气力除灰系统运行不畅的原因分析和相应对策
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发表时间：2016-03-01
随着我国火力发电机组的大型化和资源利用的深入开展，大部分电厂都采用了气力除灰系统。气力除灰受空间位置和输送线路的限制较小，管路上没有旋转和活动部件，输送过程粉尘不外泄，工作比较可靠，因此备受电厂青睐。但是也有些项目并不成功，主要表现为：灰来不及送走，造成除尘器灰斗积灰，严重影响安全生产。
近几年，由于电煤紧张，很多电厂燃烧煤种已经偏离设计煤种，因此出现除灰不畅的项目就越来越多，有些已经严重影响了除尘器甚至是电网的安全运行。本文就气力除灰不畅的原因进行深入分析，并探讨相应解决对策。
1.气力除灰不畅的影响 气力除灰不畅会形成灰斗积灰，长时间积累就演变为灰短路而造成多方面的危害：其一，灰挤压电场阴、阳极，会造成电极移位，极板和极线变形，使除尘器效率下降，并且难以修复；其二，灰短路时电除尘停止收尘，排出的烟气含尘浓度高，易造成引风机叶轮磨损，严重时会造成引风机飞车；其三，灰短路时可能会使积灰融成焦块，这些焦块落到灰斗中，堵塞排灰口，使灰斗下不了灰；其四，灰短路不送电时电除尘器的沉降作用会收下那些颗粒较大的沉降灰，正压浓相气力除灰系统遇到这种灰时输送能力将大大降低。后2种情况都很容易演化成恶性循环，使灰斗积灰不断增加，长期积累后，电除尘器电场内也积存了大量的灰，形成超重的载荷，最终导致除尘器发生掉斗、坍塌等安全事故。
2.气力除灰不畅原因调查 对国内部分电厂使用的气力除灰出现输送不畅进行了现场调研，并与相关业主及技术员进行深入探讨，得出影响气力除灰正常运行的主要原因如下。
（1）气力除灰能力不足。大部分电厂的气力除灰不畅均表现为输送能力不足，造成气力除灰能力不足的原因主要有2点：一是设计选型偏小，二是煤种变化。其中实际燃用煤种的含灰量远大于设计煤种，从而引发气力除灰能力不足的占多数。
（2）气力除灰系统元器件故障。气力除灰用进料阀、止回阀、压力变送器等零部件的损坏，均会造成系统堵灰；此外，出料阀、平衡阀等元器件出现故障，也会引发气力除灰故障问题。
（3）气力除灰运行参数未适时调整。当煤种或工况发生较大变化时，气力除灰运行参数、控制方式应 适时作相应调整。当工况变化时而未根据实际工况及时调整运行参数，气力除灰的输送能力得不到充分发挥而导致不畅。
（4）运行人员经验不足。在实际运行过程中，当除尘器灰量增大时，运行人员由于怕堵管而人为调整运行参数，通常表现为缩短进料时间，从而增加了输送次数，气灰比降低，加剧设备磨损，同时造成系统出力减少。
影响气力除灰不畅的因素及解决对策和粉煤灰的物性变化因素及对策
国内若干电厂飞灰堆积密度在500~1300kg/m³之间，0.08mm筛余量为0.6%~77.8%，可见不同电厂间飞灰料性差别是很大的。造成这种差异的原因有很多，如煤质、锅炉燃烧方式、锅炉工况、入炉煤粒度、电除尘器运行方式等。
（1）锅炉点炉初期因锅炉燃烧不完全、飞灰含碳量大、颗粒较大，同时初期飞灰因锅炉投油使灰的粘性较大、灰温低、流动性差，因此输送所需的最小起始速度较大。为避免输送系统堵管，此时应适当缩短进料时间，加大输送气量，提高输送流速，降低输送浓度，保证稳定输送。
（2）入炉煤煤质发生较大变化导致灰量变多、变粗。为避免输送系统堵管，此时应增大总输送气量、调节各进气比例，从而提高系统出力。据统计，发生这种现象的堵灰项目所占比例特别大，由于除灰系统设计裕量只有50%，不少项目的灰份已经超出设计裕量的承受范围，加上灰斗间的灰量偏差，因此有些电厂的气力除灰只能进行增容改造。
（3）电除尘器一电场退出运行后，一电场灰斗收集的为依靠自身重力沉降下来的粒度较粗、密度较大的飞灰。电除尘器二电场灰斗收集的灰量也增大、飞灰变粗。所以当电除尘器一电场退出运行后，为避免输送系统堵管及后电场输送系统出力不足造成灰斗堵灰，此时应对整个输送系统的气量、各进气的比例、输送等待时间等进行调整和重新设置。
气源部分因素及对策
（1）输送气气源或仪用气气源压力不足。如果输送气气源压力过低（0.40MPa以下），则会导致进气量大幅减小，从而因输送速度减小而堵管。在控制方面应增设气源压力变送器以保护系统，当气源压力过低时（0.40MPa以下），系统不能启动。另外此时应检查空压机是否正常、空压机产气量是否达到了其标称气量、气源母管上阀门有无完全打开、气源管道有无泄露，若正常则可能为设计气量偏小，需增加空压机加以解决。早期进口或合资的气力除灰系统较多存在这种问题，很多项目均需增加空压机。
（2）空气干燥及过滤装置工作异常。大气中含有一定的水分，当空气经空压机压缩后气态水会凝结为液态水、尘埃及少量油，如空气干燥及过滤装置不能正常工作，这些液态水、尘埃及油会随压缩空气一起进入输送管道，则可使物料粘结，增大输送阻力，降低输送速度以致堵管。如在寒冷的冬季则会导致气管冰堵，气源无法送至用气点，或析出的冷凝水在进气口与灰接触而形成板结。此时应对空气干燥及过滤装置进行检查，及时消除缺陷，对气管进行保温，必要时加伴热处理。
仓泵配置因素及对策
（1）仓泵进气止回阀是否损坏。止回阀损坏，灰容易倒流进入气管，造成气管堵塞而无法输送，由于经常检修而占用大量的输送时间，导致系统出力不足，灰斗满灰。
（2）进料阀、平衡阀及出料阀磨损漏气严重。出料阀漏气易导致加压流化阶段物料进入输送管道，当开泵输送时输送管道内的物料增加了输送阻力，可能导致堵管；而进料阀及平衡阀漏气易导致开泵输送后进入管道的气量锐减导致堵管。因此根据运行工艺要求，选择耐磨性强的阀门是保证输送正常的必要前提。在系统运行期间，当发现充压时间到而压力未达到设定值时或仓泵出灰时间大于设定值时，应及时进行阀门检查，此外以系统运行3个月为1周期，进行检测并判断仓泵各阀门是否存在磨损泄漏，减少设备带病作业的时间也是保证系统正常运行的关键。
（3）仓泵结构问题。不具备流化功能的仓泵将导 致除灰不畅，表现为灰无法完全被送出仓泵，如容积大于0.1m³的某仓泵。不同的输送场合采用不同结构的仓泵，仓泵形式必须和灰的料性相适应，大容积仓泵必须具备流化及出力可调功能，当灰样发生变化时，才能有效应对粗灰的输送或加大系统出力。
排气管配置因素及对策 仓泵平衡排气管连接位置和配置如果不当，会造成下灰不畅，进料时间加长，输送出力降低。
（1）仓泵排气管接入灰斗的位置过低。一旦灰位过高就会堵塞管口，严重时能填满整个排气管，排气管堵灰后仓泵不能顺畅排气，工作循环被破坏；积存时间越长，灰的流动性越差，疏通难度就越大。这是引起仓泵出力下降，气力除灰不畅的一种较普遍的原因。要求仓泵排气管安装位置尽量高，保证在高料位以上。
（2）仓泵排气管配置不当、选型偏小。例如某电厂电除尘器二电场4台泵为1个输送单元，每2台泵合用1根DN65排气管。这种配置在一电场故障检修时，二电场灰量增加，运行次数增加，再加上排气管选型偏小，导致排气不畅，进料时间加长，造成不能满足非正常排灰时的输灰要求。因此一、二电场 每个仓泵均要求单独设置排气管。
（3）仓泵排气管接入灰斗水平夹角小的侧面。一旦灰的流动性差，该面容易积灰，从而堵塞排气管口，造成仓泵乏气排放困难。排气管应接入灰斗水平夹角大的侧面，该面不易积灰，能够保证在灰斗不满灰情况下排气管的畅通，但该面由于空间狭小，必须保证排气管安装高度。
造成目前国内气力除灰系统不畅的最主要原 因就是煤种多变，鉴于多数电厂实际燃烧煤种均无法按设计煤种运行，建议各电力设计院在提供气力除灰系统出力要求时，要按最差煤种进行校核，确保系统出力能够满足燃烧恶劣煤种的要求。电厂应尽量选用热值和灰份与设计煤种相接近的煤，若差异大时应尽量配煤混烧，力求将总灰量及灰颗粒度控制在气力除灰系统能够承受的范围内。若无法达到这要求时，必须提高安全警惕，确保把灰临时处理，以免发生安全事故。在进行烟道设计时，应尽量加长回转式空预器后水平段的长度，最好能在各烟道间加装联通烟箱，设置导流板，使各烟道的浓度场尽量均匀。目前这种短水平段再接不对称裤衩管烟道，在冷态时气流分布及速度场尚能较均匀，但在热态时，浓度场却不均匀，其内、外侧灰浓度相差一般在30%左右，严重的近50%，把气力除灰设计裕量全部耗尽。当灰份变化较大时，必须及时调整运行参数、运行气量等，确保灰份变化时能够正常输送。
近几年，由于电煤紧张，很多电厂燃烧煤种已经偏离设计煤种，因此出现除灰不畅的项目就越来越多，有些已经严重影响了除尘器甚至是电网的安全运行。本文就气力除灰不畅的原因进行深入分析，并探讨相应解决对策。
1.气力除灰不畅的影响 气力除灰不畅会形成灰斗积灰，长时间积累就演变为灰短路而造成多方面的危害：其一，灰挤压电场阴、阳极，会造成电极移位，极板和极线变形，使除尘器效率下降，并且难以修复；其二，灰短路时电除尘停止收尘，排出的烟气含尘浓度高，易造成引风机叶轮磨损，严重时会造成引风机飞车；其三，灰短路时可能会使积灰融成焦块，这些焦块落到灰斗中，堵塞排灰口，使灰斗下不了灰；其四，灰短路不送电时电除尘器的沉降作用会收下那些颗粒较大的沉降灰，正压浓相气力除灰系统遇到这种灰时输送能力将大大降低。后2种情况都很容易演化成恶性循环，使灰斗积灰不断增加，长期积累后，电除尘器电场内也积存了大量的灰，形成超重的载荷，最终导致除尘器发生掉斗、坍塌等安全事故。
2.气力除灰不畅原因调查 对国内部分电厂使用的气力除灰出现输送不畅进行了现场调研，并与相关业主及技术员进行深入探讨，得出影响气力除灰正常运行的主要原因如下。
（1）气力除灰能力不足。大部分电厂的气力除灰不畅均表现为输送能力不足，造成气力除灰能力不足的原因主要有2点：一是设计选型偏小，二是煤种变化。其中实际燃用煤种的含灰量远大于设计煤种，从而引发气力除灰能力不足的占多数。
（2）气力除灰系统元器件故障。气力除灰用进料阀、止回阀、压力变送器等零部件的损坏，均会造成系统堵灰；此外，出料阀、平衡阀等元器件出现故障，也会引发气力除灰故障问题。
（3）气力除灰运行参数未适时调整。当煤种或工况发生较大变化时，气力除灰运行参数、控制方式应 适时作相应调整。当工况变化时而未根据实际工况及时调整运行参数，气力除灰的输送能力得不到充分发挥而导致不畅。
（4）运行人员经验不足。在实际运行过程中，当除尘器灰量增大时，运行人员由于怕堵管而人为调整运行参数，通常表现为缩短进料时间，从而增加了输送次数，气灰比降低，加剧设备磨损，同时造成系统出力减少。
影响气力除灰不畅的因素及解决对策和粉煤灰的物性变化因素及对策
国内若干电厂飞灰堆积密度在500~1300kg/m³之间，0.08mm筛余量为0.6%~77.8%，可见不同电厂间飞灰料性差别是很大的。造成这种差异的原因有很多，如煤质、锅炉燃烧方式、锅炉工况、入炉煤粒度、电除尘器运行方式等。
（1）锅炉点炉初期因锅炉燃烧不完全、飞灰含碳量大、颗粒较大，同时初期飞灰因锅炉投油使灰的粘性较大、灰温低、流动性差，因此输送所需的最小起始速度较大。为避免输送系统堵管，此时应适当缩短进料时间，加大输送气量，提高输送流速，降低输送浓度，保证稳定输送。
（2）入炉煤煤质发生较大变化导致灰量变多、变粗。为避免输送系统堵管，此时应增大总输送气量、调节各进气比例，从而提高系统出力。据统计，发生这种现象的堵灰项目所占比例特别大，由于除灰系统设计裕量只有50%，不少项目的灰份已经超出设计裕量的承受范围，加上灰斗间的灰量偏差，因此有些电厂的气力除灰只能进行增容改造。
（3）电除尘器一电场退出运行后，一电场灰斗收集的为依靠自身重力沉降下来的粒度较粗、密度较大的飞灰。电除尘器二电场灰斗收集的灰量也增大、飞灰变粗。所以当电除尘器一电场退出运行后，为避免输送系统堵管及后电场输送系统出力不足造成灰斗堵灰，此时应对整个输送系统的气量、各进气的比例、输送等待时间等进行调整和重新设置。
气源部分因素及对策
（1）输送气气源或仪用气气源压力不足。如果输送气气源压力过低（0.40MPa以下），则会导致进气量大幅减小，从而因输送速度减小而堵管。在控制方面应增设气源压力变送器以保护系统，当气源压力过低时（0.40MPa以下），系统不能启动。另外此时应检查空压机是否正常、空压机产气量是否达到了其标称气量、气源母管上阀门有无完全打开、气源管道有无泄露，若正常则可能为设计气量偏小，需增加空压机加以解决。早期进口或合资的气力除灰系统较多存在这种问题，很多项目均需增加空压机。
（2）空气干燥及过滤装置工作异常。大气中含有一定的水分，当空气经空压机压缩后气态水会凝结为液态水、尘埃及少量油，如空气干燥及过滤装置不能正常工作，这些液态水、尘埃及油会随压缩空气一起进入输送管道，则可使物料粘结，增大输送阻力，降低输送速度以致堵管。如在寒冷的冬季则会导致气管冰堵，气源无法送至用气点，或析出的冷凝水在进气口与灰接触而形成板结。此时应对空气干燥及过滤装置进行检查，及时消除缺陷，对气管进行保温，必要时加伴热处理。
仓泵配置因素及对策
（1）仓泵进气止回阀是否损坏。止回阀损坏，灰容易倒流进入气管，造成气管堵塞而无法输送，由于经常检修而占用大量的输送时间，导致系统出力不足，灰斗满灰。
（2）进料阀、平衡阀及出料阀磨损漏气严重。出料阀漏气易导致加压流化阶段物料进入输送管道，当开泵输送时输送管道内的物料增加了输送阻力，可能导致堵管；而进料阀及平衡阀漏气易导致开泵输送后进入管道的气量锐减导致堵管。因此根据运行工艺要求，选择耐磨性强的阀门是保证输送正常的必要前提。在系统运行期间，当发现充压时间到而压力未达到设定值时或仓泵出灰时间大于设定值时，应及时进行阀门检查，此外以系统运行3个月为1周期，进行检测并判断仓泵各阀门是否存在磨损泄漏，减少设备带病作业的时间也是保证系统正常运行的关键。
（3）仓泵结构问题。不具备流化功能的仓泵将导 致除灰不畅，表现为灰无法完全被送出仓泵，如容积大于0.1m³的某仓泵。不同的输送场合采用不同结构的仓泵，仓泵形式必须和灰的料性相适应，大容积仓泵必须具备流化及出力可调功能，当灰样发生变化时，才能有效应对粗灰的输送或加大系统出力。
排气管配置因素及对策 仓泵平衡排气管连接位置和配置如果不当，会造成下灰不畅，进料时间加长，输送出力降低。
（1）仓泵排气管接入灰斗的位置过低。一旦灰位过高就会堵塞管口，严重时能填满整个排气管，排气管堵灰后仓泵不能顺畅排气，工作循环被破坏；积存时间越长，灰的流动性越差，疏通难度就越大。这是引起仓泵出力下降，气力除灰不畅的一种较普遍的原因。要求仓泵排气管安装位置尽量高，保证在高料位以上。
（2）仓泵排气管配置不当、选型偏小。例如某电厂电除尘器二电场4台泵为1个输送单元，每2台泵合用1根DN65排气管。这种配置在一电场故障检修时，二电场灰量增加，运行次数增加，再加上排气管选型偏小，导致排气不畅，进料时间加长，造成不能满足非正常排灰时的输灰要求。因此一、二电场 每个仓泵均要求单独设置排气管。
（3）仓泵排气管接入灰斗水平夹角小的侧面。一旦灰的流动性差，该面容易积灰，从而堵塞排气管口，造成仓泵乏气排放困难。排气管应接入灰斗水平夹角大的侧面，该面不易积灰，能够保证在灰斗不满灰情况下排气管的畅通，但该面由于空间狭小，必须保证排气管安装高度。
造成目前国内气力除灰系统不畅的最主要原 因就是煤种多变，鉴于多数电厂实际燃烧煤种均无法按设计煤种运行，建议各电力设计院在提供气力除灰系统出力要求时，要按最差煤种进行校核，确保系统出力能够满足燃烧恶劣煤种的要求。电厂应尽量选用热值和灰份与设计煤种相接近的煤，若差异大时应尽量配煤混烧，力求将总灰量及灰颗粒度控制在气力除灰系统能够承受的范围内。若无法达到这要求时，必须提高安全警惕，确保把灰临时处理，以免发生安全事故。在进行烟道设计时，应尽量加长回转式空预器后水平段的长度，最好能在各烟道间加装联通烟箱，设置导流板，使各烟道的浓度场尽量均匀。目前这种短水平段再接不对称裤衩管烟道，在冷态时气流分布及速度场尚能较均匀，但在热态时，浓度场却不均匀，其内、外侧灰浓度相差一般在30%左右，严重的近50%，把气力除灰设计裕量全部耗尽。当灰份变化较大时，必须及时调整运行参数、运行气量等，确保灰份变化时能够正常输送。