印度JSG4×600MW电站除灰系统故障分析与技术改造

摘 要：该文针对印度JSG4×600MW燃煤电站除灰系统出现的各种故障，进行了综合的原因分析研究，提出了本土化改进方案并成功实施，达到了良好的运行效果，除灰系统的可靠性和经济性大幅提高，各项指标满足商业运行的需要，并经过了性能考核试验的验证。

关键词：锅炉 除灰系统 故障分析 改进措施

中图分类号：TM62文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0014-02

该文介绍了印度JSG4×600MW亚临界机组工程除灰系统设备优化改造的一些具体做法。除灰系统在试运和质保期运行过程中，中间和终端灰库布袋除尘器多次出现鼓裂、布袋脱落、插板门卡涩故障、弯头磨穿等问题，影响了该系统的安全稳定运行。经过优化改造后，除灰渣系统运行稳定，改善了除灰渣系统整体耐磨程度和使用寿命。以下的分析、探索研究和改进的措施，对后续印度EPC项目的订货和现场调试积累了经验，值得借鉴推广。

1 除灰渣系统概述

印度JSG4×600MW燃煤电站除灰系统由上海中芬电气工程有限公司设计及供货。每台炉共有6个输送单元。每台机组输灰系统采用二级输送系统，第一级输送从灰斗下仓泵输送到中转灰库，第二级输送由4个SPT型发送器将中转灰库的灰输送到终端灰库。每两台机组公用两台500 m3中转灰库和两台2000 m3的终端灰库。

原始设计数据：本项目采用印度MahanadiCoalfieldsIBvalley煤为主要燃料。最大耗煤量设计煤种435.8 t/h；最差煤种480 t/h。从煤质分析资料来看，当地煤质属于贫煤，含灰量大、燃烧热值低、可磨性系数高；底灰含量比一般机组高；

2 除灰系统优化改进前的状况

在试运和质保期阶段，经常出现故障，主要表现如下。

2.1 电除尘区域和空预器及省煤器灰斗下输灰管道及弯头磨损较严重

电除尘区域、省煤器、预热器灰斗下输灰弯头在质保期运行二三个月后就陆续出现弯头磨损。除灰系统整体运行一年后，发现空预期及省煤器灰斗下输灰弯头已经全部磨穿，空预期及省煤器灰斗下输灰管道大部分磨损至3～4 mm（原管道壁厚约8 mm）、管道上多处也有磨穿漏灰现象，为此在系统运行一年时，空预期及省煤器灰斗下输灰管道及弯头，已全部进行了更换。

2.2 排气阀、排堵阀、切换阀卡涩、开关不到位

此种阀门属于单阀板气动插板阀，阀芯磨损也较严重，经常影响输灰，在质保期运行阶段，此阀门维护频繁、工作量大。特别是灰库库顶切换阀，由于此阀门是箱体单阀芯插板切换阀，一旦出现故障，需要将两台机组的灰库同时停运，再将阀芯整体抽出检修。所以，此种插板门的选型不能实现在线维护。

2.3 布袋除尘器多次发生壳体鼓裂，冒灰，布袋脱落现象

中转灰库和终端灰库布袋除尘器在试运和质保期，经常出现开鼓、冒灰、漏灰、布袋脱落、壳体鼓裂、花板开裂等问题，从而导致除尘器振动大。灰库堵灰后发生满灰时，压力释放阀不能有效保护布袋除尘器，笼骨发生挤压变形，净气室冒灰，布袋除尘器迅速变形并丧失过滤效果。故障出现后，起初我们进行了维修、更换、加固等，但这种办法只是应急处理方案。

2.4 电除尘灰斗及输灰管道堵灰频繁

电除尘底灰斗底口至仓泵入口段窄小，经常在灰斗底部结块堵灰。

3 故障原因分析

3.1 设计煤种与实际煤种工业分析对比

EPC合同技术协议书规定：设计煤种的高位发热量为3300 kcal/kg，含灰量为35～43%，灰分中sio2的含量为54.9%。最差煤种的高位发热量为3000 kcal/kg，含灰量为43.9%，灰分中二氧化硅的含量为59.6%。

实际燃煤的高位发热量一般为2500～2800 kcal/kg左右，有时还低于2500 kcal/kg，含灰量远大于合同规定，sio2的含量高达55～62%，远低于合同规定的最差煤种。

由于上述情况，获得同样的热值，势必要燃烧更多的燃煤，产生更多的灰分，超出了输灰系统的正常负荷，且灰分中的sio2的含量也高于合同最差煤质，其磨损性就越大，对管道弯头的损坏程度也就越大。

3.2 供货设备质量不满足技术协议要求，阀门选型不足

（1）输灰管道壁厚达不到技术协议的规定，管道壁厚只有8 mm厚，耐磨弯头经测量管壁为8 mm，耐磨层仅4 mm。弯头内部陶瓷内衬不平滑，尤其是焊缝处贴合有明显的棱角，没有进行很好的耐磨处理。

（2）除仓泵进料圆顶阀，均采用单阀板插板阀，存在选型不足的问题，这种阀门在燃烧灰份大、灰颗粒粗的燃煤，经常出现关闭不严的状况，运行人员也无法在灰控室在线查看插板阀密封程度。

技术协议要求排气阀、排堵阀阀芯为耐磨的不锈钢材料，而实际供货的阀板与密封附接触面仅为一圈不锈钢材料，其余为合金钢材料；省煤器及预热器出料阀阀板为合金钢。由于阀门供货差异，所以容易发生磨损。除灰阀门密封性也不好，容易进灰造成气缸或轴卡涩。

而印度当地电厂，除灰系统阀门均采用圆顶阀等密封性严的阀门。

（3）经分析研究后认为，灰库布袋除尘器的设计上存在不足：中芬供货的库顶布袋除尘器壳体护板为3～4 mm厚，内部无加固筋，如果发生在线维护一台、另一台运行或喷吹暂时跳开情况，灰库就会出现正压，布袋除尘器壳体就容易变形，而当地电厂灰库布袋除尘器采用了7～8 mm厚的壳体。

原设计的库顶布袋除尘器高度没有考虑布袋底部预留一定的空间，滤袋底与压力释放阀在同一标高，料位高时，压力释放阀动作，布袋龙骨也受到向上的挤压而造成滤袋搭接口冒灰，从而造成布袋除尘器鼓开，而印度当地电厂其布袋底部与除尘器底部有约200 mm高的空间，就避免了上述问题的发生。

原设计布袋除尘器底部没有设计防坠网，造成布袋直接掉入库底仓泵口，引起堵灰，而印度电厂都采用了防坠落设计。

3.3 业主方运行维护人员对除灰系统整体维护效率低，经验不足

除灰排气阀、排堵阀使用气动单阀板插板阀，无法在控制室显示屏查看密封状态，业主方的运行和维护是切块分包给了多个分包商，运行和维护经常脱节，巡检维护不及时，所以当插板阀最初出现关闭不到位状态时，不能及时消除。

4 除灰系统技术改造情况

我们针对出现的问题，组织进行了综合分析研究，对除灰系统的某些设计、设备进行了优化改造。

4.1 中转灰库优化改进情况

4.1.1 库顶布袋除尘器的优化改造

原设计：库顶布袋除尘器壳体厚度为3 mm，未设计加固框架、壳体底基础与布袋笼骨底部标高未预留空间、未设计防坠网。正常运行过程中，必须2台过滤器运行，气量才能保证，如果除尘器一台运行另一台维护，就会出现正压而造成除尘器壳体变形、鼓裂并剧烈振动。

改进措施和效果：对布袋除尘器进行了加厚，壳体厚度从3 mm改造为10 mm并安装加固筋、底部加高300 mm使内置布袋底部高于压力释放阀基础标高、加装布袋防坠网。通过改造后，库顶布袋除尘器运行稳定，振动小，确保了安全运行。

4.1.2 库底仓泵优化改造

原设计：原仓泵设计无流化气，进气管道无单独设计小储气罐及排水阀，由于灰气流化效果不好和进气潮气重，中转灰库经常发生堵灰现象。

改进措施和效果：仓泵改用印度MACAWBER公司生产的仓泵，每个仓泵底部设有9个硫化阀管路，并在进气管线上设有小储气罐，底下设有排水阀。改进后仓泵含流化阀管路，能更好增加仓泵出力；流化气采用橡胶软管和接头连接，维护方便；仓泵压缩空气母管上设有小储气罐，底下设有手动疏水阀可以人工疏水，这样就提高了压缩空气进气效果和输送气的干燥度，预防堵灰。

4.1.3 中转灰库顶部采用双圆顶阀

原设计：采用单阀芯库顶切换插板阀，维护时需要停运1号、2号机组联络灰库输灰，维护时间长。

改进措施及效果：更换为双圆顶阀切换，发生磨损或卡涩需要维护时，拆换简单快捷，可实现在线维护，而且维护时仅需停止一台圆顶阀、一台灰库即可进行。

4.1.4 中转灰库顶部排堵管道采用45°叉管标准节设计

原设计：排堵管道拐弯处采用2个90°普通弯头，排堵阀动作时灰冲击圆弧度磨损很快。

优化改进措施和效果：更换为45°叉管标准节，标准节在厂内生产时就焊有护板，延长了使用寿命。

4.1.5 中转灰库侧面管线采用紊压双套管

原设计：采用单管输灰，管材壁厚8 mm，经常堵灰。

改进措施及效果：改进后采用紊压双套管技术输灰（Ф219×12 mm双套管管道，内管90×6 mm），优化改进后管道厚度比原设计增加了3 mm，从而延长了使用寿命；改进后出力大，相对同管径单管出力增大30%，这样就可以取消原排堵门至灰斗管线；双套管（内旁通密相输送管）除灰技术是一项正压浓相输送技术，其作用是通过管道利用具有一定速度和压力的气流将固体颗粒物由起点输送至终点，双套管的结构为大管套小管，即：在普通管道上部装设有一直径较小的内管，内管每隔一定的间距开设有一特定的开口。把双套管作为输灰管道应用于气力输送的水平管道，可以有效的防止灰管堵塞，其防堵的机理就在于双套管的特殊结构，当灰气混合物在管道内流动时，经常会由于种种原因导致干灰在管道内部逐渐沉积导致堵管，当管道内的干灰开始沉积将要堵管时，压缩空气会通过小管流过，经过小管开孔和节流孔板的作用，对堵塞的部分进行扰动，将沉积的干灰逐渐吹动，从而避免将输送管道堵死。

4.1.6 中转灰库弯头采用更耐磨的材料

原设计：管道壁厚度仅8 mm、陶瓷层仅4 mm的耐磨弯头，且焊缝处陶瓷贴合不平滑，耐磨层处理不合格经常磨穿。

改进措施及效果：经更换后管壁厚度达12 mm，弯头采用14 mm陶瓷层进行了耐磨处理，这样耐磨弯头的寿命有效延长

4.2 电除尘下输灰系统优化改进

4.2.1 电除尘零米输灰管线采用紊压双套管

原设计：单管输灰，寿命短，经常堵灰。

改进措施及效果：与中转灰库零米爬升顶部管道进行了相同的改造。

4.2.2 电除尘所有管线弯头采用更耐磨的弯头材料

原设计：管道壁厚度仅8 mm、陶瓷层仅4 mm的耐磨弯头，且焊缝处陶瓷贴合不平滑，耐磨层处理不合格，经常磨穿。

改进措施及效果：与中转灰库弯头进行了一样的改造。

4.2.3 电除尘灰斗增加紧急排空装置

原设计：灰斗上无任何紧急排空装置，如发生积灰仅能通过疏通输灰管道排空，或拆开膨胀节或阀门放灰，排空时间较长。

改进措施及效果：经优化后更换为DN200的管道和手动插板阀，实现了灰斗紧急排空，可进行紧急放灰。

4.2.4 电除尘气化风板和管道连接采用橡胶软管和卡套连接

原设计：电除尘气化风板与气化风管道都是焊管直接焊接，如果发生气化风板返灰，需经常割开管道疏通，然后再将管道进行焊接恢复，耗时长。

改进措施及效果：经优化后采用耐温橡胶软管和接头连接气化风板和气化风管道，使用后效果明显，如发生堵塞情况时，可拆开橡胶软管用压缩空气直接疏通，耗时很短。

4.2.5 所有除灰阀门采用圆顶阀

原设计：仅进料阀采用圆顶阀，其他气动阀门均采用气动单双阀板插板阀，插板阀无法实现在线监测密封性，一旦磨损需要将整个阀门拆除，更换内部结构。

改进措施及效果：所有排气阀、出料阀更换为圆顶阀，经优化后所有圆顶阀有密封圈，可在控制室在线监测阀门密封性；一旦密封有问题，只要更换密封圈就可以了。

4.2.6 电除尘区域仓泵上颈部圆顶阀膨胀节系统采用DN300管线

原设计：仓泵颈部采用DN150膨胀节，经常堵灰。

改进措施及效果：改进后采用DN300管线落灰，防止了灰结块而堵住膨胀节口。

4.2.7 电除尘下输灰管道改进

原设计：输灰管道与地平面仅有100 mm距离，如果发生管道堵管，维护不方便。

优化措施及效果：经改进输灰管线距离比原先增加200 mm，留出维护空间。

4.2.8 输气采用气控角阀

原设计：输灰进气采用气动球阀，经常受灰污染开关不到位。

优化措施及效果：更换为气控角阀，阀体密封严实，维护简单。

4.3 电除尘后布袋除尘输灰优化改进

4.3.1 布袋除尘灰斗增加紧急排空装置

原设计：灰斗上无任何紧急排空装置，如发生积灰只能拆开膨胀节或阀门放灰，排空时间较长。

改进措施及效果：改进后更换为DN200管道和手动插板阀，实现了灰斗紧急排空功能。

4.3.2 布袋除尘气化风板和管道连接采用橡胶软管和卡套连接

原设计：电除尘气化风板与管道都是直接焊接，如果发生气化风板返灰，需要割开管道疏通，耗时长。

改进措施及效果：改进后更换为耐温橡胶软管和接头连接，效果明显，如发生堵塞情况时，可拆开橡胶软管用压缩空气直接疏通，维护时间段。

4.3.3 所有除灰阀门采用圆顶阀

原设计：仅进料阀采用圆顶阀，其他均采用气动单双插板阀，插板阀无法实现在线监测密封性，维护需将整个阀门拆除，更换内部结构，维护很不方便。

改进措施及效果：优化后所有圆顶阀有密封圈，可在控制室在线监测阀门密封性；一旦密封有问题，只要更换密封圈就可以了，维护简便。

4.3.4 仪用气热控盘柜进气采用双级过滤系统

原设计：就地盘柜进气采用单级过滤系统过滤，过滤后压缩空气效果不很理想，经常造成控制系统动作失效。

改进措施及效果：所有仪用进气增设双级过滤系统，改进后，使压缩空气得到充分净化，控制系统运行稳定。

5 结语

印度JSG4×600MW电厂除灰系统成功实施优化改进后，大大提高了设备的可靠性和系统运行的稳定性，四台机组相继通过了合同规定的性能试验的各项指标的考核，这里把故障的分析处理和优化改造的经验总结出来，与大家共享，为以后处理类似问题提供了借鉴，也必将会对以后的海外项目的顺利推进起到积极的促进作用。

参考文献

[1]印度JSG4×600MW电厂除灰系统设计图纸和说明，山东电力设计院，上海中芬电气工程有限公司.

[2]EPC总承包合同技术规范书，山东电力建设第三工程公司.

[3]印度JSG4×600MW电厂集控运行规程山东电力建设第三工程公司.

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