大中型火力发电厂省煤器输灰系统设计与应用.pdf

第 3 7卷 第 1 0期 2 0 1 5年 1 0月 华 电 技 术 Hu a d i a n T e c h n o l o g y V0 l - 3 7 No． 1 0 Oe t ． 2 01 5 大 中型火 力发 电厂 省煤 器输灰 系统设计与应用 孙建朝 中国华电工程 集团 有限公司， 北京1 0 0 1 6 0 摘要 省煤器灰属于重力沉降灰， 一般具有颗粒大、 密度大 、 形状不规则等特点。对大中型火力发电厂省煤器输灰系统 不同方案进行对 比与分析， 总结出各 自的优缺点及各方案的运行效果 ， 供大中型火力发电厂省煤器输灰系统设计时 参考。 关键词 省煤器； 气力输送 ； 沿程补气 ； 耗气量； 电除尘器 中图分类号 T K 2 8 4 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 5 1 0 0 0 0 5 0 2 0 引言 火力发电厂中省煤器灰斗排灰具有排灰温度高 最高可达 4 0 0 、 灰粒径大 、 密度大、 耗气量大 、 难 输送 、 易堵管的特点 ， 尤其是遇到机组高负荷 、 煤质 差 、 灰分大等情况时， 上述特点体现得更为明显。另 外， 省煤器灰斗在热态时会产生较大的热位移， 同时 省煤器灰斗下空间小， 设备布置受限制， 因此其排灰 系统是除灰技术的一个难点 ， 省煤器输灰方案 的选 择必须对症下药。下面对省煤器输灰系统不 同输送 方案进行分析 ， 通过 比较 找出省煤器灰 的合理输送 方 案 。 1 国内省煤器灰输送系统技术概况 国内电厂在以前很少关注省煤器灰斗的输灰问 题 ， 大部分机组只是预留了灰斗并未配置输灰系统 ， 也有不少工程已取消 了省煤器排灰 ， 但这给其后的 空气预热器 以下简称空预器 和脱硝系统造成负 担和不利影响 ， 具体表现在 1 省煤器 出 口烟道未 设置出灰系统使得省煤器 出 口烟道水 平段大量积 灰， 积灰高度最大达 0 ． 5 m左右； 2 省煤器出口烟 道焊缝 出现裂纹 ， 烟道变形开裂漏灰 ； 3 空预器传 热元件积灰堵塞 ， 造成烟气阻力严重偏高 ， 从而使引 风机电流偏大， 导致厂用电增加； 4 空预器传热元 件积灰堵塞 ， 烟气阻力增 大造成炉膛压力大范围波 动 ， 严重影响 了机组运 行 的经 济性和安 全性- 2 。 随着近 2年机组脱硝改造 的推进 ， 其重要性逐步被 认识 ， 因而陆续配置 了省煤器输灰系统或进行改造 ， 可见设置省煤器灰输送系统是必要的。 省煤器 出口烟道输灰系统可分水力输灰与气力 输灰。在2 0世纪 9 0年代， 省煤器排灰多采用水力 收稿 E t 期 2 0 1 5 0 7 0 7 ； 修 回日期 2 0 1 5 0 92 8 除灰方式 ， 水力输灰系统灰浆前池 、 沟道的土建施工 工作量大 ， 工程造价高 ， 耗水量大 ， 运行 后影 响现场 环境 ， 进入 2 0世纪后 ， 水力 除灰 因不符 合国家环保 要求 ， 逐渐被气力输送系统代替。因此 ， 水力输灰系 统不再作为省煤器输灰系统推荐方案。 正压浓相气力除灰是近年来大 中型燃煤机组普 遍采用的气力输灰方式 ， 正压浓相气力输送系统有 如下特点。 1 较高的灰气 比。灰气 比可达 3 0～ 6 0 k g ／ k g ， 而常规稀相系统为 5～1 5 k g ／ k g ， 因此其空气消耗量 大为减少， 多数情况下为其他系统的 1 ／ 3 ～ 1 ／ 2 。 2 输送速度低 。浓相 系统平均 流速在 8～1 2 m ／s ，为常规稀相系统的 1 ／ 3一 一 1 ／ 2 。输灰管道磨损 大为减小 ， 采用普通无缝钢管即可 ， 只在弯头部位采 用耐磨材料或增加壁厚 。 3 输送距离远。单级当量输送距离可达 1 5 0 0 m， 对于更长距离的输送 ， 可采用 中转灰仓两级输送 的方 式解 决 。 由于正压浓相气力输送系统具有输送浓度高 ， 能耗小 ； 输送速度低 ， 管道磨损轻 ， 除弯管外的输送 管道可采用普通碳钢管， 节省投资； 系统运行可靠， 可 自动程序控制 ， 自动化水平高 ； 系统 及设备成熟 ， 检修维护工作量较小等优点 ， 省煤器输灰系统应优 先考虑采用正压浓相气力输送方式。 2 不同设计方案对 比分析 目前 国内电厂省煤器除灰方式不尽相同 ， 采用 正压浓相气力除灰省煤器灰的输送去向有如下几个 方案可供选择 。 1 省煤器灰输送至干渣仓 。此方案适用于除 渣系统采用干式除渣 系统 的工程 ， 大 中型燃煤 电站 干渣仓一般 布置 在锅炉排渣 口中心线 锅炉钢架外 侧 ， 省煤器至干渣仓 间输送距离较近 ， 布置简单 ， 弯 6 华 电技 术 第 3 7卷 头数量少 ， 耗气量较小 ， 投资少。目前国内采用此方 案 的电厂有 芜湖发 电厂五期工程 、 华能荆 门“ 上大 压小” 热电联 产新 建工程 、 山西 大唐运城发 电有限 责任公司等 ， 实践证 明运行效果 良好。 2 省煤器出 口烟道的灰斗串联为独立的省煤 器单元 ， 用 1根输送管输送至粗灰库 。采用此方案 省煤器灰输送系统可作 为独立 的单元进行控制 ， 但 由于省煤器灰粒较粗 ， 灰粒输送特性不 良， 需沿输灰 管道布置沿程补气装置 ， 这种布置方式系统耗气量 大 ， 输送距离长 ， 工程造价大 ； 并且由于输送距离长 ， 输送过程中灰速不断加大， 容易造成弯头及管道磨 损 。目前 ， 大唐宁德电厂 、 平顶 山姚孟第二发 电有限 公司 、 辽宁清河发电有 限责任公司等采用这一输灰 方 式 。 3 省煤器输灰管道并人电除尘一 电场 ， 共用 1 根灰管输送至灰库 ， 省煤器灰与除尘器一 电场灰 同 步输送 ， 即一电场灰输送时省煤器灰 同时输送。采 用此方案可以将省煤器灰与除尘器一电场灰合并输 送至粗灰库 ， 有利 于干灰的综 合利用 。但 由于省煤 器输灰的管道垂直落差大 ， 灰在下降管段 重力作用 下会导致灰堵塞在水平管与垂直管连接处 ， 因此 ， 需 在省煤器输灰管路上设置沿程补气装置防止堵管 ， 但会增加一定 的耗气量。 目前 ， 浙江绍兴滨海热 电 厂 、 华能珞璜 电厂 、 燕 山湖发 电厂等采 用这一输灰 方式 。 4 省煤器 出口烟道的灰输送至除尘器人 口烟 道。采用此种输送方式输灰距离较近 ，管道垂直落 差小， 布置简单， 弯头数量少， 耗气量较小， 投资少； 而且由于电除尘器入 口烟道运行工况下 ， 为负压状 态 ， 输送容易。为防止输送 过程中飞灰量过大造成 飞灰在除尘器入 F I 烟道 内沉积 ， 系统 宜采用 “ 少量 多次” 的输送模式 ， 采用时间控制来代替料位计控 制 ， 这使被输送到烟道的少量 飞灰能够被烟气顺利 地带到电除尘区。实践证 明， 此系统简洁 、 可靠 ， 运 行效果 良好 。 目前 ， 华润菏泽 电厂、 河南首 阳山电 厂 、 江苏常熟 电厂等采用这一输灰方式。 3 设计注意事项 1 仓泵进料阀的选择。大 中型燃煤 电站省煤 器灰斗排出的灰温度可达 4 0 0 ℃左右， 气力输送仓 泵密封阀门选择应安全耐用 ， 耐高温 、 高压的同时又 要有很好的密封性 ， 因为进料 阀的好坏直接关系到 系统运行的可靠性。近年来应用 的阀门形式主要有 水冷式圆顶阀 、 耐高温圆顶 阀、 耐高温陶瓷双插板阀 及摆动式陶瓷闸板阀等 J 。 2 仓泵安装方 式的选择。因省煤器灰斗下安 装空间小 ， 设备布置受限制 ， 目前有不少电厂省煤器 输灰系统输灰泵支装在省煤器灰斗下检修平 台上， 膨胀节安装在省煤器灰斗 出 口与输灰泵进料 阀之 间 ， 热态时省煤器灰斗向下膨胀， 输灰泵及平台会承 受较大的负荷 ， 甚至输灰泵壳体及进料 阀会被严重 损坏。针对省煤器灰斗排灰的上述特性 ， 省煤器输 灰仓泵宜采用小容积输灰泵 。该泵可 吊装在省煤器 灰斗下 ， 节约安装空间， 同时便于运行检修。 3 设置沿程补气装置。省煤器灰属于重力沉 降灰 ， 颗粒大 、 密度大 、 形状不规则 ， 另外 ， 因省煤器 灰管道垂直落差大 ， 极易在输灰管道中沉积 ， 造成管 道堵塞 。因此 ， 在省煤器输灰管道上设置沿程补 气装置是必要的， 这样能将积聚的灰栓疏松 ， 保持省 煤器灰的顺畅输送。常用的沿程补气方法有管外管 伴吹浓相稳定器和管中管双套管紊流方案 ] ， 如图 1 、 图 2所示。 一 I l l 一 拳 I 季 l 季 l 、 ≥ ／ I／ ／ ／ 图 1 管外管伴吹浓度稳定器方案 - i, 2 二 二 一 图2 管中管双套管紊流方案 4 管道膨胀节的安装及系统运行模式 。省煤 器灰斗在热态时膨胀量大， 大型电站燃煤机组灰斗 向下的膨胀量可达 2 5 0 mm以上 ， 另外 因省煤器灰量 相对较少 ， 一般 占燃煤锅炉总灰量的 5 ％左右 ， 因此 省煤器输灰系统可 采用小容积泵 “ 少量多次” 的输 送模式 ， 避免输灰量过大造成堵管 9 J 。管道膨胀节 宜选用钢制波纹膨胀节 ， 膨胀节可安装在末端输送 泵出口水平输灰管道上 ， 用于吸收灰斗热膨胀产生 的位移。 4 结束语 通过以上分析得知 ， 目前国内大 中型燃煤 电站 采用的省煤器气力输送方案在技术上均是可行 的。 经技术经济比较 ， 省煤器气力输灰 系统采用输送至 干渣仓或输送至除尘器人 口烟道 的方式 ， 具有输送 距离短 、 垂直落差小 、 弯头数量少等优点 ， 运行效果 良好， 省煤器灰输送系统方案设计时宜优先考虑上 述方案。当采用 省煤器灰与一电场灰合并输送时， 应考虑设置沿程补气装置或其他防堵措施。如灰库 位置与电厂主厂房距离较远 ， 因省煤器灰 易在输送 过程中沉积堵塞 ， 且输送距离过长 ， 下转第 1 0页 1 0 华 电技 术 第 3 7卷 匦 葛】．．曰 ．． 报 “低 励 报 警 动 作 异 常 ” 报 “ 低励限制 动作异常 ” 报 “ 强励报警 动作异常 ” 报 “ 强励 限制 动作异常 ” 而 厂 ’ 量 兰 塑 兰 卜 一塑“ 堑 兹 报 ．．塑 望 r ] _ ． { 丽 1 I 警 动 作 异 常 ” 匝丽H 型I 一 璐～ 衍 ’ r ￡ 西 乏 nI 卜 一强 励预警 人 丁lm l n ‘ E 互 五 曼 互 互 卜定 子 过 电 流 预 警 图 6 调节器 内部 限制与保护定值判 断规则 2子站展 示与评估 励磁 系统 的 5个高级应用功能模块 如满足条 件 ， 则 在 C S C一 8 5 0发 电机励磁 系统监测诊 断装置 形成录波文件 ， 上传到子站进行显示 、 处理。子站的 显示 、 处理是在机网协调 系统远程监测诊 断信息 系 统平台上开发应用 的一个重要 功能项 ， 开发过程依 托北京 四方继保 自动化股份有限公司的 C y b e r C o n ． t r o l 工业 自动化软件平 台， 该平 台软件是对 现场生 产数据进行采集与过程控制的专用 系统软件 ， 支持 大容量 内存数据库技术 ， 具有 良好 的安全性 、 稳定 性 、 开放性和可扩展性。 在 C y b e r C o n t r o l 软件平 台的支持下 ， 励 磁高级 应用各模块功能首先对 电厂子站各机组的实时数据 进行采集和处理 ， 在实时服务器和历史服务器上建 上接 第6页 管道末端飞灰输送速度不断增大 ， 管 道阀门磨损严重 ， 因此不宜采用省煤器灰直接输送 至灰库 的方案 。 参考文献 [ 1 ] 刘富宏． 某 6 0 0 M W 锅炉省煤器飞灰输送系统设计与应 用[ J ] ． 江苏电机工程， 2 0 1 0 ， 2 9 1 7 6 7 8 ． [ 2 ] 梁国建． 6 0 0 M W 大型燃煤机组省煤器输灰管路的设计 应用与改进 [ J ] ． 中国电力 ， 2 0 0 2 ， 3 5 8 2 1 2 4 ． [ 3 ] 李录新， 邱岳山， 孟尚虎． 6 0 0 MW 机组省煤器输灰系统 存在问题及改造[ J ] ． 吉林电力， 2 0 0 9 3 5 0 5 2 ． [ 4 ] 时岩， 孙 良， 刘娟． 6 0 0 MW 机组省煤器输灰系统常见故 障及对策[ J ] ． 东北电力技术， 2 0 1 3 ， 3 4 1 5 0 5 2 ． [ 5 ] 初光， 汉继红， 刘鹏飞． 省煤器输灰程控逻辑实现及管道 立稳定 的数据库 ， 然后通过扩展插件 A P P应用接 口 完成数据的查询 、 统计 、 运算 和分析 ， 最后输 出有效 的数据信息和方法 ， 展示在软件平台的人机交互界 面上 ， 供专业人员查看和使用 。 3 结束语 本文介绍 的发 电机励磁 系统远程监测诊断装 置 ， 是通过对涉及发电机励磁 系统各种状 态量 的采 集 、 统计 、 分析及评估方法进行研究 ， 建立了相应 的 分析评估模型， 全面覆盖了励磁 系统各个方面的内 容 ， 保证发电机励磁系统安全 、 稳定运行 ； 同时 ， 全面 评估励磁系统 的运行状态 ， 对设备进行专业评价 ， 协 助相关人员掌握发电机励磁设备的运行状况 ， 及 时 发现系统中可能存在的安全隐患 ， 进行预警及专业 的诊断分析 ， 为生产管理决策和设备状态检修提供 技术支撑。 参考文献 [ 1 ] 李基成． 现代 同步发电机励磁系统设计及应用 [ M] ． 北 京 中国电力 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 方思立， 朱方． 电力系统稳定器的原理及其应用[ M] ． 北 京 中国电力 出版社 ， 1 9 9 6 ． [ 3 ] 刘取． 电力系统稳定性及发 电机励磁控制 [ M] ． 北京 中 国电力出版社 ， 2 0 0 7 ． 本文责编 刘芳 作者简介 李永忠 1 9 6 8 一 ， 男 ， 贵州 贵阳人 ， 高级 工程 师 ， 工 学硕 士， 从事电力系统励磁试验研究工作 E ma i l l i s o n g s f a ll t o ． c o i n 。 弯头磨 损处理方案 [ J ] ． 自动化 博览 ， 2 0 1 4 1 2 7 4 7 6 ． [ 6 ] 姜波， 苏富强 ， 郭亮， 等． 火电机组省煤器灰输送中存在 的问题及对策[ J ] ． 发电与空调， 2 0 1 3 ， 3 4 2 5 7 ． [ 7 ] 邵丽鸿， 姜晓明． 如何实现大容量锅炉省煤器输灰系统 正常投运[ J ] ． 安徽电力， 2 0 1 2 ， 2 9 1 3 1 3 4 ． [ 8 ] 高树爱， 封敏． 新型栓塞输送技术在 6 0 0MW火电机组省 煤 器输灰中应用探讨 [ J ] ． 2 0 1 2 3 0 5 0 5 1 ． [ 9 ] 金定强， 陆小成 ， 袁春林 ， 等． 6 0 0M W 机组省煤器灰中等 距离气力输送系统改进措施 [ J ] ． 电力科技与环保 ， 2 0 1 4 4 5 05 2 ． 本文责编 白银 雷 作者简介 孙建朝 1 9 8 1 一 ， 男 ， 河北 沧州人 ， 工 程师 ， 从事 电力 勘 测设计方面的工作 E m a i l s u n j c c h e c ． c o n． c n 。