发耳电厂除灰增加事故支线.docx
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发耳电厂除灰增加事故支线
发耳电厂除灰增加事故支线.
发耳电厂除灰一电场增加事故支线改造
摘要:
本文就发耳电厂4号炉600MW锅炉煤灰气力输送系统一电场增加一条事故放灰支线增容改造的安装运行做出总结，通过该工程的成功投运，对以后的类似方案提出可行性建议，以供类似运行工况的机组除灰增容做相应参考。
关键词：
气力输灰增容改造
1工程概况及原始资料
1.1工程慨况
1.1.1大唐贵州发耳发电厂位于六盘水市水城县发耳乡境内，为4*600MW燃煤机组。
1.1.2设计条件
历年平均气温18.4℃
历年极端最高气温40.5℃（1970年8月）
历年极端最低气温-7.0℃（1999年）
历年平均气压880hpa
1.1.3增加支线前系统概况
发耳电厂4号炉600MW燃煤机组除灰系统采用克莱德贝尔曼华通物料输送有限公司生产的正压浓相气力除灰系统。
正压浓相气力输灰系统是指以压缩空气为输送介质和动力，将灰送往灰库的装置。
压缩空气进入输送设备与被输送的干灰在动力空气的推动下进入灰管后，伴吹气源在管内充分流化，形成悬浮状态，并经输灰管线送入灰库。
每台炉有两台电除尘分A、B两列并列布置，有五个电场，每个电场有8个灰斗（每台炉电除尘共40个灰斗），每个灰斗下依次安装插板门、伸缩节进料圆顶阀及仓泵。
一电场仓泵为45/8/8MD泵，经电加热器加热后接至电除尘灰斗作为电除尘灰斗气化风用气。
发耳电厂灰渣量（设计煤种）的分配（按1×600MW设计煤种）；锅炉排渣量：
9.28t/h；省煤器灰量：
3.09t/h；电除尘器灰量：
52.36t/h。
4号炉将一电场45/8/8MD泵换为80/8/8MD泵。
A侧4个仓泵串联采用1根DN200的输灰管道至本单元1、2号粗灰库，B侧4个仓泵串联采用1根DN200的输灰管道至本单元1、2号粗灰库。
一电场设计出力为125t/h。
1.2原始资料
1.2.1飞灰堆积平均密度750kg/m³
1.2.2燃煤煤质资料表
项目
单位
设计煤种
（水城贫瘦煤）
校核煤种
（水城贫瘦煤）
备注
（1）元素分析
收到基碳Car
%
60.99
55.72
收到基氢Har
%
2.51
2.43
收到基氧Oar
%
1.74
1.82
收到基氮Nar
%
0.95
0.96
收到基硫Sar
%
2.03
2.38
（2）工业分析
收到基灰分Aar
%
23.78
27.75
收到基水份Mar
%
8.00
10.00
空气干燥基水份Mad
%
1.66
1.84
干燥无灰基挥发份Vdaf
%
14.22
12.26
收到基低位发热量Qnet.ar
kJ/kg
23380
20874
（3）灰熔融性
变形温度DT
℃
1310
1240
软化温度ST
℃
1400
1290
半球温度HT
℃
1450
1350
流动温度FT
℃
＞1500
＞1500
（4）哈氏可磨指数HGI
85
85
（5）磨损指数AI
mg/kg
25
25
（6）冲刷磨损指数Kc
0.60
0.60
1.2.3灰渣分析资料表
项目
单位
设计煤种
（水城贫瘦煤）
校核煤种
（水城贫瘦煤）
备注
（1）灰成分
二氧化硅SiO2
%
55.98
55.98
三氧化二铝Al2O3
%
27.06
27.06
三氧化二铁Fe2O3
%
7.81
7.81
二氧化钛TiO2
%
1.63
1.63
氧化钙CaO
%
4.23
4.23
氧化镁MgO
%
0.67
0.67
氧化钾K2O
%
0.81
0.81
氧化钠Na2O
%
0.42
0.42
三氧化硫SO3
%
0.73
0.73
（2）灰比电阻
测试温度27.5℃
Ω·cm
2.63×1011
2.63×1011
测试温度80℃
Ω·cm
1.12×1012
1.12×1012
测试温度100℃
Ω·cm
5.46×1012
5.46×1012
测试温度120℃
Ω·cm
2.37×1013
2.37×1013
测试温度150℃
Ω·cm
3.63×1013
3.63×1013
测试温度180℃
Ω·cm
1.06×1013
1.06×1013
1.2.4现运行系统电场输灰设计出力
输灰系统设计与实际运行情况灰量对比表
项目
总出力
省煤器
一电场
二电场
三电场
四电场
五电场
现燃烧煤质
实际产生灰量
126
6.3
95.76
19.12
3.83
0.77
0.22
一电场故障情况
114
6.3
86.2
17.2
3.45
0.85
正常工况设计出力
165
8.4
125
25
5
1
0.6
电除尘设计与实际运行情况燃烧煤质对比表
煤种
低位发热量
（kJ/kg）
收到基灰份（%）
耗煤量（t/h）
渣量（t/h）
灰量（t/h）
设计煤种
23348
23.78
245.145
9.25
52.36
校核煤种
21013
27.75
274.295
12.11
68.37
实际燃煤平均
16480
39.93
349.88
13.97
125.74
最差煤质
15780
42.34
354.97
15.03
135.26
2工程提出背景
实际运行中燃煤数据如下：
设计煤质灰份23.78%，校核煤质灰份27.75%，实际煤质灰份2012年至今一直在44.38-52.74%之间，多数时间维持50%上下范围，45%及以下只出现过三次。
2.1实际煤种灰渣量的分配（按1×600MW，耗煤385t/h计）
（1）渣量：
26.95t/h
（2）灰量：
165.75t/h
2.2输灰系统改造时设计的各输灰支线出力（在BMCR工况下）
（1）一支线125t/h
（2）二支线25t/h
（3）三支线5t/h
（4）四支线1t/h
（5）五支线0.6t/h
2.3实际煤种电除尘器各输灰支线的灰量（按1×600MW，耗煤385t/h计）
（1）一支线132.41t/h
（2）二支线26.32t/h
（3）三支线5.2t/h
（4）四支线1.16t/h
（5）五支线0.66t/h
由上可见，发耳电厂输灰系统现场实际灰量已远大于现运行设计的最大出力约9.15t/h（现运行系统设计最大出力156.6t/h）。
由于灰量主要集中在一支线，只要输灰一支线出现任何异常、缺陷、排堵、停运等，灰斗料位上涨、灰斗高料位就很难输下来，往往需要采用事故放灰等手段来确保安全运行。
因此现急需在输灰一支线增加事故输灰支线；当长时间、满负荷运行时或一支线设备出现异常时，启动输灰一支线的事故输灰支线运行，确保设备安全运行和现场的文明生产。
3系统要求
3.1增加一条事故输灰支线，在极端工况下，即：
一电场有灰斗高料位或相应电场跳停时投运，采用定期排灰方式，在一电场对应灰斗的每个事故放灰口安装一根落料管将灰收集至仓泵，共8个仓泵，8个仓泵串联组成一个输送单元，输灰出口管与四、五电场共用1根DN150输灰管道至二单元粗灰库或细灰库。
3.24号炉一电场增加一条事故放灰支线，进灰口接于一电场对应的灰斗上，事故放灰支线安装3.0/8AV仓泵，8个仓泵串联组成一个输送单元，输灰出口管与四、五电场共用1根DN150输灰管道至二单元2号粗灰库或细灰库。
3.3耗气量：
3.3.1事故输灰支线平均输送耗气量：
6.45Nm³/min
3.3.2事故输灰支线最大输送耗气量：
8.07Nm³/min
事故输灰支线仪用气由主机空压机提供，且平均耗气量极小，可忽略不计。
发耳电厂除灰空压机出力为43Nm³/min，经过多次运行、输灰方式的调整，现场已能保证长期一台除灰空压机停运。
发耳电厂除灰空压机出力为43Nm³/min，具备事故输灰支线需要的耗气量
4系统配置
4.1机务部分配置
一电场共8个灰斗，每个灰斗事故放灰支线下依次为落料手动闸板门，伸缩节，落料进口圆顶阀及输送罐。
事故放灰支线每个灰斗下方配一台3.0/8AV仓泵，8个仓泵串联后形成一条支线，与四五支线公用一DN150输灰管道至二单元粗灰库或细灰库，在进气端安装有进气阀，每个落料圆顶阀后安装有出口补气、流化阀组：
（气动角阀DN25、一根事故输灰支线16只，配备逆止阀DN2516只），伴吹气量可通过调节入口孔板及每个补气阀孔板调节。
对于整个事故放灰支线，在末端设有DN50排堵阀，根据安装在进气端压力变送器与灰管压力进行比较，当达到设定值时在上位机报警，运行人员可手动排堵，。
同时运行人员可手动设置吹扫压力，当压力变化到运行人员设置值，可自行吹扫。
对支线有瞬间抽压作用，能够有效防止堵管并加速启动。
输送管道采用内置陶瓷DN150输灰管道与4、5电场除灰总管相连，末端设置切换阀（事故放灰支线出料阀）与4.5支线出料切换阀相互切换输灰。
具体设备如图：
图1：
四号炉一电场事故放灰支线
根据仓泵大小及灰渣平均密度输送平均周期可得事故输灰支线最大出力32.4t/h
4.2控制部分配置
在原有两套PLC（一备一用）的基础上，根据现场情况，控制系统增加2块DI，2块DO，1块AI模件，以满足现场对主进气阀各落料圆顶阀，补气阀的控制及管道压力、落料圆顶阀、出料阀，切换阀的开关状态显示。
原控制系统采用984编程，为保持控制方式与控制风格的一致性，新增事故放灰支线逻辑沿袭之前逻辑控制方式，在原有逻辑基础上增加事故放灰支线逻辑，控制画面与之前控制风格一致。
图2：
四号路一电场事故放灰支线逻辑框架
4.2.1输灰过程
4.2.1.1首先在运行人员启动系统时，首先要满足几个条件才能执行启动。
（1）所有仓泵的进料阀关到位信号为真，即进料阀门没有报警；
（2）管路压力小于30KPa；
（3）系统没有吹扫状态；
（4）系统没有在运行状态；
（5）系统没有在排堵状态；
（6）空压机压力满足输送，满足压力0.5MPa。
（7）四、五电场均为空闲，即四、五电场输灰完毕。
或四、五电场停止状态。
以上条件满足则可启动系统。
4.2.1.2如图1所示当系统启动后首先打开进料阀，打开的顺序为4S1号至4S8号，相邻的两个泵之间具有开启间隔时间，此时间可在上位画面上进行设置单位为秒。
进料开启后进行检测进料时间和料位计等待触发，料位计具有优先权，当料位计满泵信号触发后则关闭进料阀，屏蔽进料时间。
仓泵本身的料位计只控制本泵体有控制权，对其他仓泵没有影响。
当进料时间到后即触发后或者当所有的料位计在进料时间之前触发关闭对应的进料阀，当进料阀门全部关闭，检测到所有的进料密封压力开关全部正常，即阀门不报警，则打开出料阀。
4.2.1.3当出料阀打开并且检测到出料阀的开到位信号显示为真后，四号炉四电场出料阀关到位显示为真和四号炉五电场出料阀关到位显示为真，事故支线的进料阀门关到位信号全部为真，这时打开仓泵的进气阀门和补气阀，打开时的顺序为从4S8往4S1的方向依次打开，进气阀与进气阀之间有间隔时间，间隔时间可从上位画面调整。
若改为同时全部打开的功能，间隔时间可设置为0，在输送进气后首先执行安全输送时间，安全时间可在上位画面进行修改，检测输送压力若低于30KPa系统将延时十秒结束输送。
若启动状态则条件满足则继续下一个循环。
4.2.1.4
上位画面有压力设定按钮，工作人员可点击压力设定按钮打开压力设定对话框，并且可以调整各个阀门开关压力。
当在输送的过程中压力升高，系统会根据压力设定对话框的设置值进行关闭打开相应的进气阀门。
当所有的进气阀门关闭，并且压力持续不降，可根据需要手动开启排堵阀门进行排堵。
在排堵时关闭所有进气阀。
系统具有强制停止按钮。
当系统不管处在输送中的哪个状态，点击强制按钮后会停止系统的输送。
4.2.1.5事故支线画面的手操允许按钮，手操允许只能在事故支线停止状态下才能有效。
当在系统停止状态时工作人员点击后按钮会发红色，这样事故支线、四号支线、五号支线的出料阀会关闭，前提条件是四号支线与五号支线在停止状态他们的出料阀才能关闭，若不在停止状态时只对停止的事故支线有控制权。
这样事故支线就可点击阀门图标即可开关阀门。
若当处于手操允许的状态，在取消的手操允许时会取消阀门的手操状态，恢复系统常态。
4.2.1.6事故支线具备各个进料阀的进料限制功能，若不想让某个进料阀下料时，可点击这个进料阀门上方的灰斗位置，点击出现禁止落料红色字样时，在下次落料时则会屏蔽。
4.2.1.7当一电场单个或多个仓泵落料差，或高料位迟迟未能消除时，有选择性地进行事故输灰，运行人员根据需要屏蔽相应灰斗落料，在画面上点击事故支线上方可对该灰斗禁止落料，不影响事故支线其它灰斗落料，达到迅速消除高料位，辅助输灰的作用。
各个带有开关到位信号的阀门在上位机画面中都具备报警显示。
5运行情况
发耳电厂4号炉除灰一电场自2012年9月13日事故支线投运以来，对整个四号炉除灰运行起到很大改良作用，期间机组连续15小时615MW超负荷运行15小时，但未出现输灰能力不足，高料位报警等情况，同期三号炉除灰未增加事故输灰支线，高料位频发，一电场每个灰斗均出现过高料位报警，对四号炉除灰安全稳定运行发挥了不可替代的作用。
但运行中也存在以下问题：
5.1在补气阀布置上第8个仓泵补气阀显得有些多余，且在输灰是先开末端补气阀，易造成末端压力提前升高，且对仓泵内灰分无流化效果。
将阀门开关顺序改为，7~1后输灰效果变好，堵管现象降低。
5.2整条支线采用定时放灰，所有仓泵同时输灰，对整个仓泵出力带来严重考验，易堵灰，增加循环周期，对真正需要事故放灰的支线没有对其输灰压力起到缓解作用。
5.3仓泵容积较小，仓泵料位计长度为只能安装在仓泵入口落料管道上，易误发，试运行期间经常出现因仓泵料位计误发而落料圆顶阀不动作影响输灰现象，经长时间调试料位计虽有改善，但是灵敏度较低，灰满至料位计处才发出信号，客观上增加了单个灰斗落料量，增加了支线负荷，单个循环时间缩短。
5.4整个放灰支线与4、5电场输灰支线公用一根输灰管道至灰库，增加了4、5电场输灰周期，影响4、5电场输灰出力。
5.5因设计时仓泵落料管管径较大而未考虑极端情况落料不好，未设计落料流化阀。
6整改措施及建议
6.1将阀门开关顺序改为，7~1后输灰效果变好，堵管现象降低。
6.2将事故放灰支线运行方式改为落料阀单独操作，在对应灰斗高料位报警时将其他所有仓泵入口圆顶阀置为禁止操作，有针对性的对相应灰斗事故输灰，真正起到事故放灰支线作用。
6.3建议泵料位计参与逻辑控制改为监视。
仓泵进料圆顶阀控制有运行人员根据灰量及落料情况由落料时间控制。
6.4建议择机增加一条管道至灰库，事故支线采用单独输灰方式运行。
6.5建议择机增加流化阀，为避免增加流化风机出力，将其设计为电磁阀控制，与落料圆顶阀采用统一电磁阀控制，同时开关。
总的而言，发耳电厂4号炉一电场增加一条事故支线，在能源上尽量节约了空压机出力，同时相应增加了整个输灰能力，对锅炉煤种处于极端情况时，是一个防患与未然的做法，对增加系统安全与稳定性发挥极大作用，对类似工况锅炉除灰增容也是一个优化的参考方案。
尹斌
2012.10
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