 mm2孔板時(shí)輸灰效果最佳，每次輸灰時(shí)間保持穩(wěn)定。同樣通過反復(fù)試驗(yàn)最終確定二單元主進(jìn)氣管上加裝通流面積700 mm2孔板為最佳。

3.3 5-8號(hào)鍋爐輸灰單元全面改造

在8號(hào)鍋爐試驗(yàn)成功的前提下，對(duì)其他鍋爐干除灰系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加節(jié)流孔板，孔板數(shù)據(jù)見表4。

表4 最終確定節(jié)流孔板數(shù)據(jù)

名稱位置主進(jìn)氣前孔加壓管處孔噴嘴處孔一單元1號(hào)輸送罐2號(hào)輸送罐3號(hào)輸送罐4號(hào)輸送罐?40 mm?3 mm×5個(gè)?3 mm×4個(gè)?3 mm×3個(gè)?3 mm×2個(gè)?3 mm×6個(gè)?3 mm×5個(gè)?3 mm×4個(gè)?3 mm×3個(gè)二、三、四單元1號(hào)輸送罐2號(hào)輸送罐3號(hào)輸送罐4號(hào)輸送罐?30 mm?3 mm×5個(gè)?3 mm×4個(gè)?3 mm×3個(gè)?3 mm×2個(gè)?3 mm×6個(gè)?3 mm×5個(gè)?3 mm×4個(gè)?3 mm×3個(gè)

改造后運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)部分輸灰單元管道由于對(duì)應(yīng)的壓縮空氣管道管路較長，壓縮空氣供應(yīng)不足導(dǎo)致對(duì)應(yīng)輸灰管輸灰不暢，將5號(hào)鍋爐四單元輸灰主進(jìn)氣節(jié)流孔板改為φ40 mm孔后，輸灰暢通正常。

3.4 改造后運(yùn)行效果

4臺(tái)鍋爐共8個(gè)輸灰單元通過一系列改造后，每個(gè)輸灰單元輸送時(shí)間為4～5 min。改造后空氣母管壓力穩(wěn)定，運(yùn)行2臺(tái)空壓機(jī)即可滿足運(yùn)行要求，2個(gè)輸送單元同時(shí)輸送時(shí)壓縮空氣母管壓力保持在0.35 MPa以上，運(yùn)行一段時(shí)間后檢查可知灰斗積灰現(xiàn)象也已消失。相比改造前運(yùn)行3～4臺(tái)空壓機(jī)，壓縮空氣母管壓力也很難達(dá)到0.4 MPa，節(jié)能效果明顯，改造后運(yùn)行2臺(tái)空壓機(jī)(功率均為250 MW)每年可節(jié)電(每年使用率按70%計(jì)算)306.6萬kWh，若電價(jià)按0.5元/kWh計(jì)，則每年可節(jié)省電費(fèi)為153.30萬元, 機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性明顯。

4 結(jié)束語

氣力輸灰系統(tǒng)對(duì)輸送物料具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，但各電廠實(shí)際情況不相同，灰的粒徑、比重、輸灰量都有一定的差別，在煤種變化不大的前提下，應(yīng)進(jìn)行局部改動(dòng)，使輸送系統(tǒng)更加貼近各自電廠實(shí)際情況，從而實(shí)現(xiàn)更加理想的使用效果。

某電廠根據(jù)該電廠氣力輸灰系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，進(jìn)行加裝節(jié)流孔板的改造，不僅改變了輸送罐下料不平衡的問題，同時(shí)降低了耗氣量，改造后運(yùn)行合理性和經(jīng)濟(jì)性大大提高。由于大幅度降低了耗氣量，當(dāng)煤種變化導(dǎo)致灰量及比重發(fā)生較大變化時(shí)，很可能會(huì)出現(xiàn)送氣量不夠而導(dǎo)致輸灰不暢的現(xiàn)象。如出現(xiàn)上述現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)調(diào)整,加大主進(jìn)氣門前節(jié)流孔板的尺寸。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL/T 5142-2002,火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].