張曉博

(廣東粵電云河發(fā)電有限公司，廣東 云浮 527328)

0 引言

電除塵器作為發(fā)電廠最重要的輔機(jī)之一，其安全運(yùn)行顯得至關(guān)重要。2005—2006年，電力系統(tǒng)相繼發(fā)生了幾起火電廠電除塵器坍塌事故[1]，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。雖然這幾起事故反映出電除塵器在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)和檢修管理方面存在較大問(wèn)題，但從事件的本質(zhì)可以看出，灰斗積灰過(guò)高是導(dǎo)致電除塵器無(wú)法承重而坍塌的最根本原因。

一般來(lái)說(shuō)，電除塵器灰斗都有高低位灰斗料位計(jì)，但是由于灰斗料位計(jì)在電除塵的灰斗中工作，灰斗中的環(huán)境惡劣，很容易在料位計(jì)測(cè)量端的元件上掛滿灰，或者擋住，經(jīng)常發(fā)生灰斗料位計(jì)誤報(bào)。在機(jī)組運(yùn)行期間，灰斗喪失了料位計(jì)有效監(jiān)測(cè)，值班人員無(wú)法確定灰斗內(nèi)真實(shí)灰位，從而延誤處理積灰的最佳時(shí)機(jī)。在灰位計(jì)失效的情況下，如何能夠準(zhǔn)確快速確定灰斗內(nèi)積灰程度，是機(jī)組運(yùn)行期間的一大難題。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

云浮發(fā)電廠#5，#6鍋爐由上海鍋爐廠有限公司制造，該鍋爐為上海鍋爐廠有限公司自主研發(fā)的首臺(tái)300 MW SG-1036/17.5-M4506循環(huán)流化床鍋爐，配置2臺(tái)雙室五電場(chǎng)電除塵器，采用下引式正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)，電除塵每個(gè)灰斗下部設(shè)1個(gè)倉(cāng)泵，一、二電場(chǎng)倉(cāng)泵均有平衡管接入灰斗，灰斗內(nèi)壁設(shè)灰斗蒸汽加熱裝置，兩側(cè)配置振打器及氣化裝置?；叶飞系母綄僭O(shè)備位置如圖1所示。

圖1 灰斗結(jié)構(gòu)

2 判別依據(jù)

由于一電場(chǎng)承接了電除塵器80%的灰量，且灰斗堵灰一般都集中在一、二電場(chǎng)，為此對(duì)一電場(chǎng)的灰斗進(jìn)行分析。與一電場(chǎng)灰斗連接的管道有兩路：一路為氣化風(fēng)管，用于將加熱后的壓縮空氣通過(guò)氣化板裝置接入灰斗下部，并透過(guò)氣化板均勻地進(jìn)入料層，使倉(cāng)斗內(nèi)的物料呈松散狀態(tài)，并充分流態(tài)化，從而避免物料在倉(cāng)斗內(nèi)“架拱”“搭橋”現(xiàn)象，增加物料的流動(dòng)性，保證生產(chǎn)的連續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行；另一路為倉(cāng)泵上部與灰斗上部連接的平衡管，該平衡管上安裝有平衡閥，平衡閥能在倉(cāng)泵裝灰時(shí)打開，將倉(cāng)泵內(nèi)壓力卸至灰斗內(nèi)以便灰斗下灰順暢。

2.1 氣化風(fēng)管

灰斗氣化風(fēng)通過(guò)氣化風(fēng)管，經(jīng)截止閥、止回閥后，分兩路進(jìn)入氣化裝置。灰斗氣化裝置風(fēng)管布置如圖2所示， 氣化板規(guī)格為QHB-150×300。QHB氣化板透氣度為44.3%，透氣能力為0.73 m3/(m2·min·kPa)。

圖2 氣化裝置風(fēng)管布置

以氣化風(fēng)管入口空氣為研究對(duì)象，取氣化板內(nèi)側(cè)為研究面，當(dāng)氣化風(fēng)管入口能感知到煙氣時(shí)，風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速取1 m/s[2]，根據(jù)氣化風(fēng)管的內(nèi)徑、氣化板的尺寸及其透氣能力等數(shù)據(jù)，則可推出氣化板內(nèi)側(cè)處的靜壓為-287 Pa。

機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電除塵器內(nèi)的靜壓絕對(duì)值最大，便于對(duì)灰斗灰位極限值的推算。以灰斗內(nèi)為研究對(duì)象，忽略灰斗上部的煙氣流速影響，取電除塵器入口靜壓-3 660 Pa[3]作為灰斗上部壓力，氣化裝置位置為參考零位，根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程

p0=p1+ρgh，

(1)

式中：p0為氣化板內(nèi)側(cè)處的靜壓；p1為灰斗上部靜壓；ρ為粉煤灰的堆積密度；g為重力加速度；h為粉煤灰的堆積高度。

因粉煤灰的堆積密度大多為500～800 kg/m3，此處取中間值650 kg/m3。

由式(1)可得氣化裝置處的極限堆灰高度為530 mm。

考慮到機(jī)組運(yùn)行時(shí)，灰斗內(nèi)的灰處于氣化狀態(tài)，因此

ρq=0.75ρd[4],

(2)

式中：ρq為粉煤灰氣化密度；ρd為粉煤灰的堆積密度。

由式(2)以及氣化裝置至灰斗底部的高度，可得灰斗內(nèi)的極限高度為1 376 mm，也就是說(shuō)，在機(jī)組滿負(fù)荷情況下，當(dāng)氣化風(fēng)管入口對(duì)大氣時(shí)，氣化風(fēng)管入口有感知的空氣進(jìn)入時(shí)，灰斗灰位應(yīng)在1 376 mm以下。

2.2 平衡管

平衡管可參照氣化風(fēng)管的計(jì)算過(guò)程，以平衡管管口為研究對(duì)象，取平衡管管口為參考0位，在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可導(dǎo)出灰位極限堆高為575 mm，氣化狀態(tài)下的極限高度為766 mm ，由圖1可以看出，灰斗頂部距平衡管口距離為1 590 mm，此時(shí)灰位雖未達(dá)到極線極板位置，但已經(jīng)非常接近。

3 判別過(guò)程

一般來(lái)講，正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的除灰能力范圍內(nèi)，每次放灰完畢后，灰斗中基本上是沒(méi)有存灰的。當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電除塵器的除塵量為最大，也最容易發(fā)生積灰現(xiàn)象。因此，當(dāng)無(wú)法通過(guò)其他手段確定灰斗內(nèi)積灰程度時(shí)，在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行情況下，關(guān)閉需要確定灰位的灰斗氣化裝置進(jìn)氣截止閥，然后拆開止回閥與氣化風(fēng)管法蘭連接，利用火苗檢測(cè)或用手感知?dú)饣L(fēng)管接口處負(fù)壓情況。當(dāng)氣化風(fēng)管處能夠感知到空氣進(jìn)入氣化風(fēng)管時(shí)，證明灰斗內(nèi)的灰位小于1 376 mm，灰斗運(yùn)行安全，進(jìn)入氣化風(fēng)管的空氣越多，證明灰斗內(nèi)的存灰越少。當(dāng)氣化風(fēng)管接口處感知不到任何空氣進(jìn)入，證明灰斗內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)積灰情況，一方面要加大該電場(chǎng)的除灰力度，加快排灰，另一方面通過(guò)平衡管進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

安排人員拆除倉(cāng)泵至電除塵器灰斗的平衡管上法蘭，使灰斗的平衡管部分與大氣相通。如果平衡管連接口能感知到空氣吸入，則證明倉(cāng)泵的平衡管未堵塞，灰斗的灰位尚且安全，需要加強(qiáng)排灰，降低灰斗灰位，必要時(shí)降低機(jī)組負(fù)荷或調(diào)低該電場(chǎng)的出力，來(lái)減少灰斗的積灰程度。

當(dāng)平衡管連接口處有干灰流出時(shí)，說(shuō)明灰斗的灰位非常接近或已達(dá)到極板極線位置，同時(shí)也說(shuō)明了倉(cāng)泵運(yùn)行過(guò)程中平衡管已經(jīng)堵塞。有資料顯示[5]：平衡管堵塞后，因倉(cāng)泵進(jìn)料時(shí)空氣無(wú)法排出，每次進(jìn)料不足20%。當(dāng)平衡管堵塞后，灰斗下灰將會(huì)大幅度減少，形成了惡性循環(huán)，直到積灰淹沒(méi)陽(yáng)極板及陰極線，造成電場(chǎng)短路無(wú)法投運(yùn)，同時(shí)當(dāng)積灰達(dá)到灰斗無(wú)法承重時(shí)，就會(huì)發(fā)生電除塵器坍塌事故。因此，當(dāng)平衡管出現(xiàn)堵塞時(shí)，應(yīng)及時(shí)安排停機(jī)處理積灰，否則，極易發(fā)生電除塵器坍塌事故。

4 結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，若出現(xiàn)灰斗料位計(jì)失效的情況，可通過(guò)解除氣化風(fēng)管連接法蘭或倉(cāng)泵平衡管連接法蘭，利用電除塵器內(nèi)的負(fù)壓準(zhǔn)確判定灰斗內(nèi)的灰位情況。

為保證運(yùn)行人員更好地監(jiān)控灰斗灰位情況，建議在氣化風(fēng)管止回閥后管路上，加裝三通并安裝球閥，便于運(yùn)行人員打開球閥檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]付春柱. 談電除塵器的安全技術(shù)管理[J].電力安全技術(shù)，2010,12(4):58-59.

[2]QXT 51—2007地面觀測(cè)規(guī)范 第7部分：風(fēng)向和風(fēng)速觀測(cè)[S].

[3]湛志剛.廣東粵電云河發(fā)電有限公司#5，#6機(jī)組除塵器除塵效率測(cè)試報(bào)告[R].廣州：廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，2011.

[4]原永濤.火力發(fā)電廠氣力除灰技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002:16-17.

[5]李奇?zhèn)?，呂小?邯鄲熱電廠氣力除灰系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改造[J].熱力發(fā)電，2008,37(12):45-47.