600MW机组电除尘器灰斗高料位原因与对策研究.pdf

264 EPEM 2023.7 下电力装备Electric Equipment600MW机组电除尘器灰斗高料位原因与对策研究国能（福州）热电有限公司 黄卫强摘要：本文以某电厂600MW机组电除尘器为例，对600MW机组电除尘器出现灰斗高料位的原因，以及解决措施进行分析研究，并提出关于输灰系统管道的计算公式，可有效提升输灰系统的安全性及效率。关键词：600MW机组电除尘器；灰斗高料位；原因对策目前，我国各个大型电厂机组中都安装配备了除尘器设备，主要目的是减少对空气的污染，提高空气质量。但是在实际运行过程中会发现，机组电除尘器灰斗会出现明显的高料位现象，造成料位异常情况的出现，同时也影响到排灰系统的自动化进程，影响最后的排灰效果。1 600mW 机组电除尘器排灰特点分析1.1 保温防潮湿性要求较高从机组排放的灰尘颗粒来看，其孔隙程度达到50%60%，孔隙程度过高的话，对于空气中的水分具有较强吸附能力，粉煤灰的湿润性得到进一步提升，但也会导致粉煤灰流动性效果降低，出现板结现象。因此，在灰尘颗粒介质的影响下，对于除尘器保温及防湿要求较高，防止灰尘颗粒粘附在除尘器内壁上，出现大量灰尘堆积的现象。目前，一些电厂为保证电除尘器有着良好的保温防湿性要求，会积极采取有效的预防措施，比如对灰斗表面温度进行持续加热，持续改变灰斗的密封状况，提高密封性，提高内部压缩空气的质量1。1.2 间歇性间歇性指的是电除尘器排灰系统具有明显的间歇性特点，目前在600MW 机组电除尘器中比较常用的是连续式排灰系统，该系统从整体性角度来看，时间负载率相对较低，经常会出现少载以及空载的现象，直接影响到排灰的效率。而当出现明显的空载或者少载现象后，输灰系统的漏风性以及湿润性会提高，在空气湿度影响下，内部积灰现象比较明显，有时会造成极间短路的现象，直接影响到电除尘器输灰系统的正常运行。结合实际的运行特点来看，输灰系统在能源以及资源方面都存在着比较严重的浪费现象，导致系统内部损耗严重，冲灰水量出现极其明显的损失现象，会直接增加输送电力的损失程度。在间歇性特点影响下，电除尘器在运行过程中，需要从安全高效的角度出发，在自动化控制引导下，保证输灰系统出现间歇性特点得到充分体现，可在内部安装灰斗料位监测装置提高监测效率，保证间歇性。1.3 不确定性主要表现在灰斗时段容灰量的不确定性，通常在机组燃烧的过程中由于整个燃烧过程比较复杂，导致燃烧煤质特性发生差异，燃烧出来的气体出现较大不同，最终影响到锅炉尾气的物理参数量，并存在明显的波动情况。受灰斗融灰量的影响，电除尘器集尘过程与收尘过程往往要同时进行，且电场振打效果经常会出现的无规律现象，影响到系统实际的输灰效果，表现出无规律性的落灰问题，最终直接引发出电除尘器灰斗时段容灰量的不确定性特点，且这种特点还会处于持续的变化过程中2。2 600mW 机组电除尘器灰斗出现高料位原因分析2.1 案例概述以某电厂为例，该电厂600MW 机组为保证良好的除尘效果，在周围安装了电场较低的静电除尘2023.7 下 EPEM 265电力装备Electric Equipment器设备，该设备内部包含正压气力除灰系统，且系统压力输出为50t/h。为保证良好的除灰效果，会在内部设置三根以上的灰管，采用串联布置方式将灰尘输送到出口段位置，最后再运输到飞灰库中。而在电场输灰器当中，主要采用串联的布置方式，利用管道直接将粗灰输送到原灰库中，而其他电场输灰器也采用串联的布置方式，利用管道将颗粒较小的灰尘输送到细灰库中。从以上机组运行的情况来看，该机组经常在满负荷状态下运行，电场灰斗出现极其明显的高料位现象，而采用的输送器技术参数见表1。表1 输送器技术参数表数量810101010每台容积（m3）0.382.52.50.220.22每台出力（t/h）0.65.81.250.3580.056总出力（t/h）546.59.981.9850.5622.2 灰斗高料位原因分析2.2.1压缩空气含水量较高输灰系统压缩空气含水量发生明显变化后，空气湿润程度会进一步提升，而管道内积灰与空气直接发生接触后，会产生非常明显的潮湿与黏结现象，粘附在管道内壁上，管道内部流动性会进一步下降，直接造成输灰系统曲线拖尾以及管道堵塞的现象，灰尘输送时间会提高，最终直接造成输灰系统无法进行正常的输灰，内部灰斗产生集聚，出现多个灰斗高料位现象3。2.2.2煤种变化影响电除尘器排放颗粒较大的话，会直接导致飞灰粒度产生变化，粉尘电阻程度进一步扩大。电阻性得到加强后，灰斗内部灰尘流通效果会进一步降低，造成大量积灰，出现灰斗内壁大范围挂灰的现象，影响到内部积灰的流动性，导致灰尘实际落灰量逐渐减少，在长时间影响下，灰斗内灰尘量会全部聚集起来，产生出非常明显的高料位现象，且输灰管线的输灰时间会进一步扩大，无法出现正常的输灰。2.2.3排气阀问题现象排气阀问题指的是仓泵排气阀出气管出现堵塞问题，排气阀无法正常运行打开，使排气阀内部空气不断聚集，空气压力逐渐扩大，产生非常明显的助力现象。此时电除尘器灰斗内部会遇到明显的阻力，在阻力影响下会导致灰斗内部落灰程度降低，经过长时间影响灰尘会不断聚集，产生非常明显的高料位现象。而排气阀内灰尘如果堆积较多的话，会直接影响到排气阀的气管温度，排气管温度无法得到很好的控制，在低温环境影响下，输灰系统仓泵出现收灰现象后，内部灰尘会逐渐缩小，而一旦开启仓泵本体的排气门后，其仓泵会产生正常收灰行为。由此可见排气阀问题在很大程度上影响着灰尘排放的效率。2.2.4气化板损坏原因当灰斗气化板出现一定面积的损坏后，除尘器灰斗底部积灰现象会更加明显，并且受到温度环境的影响，会导致积灰处于明显的流化状态，内部排灰效率会下降。一旦灰斗气化板出现大面积损坏后，积灰堵塞现象会更加严重，灰尘会击落在灰斗气化进气管当中，导致灰斗底部积灰不能正常流动，下灰速度明显下降。另外还需要注意到灰斗气化板的使用寿命，灰斗气化板使用时间较长的话，表面灰尘堆积程度较高，产生严重的堵塞，下灰速度会逐渐降低，影响到灰斗下灰效率4。2.2.5除尘器进口封头流动性降低电除尘器进口封头一旦流动性降低的话，冷却水会直接进入到灰斗内部，这里冷却水是指电除尘器表面加热后形成的液态水，主要包括循环冷却水、直流冷却水以及间接冷却水。通过对冷却水的应用后可使电除尘器表面温度保持在一定范围，能够发挥出积极的冷却作用，及时更换水使用循环，防止机组出现温度过高的现象。与内部灰尘融合后会导致灰尘出现潮湿黏合的状态，流动效果会逐渐变差，黏合后的灰尘会直接沾附在管道内壁，引发严重的堵塞行为。同时部分冷却水会流入到仓泵的内部，积灰黏稠效果下降，导致输灰系统能力受到影响，甚至引发出瘫痪的现象。此时灰斗内部积灰能力下降，无法做到持续地输出，灰尘遭到大量聚集后最终产生出灰斗高料位的现象。当输灰系统灰斗高料位聚集到一定程度后，电除尘器电场短路问题会更加明显，灰尘排放量会逐渐提高，导致机组烟尘排放出现超标的现象，灰斗塌陷事故出现的概率会大大提高。3 600mW 机组电除尘器灰斗高料位对策分析3.1 加强对灰斗料位监测装置的选择与应用目前，我国大部分电厂除尘器设备的灰斗料位监测装置主要分为两种，分别为内接触式以及外部独立式，其中内接触式主要以电容式监测装置为主。电容式灰斗料位监测装置分为两种，分别为杆式以及缆式。两种都是通过对电极棒的应用，直接将其插入到灰斗内部中，根据灰斗的电容变化完成对灰斗料位的测量。通过灰斗料位的高度进行判断，实现良好的监控。具体应用的过程中为保证良好的监控效果，要求将电极266 EPEM 2023.7 下电力装备Electric Equipment棒进行固定直接安装在灰斗壁周围。此时灰斗中的料位计在最开始使用过程中会表现出正常的现象，然而随着时间的推移料位计功能作用会逐渐下降，在与灰尘颗粒发生接触后会立即产生出动作讯号。另外，在应用电极棒的过程中，会大大缩减电极棒与灰斗之间的距离，防止出现明显的积灰现象，影响到监测的正确性。储存之外还需要控制好电极棒的表面温度，如果电极棒表面温度过高的话，电极探头内的晶体管性能会产生较大的改变，引发出明显的失误现象。由此可见，加强对灰斗料位监测装置的选择与应用，能够从根本上随时注意到电极的变化，通过对料位计的调整，使用灰斗内的环境状况得到进一步改善，环境适应能力得到不断提升，减少高料位现象的出现。3.2 对输灰曲线进行判断该解决措施主要是对输灰曲线进行查看，查看是否出现比较明显的拖尾现象。在进行查看之前，需要对灰斗输灰系统的输灰效率进行计算，并根据输灰管道的容积量进行判断，具体计算过程如下所示：Qe=（paTe/peTa）Qm（m3/s），其中：Qe 表示输灰管道容积量（v），pe 表示管道终端绝对压力（Pa），Te 表示管道终端温度（K），pa 表示管道压力（K），Ta 表示管道平均温度（K），Qm 表示输送管道内径（m）。当输灰系统管道容积量处于正常的标准程度后，通常需要5min 即可完成整个输灰过程。例如，在上述案例中，通过对机组的调查研究后，发现在机组内只有几台仓泵助吹管能够正常运行，且助吹逆止阀上方胶管振动幅度较低，通过不断的勘测后可发现其振动幅度会发生明显变化，由此可以判断止回阀出现了大量问题，在停止对止回阀的运用后，发现止回阀的阀芯会逐渐失去逆止的功能，进口胶管内会出现大量的积灰，需要立即对阀芯进行更换，保证机组的正常运行，直到输灰曲线拖尾现象完全的消失，可以判断出输灰管道处于正常的运营状况。3.3 对电场周期上限值进行调整该机组在运行的过程中，其高料位灰斗对应的仓泵落灰处于正常情况，且管道输灰能力能够处于正常范围中。但是经过一段时间的运行后可以发现，其高料位现象并没有完全的消失，导致机组运行受到很大影响，通过对机组现场的调查情况来看可以看出，其输灰曲线中的输灰次数能够可以按照相同的比例进行，且输灰量占据总灰量的一半。由此可以看出，输灰系统运输时间处于不断的缩减当中，循环周期上限值设置能力较低，无法通过合理的设置完成输灰循环周期，导致电场输灰系统能力下降。而之前机组的入炉煤灰一直并未超过标准值，直接造成满负荷的运行，所产生的时间并未直接体现出来。在目前机组燃用高灰分煤成常态的情况下，机组会表现出非常明显的满负荷状态，且在循环周围内所表现的问题会逐渐凸显出来，经过现场勘测后最终将电场循环周期的上限值进行调整，并将循环周期数值进行调高，使循环周期调整程度有着充足的空间，最终能够提高输灰系统的效率，保证输灰质量。同时，通过对参数的调整，可根据电场输灰次数按照一定比例进行输灰，确保仓泵落灰程度能够正常，输灰能力得到进一步提升，在经过一段时间后，发现灰斗高料位现象能够不断缩减，可以看出电场周期上限值调整的重要性。3.4 加大现场输灰情况的检查力度通常在进行对应仓泵回收灰尘的过程中，通过对仓泵本体的输入，可积极实现手动排气门的启动，此时排气口处会有大量灰尘完成排出，并且在一段时间内，可连续用手去锤击仓泵泵体，从而提前感知到灰尘堆积的情况。当灰尘击落到仓泵下方后，堆积到一定数量后，可用手去对排气管的温度进行感知，如果排气管内温度有着明显上升的现象，说明该系统灰斗处理正常的落灰现象，如果排气管内发现可以正常开启的话，说明该系统输灰能力处于正常的范围内。通过现场检测可以发现，在灰斗下方处，气化风手动门温度会处于一定的范围内，如果温度超过正常环境温度范围内，温度达到一定的标准，可以判断出该系统灰斗气化装置处于正常的运行，如果气化板此时处于不堵塞的现象，气化管内运行提升。如果出现比较严重的堵塞现象，需要立即将输送气节流进行检查，查看是否出现堵塞现象，查看是否有明显的积灰，并将输压系统控制在合理范围之内。参考文献1 刘含笑,郭高飞,等.超低排放机组湿式电除尘器多污染物减排及能效测试研究 J.发电技术,2023,1.2 刘强,杜振,等.300MW级燃煤机组静电除尘器超低排放性能评估 J.节能,2022,10.3陈文华,郑俊杰,等.颗粒物控制技术在氨法脱硫超低排放中的应用J.化工生产与技术,2022,4.4李志强,孙尊强,等.燃煤锅炉电除尘深度提效技术应用研究 J.中国新技术新产品,2022,12.