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摘要：火力发电厂燃煤煤种呈现多样化趋势，实际使用煤种灰分远大于设计煤种，给干除灰系统带来了很多问题，严重影响了机组可靠性。文章首先对火电厂干除灰系统的运行状况进行了简要分析，在此基础上提出火电厂干除灰系统输灰性能的优化策略。期望通过本研究能够对火电厂干除灰系统输灰能力的提升有所帮助。
关键词：火电厂；干除灰系统；输灰性能；优化
前言：干除灰系统是利用仓泵收集锅炉燃烧后的飞灰，然后通过灰管将其输送到灰库进行存储综合利用的装置，是燃煤电厂的重要组成部分。当前运行的干除灰系统有负压、正压、低正压气力除灰系统和空气斜槽、埋刮板机机械除灰系统。随着电力市场竞争加剧，燃煤电厂的成本管控压力不断增大，为有效降低电力生产成本，电厂一般会根据不同负荷阶段来掺烧劣质煤。劣质煤的掺烧带来了飞灰量增加、灰质变粗等问题，易使除灰系统不能正常工作，严重影响机组的安全运行。
一、火电厂干除灰系统的运行状况分析
火电厂以燃煤进行发电，煤炭燃烧的过程中会产生飞灰，由此使得除灰系统成为火电厂生产过程中不可或缺的重要设备之一。在20世纪60年代，我国的火电厂尚未形成规模时，除灰系统基本上采用水力除灰。直至20世纪80年代，国家对电力工业的发展给予了一定的重视，这在一定程度上推动了火电厂规模的进一步扩大，与此同时，灰渣的排放量也随之增多。为满足火电厂的生产需要，干除灰系统出现，并获得快速发展，在国内很多火电厂中得到广泛的应用，比较常见的干除灰系统有：气力除灰、空气斜槽等。一些火电厂为了提高经济效益，会在不同的负荷阶段，在燃煤中掺入一定比例的劣质煤，由此导致飞灰量增大，灰的质地也变得比较粗糙，对干除灰系统的输灰性能带来一定的影响。为解决这一问题，应对干除灰系统进行优化改进，以此来提高其输灰性能。
二、火电厂干除灰系统输灰性能的优化策略
为进一步提升火电厂干除灰系统的输灰性能，以此来扩大灰的利用效率，可采取如下策略对干除灰系统进行优化改造。
2.1优化方案
可在原有干除灰系统的基础上，增加飞灰输送系统，由其负责将飞灰输送到粗灰库当中，并直接进行外运，而原灰库中的灰，经过分选之后，大颗粒的灰进入到粗灰库，小颗粒的灰则进入到细灰库或直接外运。优化方案的具体实施过程如下。
2.1.1飞灰输送系统
该系统由以下2个部分组成：一部分为气力输送，另一部分为机械输送。在本次优化改造过程中，火电厂可以在保留原有灰库的前提下，增设一座新的灰库，并在新增设的灰库顶部加装布袋排气过滤器，同时在原有的灰库下，设置干灰散装机。此外，在粗灰库下增设一条输灰管路，经由压力输送罐将灰输送到细灰库当中，由此可使细灰库中灰的品质获得大幅度提升。
2.1.2气化风系统
为使灰库中的灰可以从底部顺利向外卸出，可在灰库的底部增设气化风系统。同时为保证灰库底部卸出的灰均匀，可通过加装气化槽的方法来予以实现。本次优化改造中，采用的气化风系统，配备一主一备2台空压机进行供气，并在每座灰库内增设电加热器，具体数量可按照加热器的功率及灰库的容量进行确定，并由其负责为气化装置进行供气。同时在每台锅炉上分别加装风机，也采用一主一备的配置方式，并与电除尘通道进行连接。气化风系统既可以设定为连续运行，也可按照火电厂的实际生产情况设为定期运行。
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2.1.3干灰分选系统
该系统主要是由以下几个部分组成：受料装置、分选机、收集器、静电除尘器等。
由离心式风机所形成的负压系统，会将原状灰吸入到分选机内进行分选，通过分选之后，粗灰会被输送到粗灰库当中，而细灰则会被输送至细灰库当中，分选系统采用闭合式循环的设计思路。
2.2干除灰控制系统设计
为确保优化改造后的干除灰系统能够保持稳定的运行状态，根据其实际情况，设计一套控制系统，采用当前最为先进的PLC技术，来实现输灰子系统的功能。
2.2.1系统功能分析
本次设计的控制系统主要是为了对干除灰系统的稳定运行进行控制，从而使其输灰性能得到保障。基于这一前提，控制系统应当具备如下功能：对气力输灰系统进行实时监测，并对其运行状态进行控制；对气化风系统的运行情况进行实时监测和控制；对灰渣系统的运行状态进行实时监控；对除灰和除渣系统的电气设备运行情况进行实时监控。
2.2.2系统构成
在本次优化改造中，可采用集中控制的方式对干除灰系统进行控制，整个控制过程由PLC来完成。为提高控制系统的可靠性，共设计4种控制方式，分别为自动、半自动、远程和现场手动。这4种控制方式之间可以互为闭锁。而对干除灰系统的启停控制，可通过工控软件来实现。控制系统包括操作员站、工程师站和PLC，具体的组成部分包括：I/O模块、上位PC机、监控软件等，如图2所示。
2.2.3干除灰的运行控制
在自动控制的状态下，主控程序会根据操作人员预先输入的指令对干除灰系统的运行情况进行控制；半自动控制方式主要是针对干除灰中各个子系统的运行进行控制，当与某个子系统相关的启动按钮被操作人员按下之后，预先设定好的控制程序便会完成相关功能的运行，与自动控制相同；远程控制是在CRT上完成，可实现对干除灰系统的开关控制；现场控制则是由现场的操作人员通过手动的方式对干除灰系统进行控制。
2.3优化后效果
(1)灰斗料位过高容易使灰在电除尘器阴阳极间堆积，造成极板极线和框架严重变形，影响电除尘除尘效率。灰斗长时间高料位易变形甚至垮塌。性能优化后，避免了灰斗长时间高料位给电除尘器设备造成的损坏以及人工放灰造成的烫伤、窒息等人身安全危害。
(2)当前实际使用的燃煤与设计煤种／校核煤种的飞灰含量偏离较大，导致飞灰明显增多，且灰粒变粗、堆积密度变重，造成除灰设备系统出力不足，输送困难，经常性堵管，灰斗高料位频繁。干除灰系统性能优化后，提高了出力，机组可以适应燃煤煤种的较大变化，从而使锅炉能掺烧相对廉价的进口煤和低发热量煤，有效降低了电厂的经营成本，实现了较大的经济效益。
(3)优化前，当燃煤灰分增大时，易造成电除尘50%电场的灰斗长时间高料位，为避免发生灰斗拥塌的恶性安全事故，就需对灰斗进行人工放灰。这不仅影响了除尘器效率和环保指标，且作业环境恶劣，严重影响了工作人员的健康。优化后，提高了系统适应煤种变化的能力，减少了灰斗高料位出现的几率，保证了电除尘器在额定效率下运行，提高了环保水平，降低了工作人员劳动强度，有利于员工身心健康。防止输灰管道的堵塞：可从减少仓泵进灰量及降低输送压力（即减小气灰混合物的浓度)进行调整，同时保证除尘器灰斗上电加热装置的正常运行，减少粉煤灰的水分来增强灰的流动性，不要让灰在灰斗内长时间停留。对于除尘器后部电场由于灰量较小温度较低，应将灰留在除尘器灰斗内统一进行输送，即缩短仓泵进料时间，防止灰在仓泵内长时间停留造流动性变差。
小结：综上所述，在火电厂生产中，干除灰系统是不可或缺的重要组成部分，为提高其输灰性能，可结合实际情况，对系统进行优化改造，通过新增飞灰输送系统和PLC控制系统，使输灰的性能在原有的基础上获得进一步提升，从而扩大灰的利用效率。在未来一段时期，火电厂应当加大对干除灰系统的研究力度，并将研究的重点放在输灰性能的优化方面。
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论文作者:杨孟玲
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第02期
论文发表时间:2019/6/17
标签：系统论文; 火电厂论文; 性能论文; 燃煤论文; 控制系统论文; 长时间论文; 气力论文; 《当代电力文化》2019年第02期论文;