（阳城国际发电有限责任公司 山西省晋城市 048102）
摘要：在经济发展和城市化建设进程加快的影响下，社会电力需求随之提升。火力发电相对来说技术要求低且原材料易得，因而火力发电仍然是我国目前最为主流的发电形式，但是煤炭燃烧过程中不可避免会产生煤灰，对于生态环境造成了污染，威胁区域内居民生命健康，阻碍了电厂的可持续发展，因而必须要确保除灰系统的稳定运行，避免煤灰堆积影响电厂的正常运转。气力除灰凭借其出色的综合性能已经成为目前的主流除灰手段，但是气力除灰系统容易发生堵塞的情况，制约除灰的效率和质量。本文就电厂机组除灰系统堵塞的原因进行了分析，并提出了具体的除灰系统改造措施。
关键词：火电厂；除灰系统；设备堵塞；技术改造
火电厂在我国的比例较大,随之带来了资源利用率相对较低的问题,所以,现在多数电厂均通过气力除灰系统来进行除灰。这个系统具有诸多优势,例如管道不泄露,对线路与空间具有较低的要求,所以,实践中非常普及。然而,随着用电量不断提高与资源的日益紧张,许多电厂的除灰系统已经无法满足要求,对电网安全产生威胁。鉴于此,本文研究了电厂机组除灰系统堵塞的原因及改造策略,希望能够为提高除灰效率提供参考研究。
1火电厂除灰系统概述
1.1火电厂除灰系统的简介
火电厂除灰系统一般分为水力除灰系统、气力除灰系统两种。水力除灰系统多采用干式除尘器，干灰收集以后，加水制成灰浆排出去。而气力除灰系统则主要运用专用空气压缩机系统，以气力输送的方式将灰排出去。
火电厂除灰系统的工作过程多数是这样的：煤粉燃烧产生的烟气经由除尘器除尘后集中起来，再借助水力或者气力与收集的灰尘混合排出去。水力除灰系统由于要满足一定的灰水配比才能达到排灰效果，消耗用水量较大，造成水污染的情况也比较严重。气力除灰系统其核心设备是气力输送装置，由于其性能稳定，操作简单，故目前在火电厂应用广泛。
1.2气力除灰系统堵塞的危害
气力除灰系统的堵塞会对系统自身的运行和电厂机组的运行产生巨大的危害，具体有以下表现:一是除灰效率的下降，煤灰的大量积压会导致电极的移位和极板的变形，且极板变形的处理难度较大;二是设备装置磨损的加剧，灰尘的挤压会造成灰短路进而影响除灰质量，灰尘浓度的增加会造成引风机磨损的加剧，严重的还会导致飞车情况的发生;三是除尘器沉降功能的下降，浓度较大的灰尘无法被及时排出，堆积在系统内会导致运行效率的显著降低;四是灰温的升高，聚集的煤灰容易融成焦块，掉落到灰斗中会直接堵塞排灰口。
2除灰系统堵塞的原因分析
2.1气力除灰系统能力欠缺
气力除灰系统性能问题的原因主要有两方面:一是系统设计阶段为了控制成本，将除灰系统的容量设计的比较小，后续运行过程中当灰量过大时就会出现除灰能力不足的问题;二是实际使用燃煤与设计煤种之间差距较大，锅炉实际所用煤种的品质较差，灰分含量较高且容易产生颗粒较大的飞灰，对气力除灰系统的运行产生了负面的影响，除灰设备的干灰输送能力无法满足实际需求。火力发电厂运行过程中机组的运行状态并不是恒定的，当发电机组的运行状态发生变化时，就需要根据实时情况对气力除灰设备的运行参数进行相应的调整。当飞灰较多时，要及时将除灰系统的输灰参数调到最大，以免输灰不畅造成堵管或者是其它运行故障。气力除灰系统操作人员要以燃煤的性质、设备质量以及运行状态等为根据进行运行参数的设置，为了确保系统输灰能力的最大化，要尽可能减少设备的摩擦情况。
2.2灰水污染严重，用水量较大，对周边环境造成严重威胁
尽管我国火电厂目前多采用气力输送的方式进行排灰，但当气力除灰系统出现故障时，火电厂也会增设水力除灰系统作为备用系统。水除灰系统的灰水配比，一般多是水占据较大的份额，也就是说排除一定数量的灰尘，就要消耗几倍于灰尘数量的水。若是按照火电厂每年燃烧煤炭150万吨，灰分占据25%，大约产生灰尘37.5万吨，灰水配比1:8，水的单价每吨0.8元，则用水费用为：37.5×8×0.8=240万元/年。用水量之多，耗费之大，给电厂的经济效益带来了一定的负作用，而且也违背了节能环保的理念。其次，煤烟灰与水混合以后，具有较强的渗透能力，煤灰中含有的重金属有害元素极易进入电厂附近的地下水中，若是随着水力除灰系统的长期使用，有害元素堆积，引起地下水变质，将会威胁周围人们的正常健康生活。另一方面，火电厂或多或少都要产生煤粉、烟尘、飞灰，这些细小颗粒容易吸附，不仅给电厂周围环境造成污染，长期吸入人体，还会影响周围居民的人身安全问题。
2.3运行管理不当
对气力除灰系统的管理不到位也有可能造成堵塞情况的发生。电厂除灰设备的使用和检修人员的整体素质较差，缺乏专业知识的支撑，业务能力不达标，设备的检修和日常维护不够认真，故障得不到及时的处理。此外，设备管理人员工作中也存在不规范的情况，容易导致冷却器及干燥器除水效率的下降，灰尘中含水量容易堆积在管道中，进而发生堵管情况。未能对除灰空压机气源进行定期的巡检，也是运行管理不当的重要表现。
2.4系统部件故障
当气力除灰系统的部件发生故障时容易出现运行不畅的情况，进而造成输灰管道的堵塞。部件本身的质量问题是导致运行过程中部件故障的主要原因，在气力除灰系统设计建造时，为了节约成本降低投入，造价人员可能会选择与设计要求相近但成本更低质量也不够好的材料，这类部件的使用寿命一般比较短。此外，操作不当也容易诱发系统部件故障，威胁气力除灰系统的稳定运行。
3除灰系统的改造措施
3.1除灰设备改造
为了增强气力除灰系统的除灰能力，可以采取加增空压机的改造措施，从而满足电厂的正常除灰需求，通过供气量的增加避免煤灰在输灰管道内的堆积，提高气力除灰系统运行的稳定性。一般来说，两台锅炉配备四台空压机为宜，三台运行状态下一台作为补充，除灰系统正常工作状态下三台空压机的总供气量可达到Q=120m3/min，可以充分满足电厂的除灰需求，空压机压力维持在0.7MPa的额定工况下。此外，还可以通过电加热管的设置对煤灰的温度进行提升，实现缓解堵塞的目标。可以在气力除灰系统的灰斗内加装加热器，在加热器安装之前需要对除灰系统进行停运将灰斗内的余灰全部清理掉，确保加热器的后续使用效果。功能性出色且技术实现难度低的电加热器可以在常规的气力除灰条件下长期稳定、安全地运行，可以满足火电厂各种工况下的除灰要求。
3.2升级火电厂除尘系统的排灰模式
水力除灰系统综合利用价值低，在火电厂可以承受的范围内，要减少对水力除灰系统的依赖，升级火电厂除灰模式，例如辽宁阜新发电公司2×200MW机组，将电除尘改造为干式除灰，使用空压机除灰，原来水力除灰系统只作为备用。这样既可以解决灰水污染、水资源浪费的问题，又能保证当干式除灰系统意外停运时，启动水力除灰系统，保证除灰系统连续运转工作。此外，电厂要加强对职工操作的培训，明确职工参与到系统升级工作的重要性，坚定他们勇于开拓创新的信心，充分发挥员工在电厂整体高效运行中的作用，从而巩固创造革新的运营模式，为除尘系统改革发展提供精神动力。
3.3运行管理改进
首先要加强设备管理和检修人员的技能培训，提高气力除灰系统相关工作人员的综合素质，为了确保培训的成效可以成立专门的培训工作班组，并确立负责的技术管理人员。气力除灰设备的检修维护人员自己也要加强学习，明确气力除灰系统各设备的运行特点和堵塞故障的处理策略，提高自身的故障处理能力，保障除灰系统稳定运行。要确立气力除灰设备定期巡检的制度，明确巡检时间和巡检人员的责任，提高巡检人员的责任感确保巡检制度的落实。最后要实施有效的气力除灰设备运行监视，确保自动排水装置及干燥器的稳定运行，当装置出现问题时可以及时采取对策，避免空气含水量过高仓泵气室工作状况不适宜导致的煤灰堵塞。
3.4控制设备改造
根据气力除灰系统的控制需求和工况要求，要安装设置全开/全关位置的控制电磁阀，提高系统的控制性能。现有气力除灰系统难以进行设备的现场控制操作，单纯远程操作检修的难度较大，因此，可以在除灰系统的灰斗下方增设控制装置，从而实现单个设备及子系统的就地操作。为了避免控制权限问题，可以在控制室的CＲT操作站内设置相应的控制操作权限切换关闭功能，非检修状态下可以直接关闭灰斗下控制盘的控制性能。改造后的控制系统和电磁阀可以充分满足气力除灰系统的稳定性、可操作性和适用性要求。必要的情况下可以单独对电磁阀提供可靠的气源，从而满足该装置动气时的用气量需求。需要注意的是，只有在操作站内才可以进行系统组态的修改，且单个测点的修改无需对整个系统程序进行重新的编译。
3.5对原有电除尘器进行改良，优化其性能
优化现有除尘设备的性能，一方面要清楚地了解除尘设备的工作情况。除尘设备在调试运行之前，应当对电厂除灰系统进行详细的调查、研究、分析，充分了解除尘系统的排灰模式、排灰流程、除尘保护设施、应急处理等现场环节，为除尘器顺利实施做好充分的准备，确保除灰系统成功运行。另一方面，加强对除尘设备运行过程中运行状态、运行参数、运行故障的分析、记录、反馈，对于除尘器在各个环节中所产生的问题及时调整、改进、反思，维持除尘设备工作在正常状态下。火电厂检修时，也要对除尘器严格清灰，结合现场运行参数、问题记录，有针对性地进行维修。
4火电厂除灰系统工程改造实例分析
辽宁阜新发电公司2×350MW，采用电除尘器进行干式气力除灰，改造之前存在着设备老化、除尘效率低下、排放超标等问题。在尽量保留原有设备的基础上，通过对引风机增容扩压，改用正压浓相气力排灰方式以及更换老设备等，部分完成对电厂除灰系统的改造。
现对部分已经完成的改造工作进行评价验证。据统计，原有的静电除尘器改为布袋除尘器后，灰尘排放量明显下降，已达到环保部门的要求；正压气力排灰，减少了除尘过程的故障频率，保证了除灰系统的高效运转；除尘设备更新，降低了对电能的消耗量，成本大大缩减。可见，经过除灰系统的改造，取得了颇为显著的经济效益、环保效益以及社会效益。
结语
电厂的稳定运行是促进我国电力系统健康可持续发展的重要保障。针对燃煤电厂机组运行过程中产生的大量煤灰，必须要建立高效稳定的除灰系统。为了避免气力除灰系统堵塞造成的机组运行故障，要采用设计规定或者是与其相近的煤种，做好入场燃煤质量的审核，当电厂规模扩大造成煤灰处理量超过气力除灰系统的设计容积时，要及时进行系统的改造或者是重建，确保气力除灰系统的稳定运行，提高电厂除灰的效率和质量。
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