火电厂电除尘器灰斗积灰简单判别法

张晓博

(广东粤电云河发电有限公司，广东 云浮 527328)

0 引言

电除尘器作为发电厂最重要的辅机之一，其安全运行显得至关重要。2005—2006年，电力系统相继发生了几起火电厂电除尘器坍塌事故[1]，造成了严重的经济损失和人员伤亡。虽然这几起事故反映出电除尘器在设计、施工、运行、维护和检修管理方面存在较大问题，但从事件的本质可以看出，灰斗积灰过高是导致电除尘器无法承重而坍塌的最根本原因。

一般来说，电除尘器灰斗都有高低位灰斗料位计，但是由于灰斗料位计在电除尘的灰斗中工作，灰斗中的环境恶劣，很容易在料位计测量端的元件上挂满灰，或者挡住，经常发生灰斗料位计误报。在机组运行期间，灰斗丧失了料位计有效监测，值班人员无法确定灰斗内真实灰位，从而延误处理积灰的最佳时机。在灰位计失效的情况下，如何能够准确快速确定灰斗内积灰程度，是机组运行期间的一大难题。

1 设备简介

云浮发电厂#5，#6锅炉由上海锅炉厂有限公司制造，该锅炉为上海锅炉厂有限公司自主研发的首台300 MW SG-1036/17.5-M4506循环流化床锅炉，配置2台双室五电场电除尘器，采用下引式正压浓相气力除灰系统，电除尘每个灰斗下部设1个仓泵，一、二电场仓泵均有平衡管接入灰斗，灰斗内壁设灰斗蒸汽加热装置，两侧配置振打器及气化装置。灰斗上的附属设备位置如图1所示。

图1 灰斗结构

2 判别依据

由于一电场承接了电除尘器80%的灰量，且灰斗堵灰一般都集中在一、二电场，为此对一电场的灰斗进行分析。与一电场灰斗连接的管道有两路：一路为气化风管，用于将加热后的压缩空气通过气化板装置接入灰斗下部，并透过气化板均匀地进入料层，使仓斗内的物料呈松散状态，并充分流态化，从而避免物料在仓斗内“架拱”“搭桥”现象，增加物料的流动性，保证生产的连续、稳定、安全运行；另一路为仓泵上部与灰斗上部连接的平衡管，该平衡管上安装有平衡阀，平衡阀能在仓泵装灰时打开，将仓泵内压力卸至灰斗内以便灰斗下灰顺畅。

2.1 气化风管

灰斗气化风通过气化风管，经截止阀、止回阀后，分两路进入气化装置。灰斗气化装置风管布置如图2所示， 气化板规格为QHB-150×300。QHB气化板透气度为44.3%，透气能力为0.73 m3/(m2·min·kPa)。

图2 气化装置风管布置

以气化风管入口空气为研究对象，取气化板内侧为研究面，当气化风管入口能感知到烟气时，风管内的风速取1 m/s[2]，根据气化风管的内径、气化板的尺寸及其透气能力等数据，则可推出气化板内侧处的静压为-287 Pa。

机组满负荷运行时，电除尘器内的静压绝对值最大，便于对灰斗灰位极限值的推算。以灰斗内为研究对象，忽略灰斗上部的烟气流速影响，取电除尘器入口静压-3 660 Pa[3]作为灰斗上部压力，气化装置位置为参考零位，根据流体静力学基本方程

p0=p1+ρgh，

(1)

式中：p0为气化板内侧处的静压；p1为灰斗上部静压；ρ为粉煤灰的堆积密度；g为重力加速度；h为粉煤灰的堆积高度。

因粉煤灰的堆积密度大多为500～800 kg/m3，此处取中间值650 kg/m3。

由式(1)可得气化装置处的极限堆灰高度为530 mm。

考虑到机组运行时，灰斗内的灰处于气化状态，因此

ρq=0.75ρd[4],

(2)

式中：ρq为粉煤灰气化密度；ρd为粉煤灰的堆积密度。

由式(2)以及气化装置至灰斗底部的高度，可得灰斗内的极限高度为1 376 mm，也就是说，在机组满负荷情况下，当气化风管入口对大气时，气化风管入口有感知的空气进入时，灰斗灰位应在1 376 mm以下。

2.2 平衡管

平衡管可参照气化风管的计算过程，以平衡管管口为研究对象，取平衡管管口为参考0位，在机组满负荷运行时，可导出灰位极限堆高为575 mm，气化状态下的极限高度为766 mm ，由图1可以看出，灰斗顶部距平衡管口距离为1 590 mm，此时灰位虽未达到极线极板位置，但已经非常接近。

3 判别过程

一般来讲，正压浓相气力除灰系统在设计的除灰能力范围内，每次放灰完毕后，灰斗中基本上是没有存灰的。当机组满负荷运行时，电除尘器的除尘量为最大，也最容易发生积灰现象。因此，当无法通过其他手段确定灰斗内积灰程度时，在机组满负荷运行情况下，关闭需要确定灰位的灰斗气化装置进气截止阀，然后拆开止回阀与气化风管法兰连接，利用火苗检测或用手感知气化风管接口处负压情况。当气化风管处能够感知到空气进入气化风管时，证明灰斗内的灰位小于1 376 mm，灰斗运行安全，进入气化风管的空气越多，证明灰斗内的存灰越少。当气化风管接口处感知不到任何空气进入，证明灰斗内已经出现积灰情况，一方面要加大该电场的除灰力度，加快排灰，另一方面通过平衡管进行进一步确认。

安排人员拆除仓泵至电除尘器灰斗的平衡管上法兰，使灰斗的平衡管部分与大气相通。如果平衡管连接口能感知到空气吸入，则证明仓泵的平衡管未堵塞，灰斗的灰位尚且安全，需要加强排灰，降低灰斗灰位，必要时降低机组负荷或调低该电场的出力，来减少灰斗的积灰程度。

当平衡管连接口处有干灰流出时，说明灰斗的灰位非常接近或已达到极板极线位置，同时也说明了仓泵运行过程中平衡管已经堵塞。有资料显示[5]：平衡管堵塞后，因仓泵进料时空气无法排出，每次进料不足20%。当平衡管堵塞后，灰斗下灰将会大幅度减少，形成了恶性循环，直到积灰淹没阳极板及阴极线，造成电场短路无法投运，同时当积灰达到灰斗无法承重时，就会发生电除尘器坍塌事故。因此，当平衡管出现堵塞时，应及时安排停机处理积灰，否则，极易发生电除尘器坍塌事故。

4 结束语

在机组运行过程中，若出现灰斗料位计失效的情况，可通过解除气化风管连接法兰或仓泵平衡管连接法兰，利用电除尘器内的负压准确判定灰斗内的灰位情况。

为保证运行人员更好地监控灰斗灰位情况，建议在气化风管止回阀后管路上，加装三通并安装球阀，便于运行人员打开球阀检测。

参考文献：

[1]付春柱. 谈电除尘器的安全技术管理[J].电力安全技术，2010,12(4):58-59.

[2]QXT 51—2007地面观测规范 第7部分：风向和风速观测[S].

[3]湛志刚.广东粤电云河发电有限公司#5，#6机组除尘器除尘效率测试报告[R].广州：广州粤能电力科技开发有限公司，2011.

[4]原永涛.火力发电厂气力除灰技术及其应用[M].北京：中国电力出版社，2002:16-17.

[5]李奇伟，吕小平.邯郸热电厂气力除灰系统存在的问题及改造[J].热力发电，2008,37(12):45-47.