660MW机组省煤器及脱硝输灰系统改造

周卫国

(皖能马鞍山发电有限公司， 安徽　马鞍山　243021)



660MW机组省煤器及脱硝输灰系统改造

周卫国

(皖能马鞍山发电有限公司， 安徽马鞍山243021)

马鞍山发电有限公司1、2号锅炉省煤器及脱硝飞灰在基建初期输送至各自渣仓，为使炉底渣与省煤器及脱硝飞灰分离，提高飞灰利用率,故对机组省煤器及脱硝输灰系统进行改造，极大的提高了经济和社会效益。

省煤器；脱硝；飞灰输送

1　项目提出的背景

为使锅炉炉底渣与省煤器及脱硝灰斗飞灰分离，将原省煤器灰斗及脱硝灰斗飞灰由渣仓改输送至灰库，提高锅炉飞灰的利用率，使得我公司多经副产品销售产值进一步增加。

2　系统概述

2.1原输灰系统概述

皖能马鞍山发电有限公司位于安徽省马鞍山市花山区恒兴路壹号。目前装机容量为2×660MW机组，分别于2012年3月27日和6月3日通过168小时试运行后投入商业运行。除灰系统采用克莱德贝尔格曼华通物料输送有限公司正压浓相气力输灰系统，飞灰经气力输灰系统输送至灰库集中储存，灰库下设有干湿卸料出口，干灰制浆后用柱塞泵输送至灰场；也可由汽车散装机装车外运综合利用。每台炉气力输灰系统出力不低于燃用校核煤种灰分在38.52%时BMCR工况下锅炉排灰量的120%，即131t/h。省煤器灰斗采用6台0.1m33.0/8型AV输送泵串联方式，使用1根管将省煤器灰道输送至渣仓；脱硝灰斗采用8台0.1m33.0/8型AV输送泵串联方式，与省煤器管道合并使用1根Ø140×8管道，将灰输送至渣仓；省煤器灰斗和脱硝灰斗共设一根管道；电除尘器一电场分A、B两侧，分别采用4台2.54m380/8型 MD输送泵串联方式，通过2根管道将一电场灰输送至原灰库或粗灰库；电除尘器二电场分A、B两侧，分别采用4台2.54m380/8型MD输送泵串联方式，A、B两侧合并后通过1根管道将灰输送至原灰库或粗灰库;电除尘器三电场，采用8台0.14m34.0/8型AV输送泵串联方式通过1根管道将灰输送至粗灰库或细灰库;电除尘器四电场，采用8台0.14m34.0/8型AV输送泵串联方式通过1根管道与三电场输送管道合并后将灰输送至粗灰库或细灰库;电除尘器五电场，采用8台0.14m34.0/8型AV输送泵串联方式通过1根管道与三电场输送管道合并后将灰输送至粗灰库或细灰库;三、四、五电场共设一根管道。每台炉输送设5根灰管。 二电场灰管道的出力满足一电场故障时灰量后移的情况并留有不小于20%的裕量。省煤器及脱硝装置灰斗合设一根灰管。整个气力除灰输送系统控制系统采用PLC控制，目前控制系统采用施耐德Modicon电气公司推出的世界上第一个通用自动化平台Quantum，可以满足离散和过程控制的经济和灵活硬件控制平台。

2.2省煤器及脱硝灰斗输灰系统现状

每台炉省煤器灰斗输灰系统设计出力为6.55t/h，灰斗6只；脱硝灰斗输灰系统设计出力为3.93t/h，灰斗8只。仓泵泵型均为3.0/8型AV泵、容积均为0.1m3。其灰斗飞灰合用一根Φ140×8灰管，利用管道切换阀直接送至相应的渣仓。运行中管道切换阀故障率高，安装位置处于高空，不利于检修人员检修。电除尘一电场输灰系统设计出力为96.42t/h，灰斗8只，分设A、B侧两根Φ194×8灰管独立运行送至原、粗灰库。

2.3压缩空气系统概述

现有供气中心厂房内已无增设空压机预留场地，压缩空气由供气中心的压缩空气系统提供。全厂供气中心压缩空气系统共配置7台额定排气量为43m3/min、额定排气压力为0.8MPa螺杆式空压机。其中5台运行，2台备用或检修，为全厂输灰、仪用及杂用气提供气源。

3　改造方案的确定

两台机组运行时，全厂供气中心空压机运行5台，其中4台为全加载状态运行，一台50%时间为加载状态，储气罐压力维持在压力值0.63MPa左右水平。结合目前空压机系统出力状况，做到省煤器及脱硝输灰系统改造后不增加空压机运行台数为目标，改造后新增耗气量必须控制在20Nm3/min以内，以确保全厂压缩空气系统安全可靠运行。

根据调研收资情况，可供选择的改造方案如下：

方案一：省煤器及脱硝共设两个输送单元直接输送至灰库。

(1)省煤器灰斗输灰系统：每台炉省煤器烟道6个灰斗，设6套D泵串联成一根灰管作为一个输送单元。

(2)脱硝灰斗输灰系统：每台炉脱硝烟道8个灰斗，设8套脱硝AV泵(在原有AV泵的基础上扩容)，串联成一根灰管作为一个输送单元。

(3)通过管路切换阀，两个单元共用一根灰管交替输送至灰库，库顶加装一套库顶切换阀，实现原、粗灰库间的切换。

方案一特点：

(1)投资大，维护量大，收回投资成本周期长；

(2)灰颗粒大、比重大，不易输送，沿途需加装补气装置，耗气量大；

(3)对电除尘下气力输送系统没有任何影响，运行期间安全稳定。

方案二：省煤器及脱硝共设四个输送单元直接输送至电除尘器各自入口烟道。这种布置输灰管道距离短，耗气量小，电除尘器入口烟道运行中为负压，输送系统简单，比较容易输送[1]。这种输送最大的问题会对电除尘器入口烟气的气流均布造成影响，电除尘器除尘效率造成一定的影响。考虑到我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染物排放更受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制。由于GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的颁布，加强对我国燃煤电厂的污染物减排力度，增加了燃煤电厂污染物减排工作的压力。该方案经公司各部门讨论后不予采用。

方案三：省煤器灰斗飞灰与电除尘一电场B侧合并后混合输送至灰库；脱硝灰斗飞灰与电除尘一电场A侧合并后混合输送至灰库。

根据省煤器和脱硝灰和电除尘飞灰的比例配比关系:

(1)省煤器灰斗输灰系统：每台炉省煤器烟道6个灰斗，在原3.0AV泵基础上扩容为6.0合并型AV泵。一根灰管与一电场B侧合并后混合送灰库。

(2)脱硝灰斗输灰系统：每台炉脱硝烟道8个灰斗，在原3.0AV泵基础上扩容为6.0合并型AV泵。一根灰管与一电场A侧合并后混合送灰库。

方案三特点：

(1)投资费用最少，收回投资成本周期较短，一年基本上可收回投资额；

(2)不需单独设置厂区输灰管，省煤器及脱硝大颗粒灰与一电场合并输送可将大颗粒灰夹裹在一电场灰共同输送，可有效缓解输送管道磨损问题，空气量增加较少，仓泵利旧较多；

(3)省煤器灰量比脱硝灰量稍大，与输送距离较短的一电场B侧合并输送，脱硝灰与一电场A侧合并输送，一电场若出现下灰不畅，疏通后的灰量增加及沉降灰会对一电场输灰系统造成一定的影响。

(4)运行期间，对运行及检修维护人员要求高，出现故障情况响应速度要快。

此种配置，不需单独设置厂区输灰管，空气量增加较少，仓泵利旧较多，从各方面看，是成本最经济、系统最稳定的输送方式。本工程采用方案三混合输送方式，考虑到运行中燃烧煤种热值低、灰分高等特殊情况，造成电除尘一电场出力不足现象，保留原进渣仓管道，一电场任何一侧输灰出力不足时省煤器和(或)脱硝灰可切换送回渣仓。在提高飞灰利用率的同时兼顾了机组的安全稳定运行，并对原系统进行改进，拆除故障率高的管道切换阀，拆除合并输送管道，省煤器及脱硝灰设置两个独立单元，分别布置输灰管道进各自渣仓。

4　具体改造方案

两台炉省煤器和脱硝灰斗输灰系统改造项目的设计几何距离为：省煤器到电除尘一电场输灰管道位置最远水平距离160米，降低约28米，升高约31米，合并混合后输送距离390米。

4.1输灰程序控制改造部分

输灰程序控制方面，保留去渣仓原有程序，增加合并混合输送程序，新增及完善程序如下：

(1)新增省煤器和一电场B侧合并输送程序；

(2)新增脱硝和一电场A侧合并输送程序；

(3)一电场B侧故障情况，省煤器灰可继续往渣仓送，省煤器灰故障情况，一电场B侧灰可继续往灰库送；

(4)一电场A侧故障情况，脱硝灰可继续往渣仓送，脱硝灰故障情况，一电场A侧灰可继续往灰库送；

(5)一电场A、B侧同时故障情况，省煤器和脱硝输灰利用原有输灰程序运行，送往渣仓；

(6)上位机监控画面对原有界面进行修改，增加混合输送与单独输送至渣仓切换手操器；

(7)重新组态原气力除灰系统PLC控制系统CPU编程软件及上位机软件，改造后的气力除灰系统的监控满足运行人员操作调整的要求。

4.2输灰机务改造部分

(1)拆除原省煤器及脱硝灰斗下部输灰系统中输灰管道、输送泵、膨胀节等附件，拆除原有混合去渣仓输灰管道；

(2)取消原去渣仓合并输送管道，省煤器和脱硝新增两根灰管分别送渣仓；

(3)改造后正常运行为混合输送方式，与原有输送至渣仓输送管道走向相反，将原有输送泵180°调向，以减少管道弯头的个数，降低输灰阻力及对输灰管道的运行磨损；

(4)分别增加省煤器与电除尘一电场A侧、脱硝与一电场B侧合并输送管道；

(5)改造为混合输送方式后，输送距离增加390米，对原有省煤器和脱硝AV输送泵加扩展节扩容，扩容后输送泵容积分别从0.1m3增加到0.194m3与0.135m3；设计出力分别从6.55t/h 与3.93t/h增加到7.371t/h 与 6.804t/h；

(6)本次改造项目主要设备为28只输送仓泵扩容改造、550米Φ114×7输灰管道、输灰管道弯头附件、旁路补气组件、浓度稳定器母管进气组件、浓度稳定器等。

5　改造后效果分析

5.1机务部分调试

所有节流孔板在管道吹扫后，省煤器、脱硝所有设备管道严密性试验，无泄漏。

5.2电仪部分调试

所有接地电阻值均小于100Ω，满足接地要求；所有接线校验均准确无误。

5.3控制部分调试

PLC组态无误；就地设备与上位控制点一一对应；操作员画面严格按照技术规范要求结合运行人员操作习惯编制，并且准确无误；程控运行完全符合设备工艺流程。

5.4设备运行状态与出力计算

#2炉省煤器和脱硝输灰改造于2013年9月C修期间改造调试结束，#1炉省煤器和脱硝输灰改造于2013年12月C修期间改造调试结束，改造后系统设备运行稳定。2台炉省煤器、脱硝运行状态见图1。

图1　2台炉省煤器、脱硝运行状态

省煤器：循环周期500s；落料时间15s；按照省煤器仓泵体积0.195m3，计算得出出力：7.371t/h。

脱硝：循环周期500s；落料时间15s；按照脱硝仓泵体积0.135m3，计算得出出力：6.804t/h。

5.5投资成本

(1)本次技术改造费用共计118万元。

(2)维护费用：取消原去渣仓管道切换阀(该阀运行中故障率高)，增加几处管道弯头，使用维护费用基本持平。

5.6投资回报

(1)发电量：负荷率按平均80%计算，每年机组可利用小时数按5000小时计算，每年发电量=660MW×80%×5000h×2=52.8亿千瓦时。

(2)耗煤量：发电煤耗按308g/kWh，每年煤耗量=52.8亿×308g=1626240吨。

(3)产灰量：灰分按30%计算，灰渣比按85%∶15%计算，省煤器和脱硝灰按总灰量的10%计算，每年改造后能提高飞灰产量=1626240吨×30%×85%×10%=41469吨。

(4)提高的飞灰产量按三级灰销售，单价55元/吨计算，原先进渣仓灰渣销售单价25元/吨计算，可提高附加值30元/吨，每年增加产值=41469吨×30=124万元。

(5)改造后设备运行稳定，产生效益后一年可收回投资。

6　结论

通过本次省煤器及脱硝输灰系统改造，输送耗气量没有明显增加，实现了将省煤器及脱硝灰输送至灰库的目的。飞灰综合利用率得到了极大的提高,经济和社会效益显著。运行人员操作方便灵活，正常运行均可实现与电除尘器一电场混合后输送至灰库，即使夜间出现输送泵进料阀等部件故障情况，也不影响电除尘器灰斗下部气力输灰系统的正常运行。希望本改造方案能对燃煤发电机组省煤器及脱硝输灰系统改造提供思路和借鉴的经验。

[1] 刘富宏.省煤器及脱硝系统的除灰改造设计[J].电力科学与工程,2010,26(1):72.

[责任编辑：薛宝]

Improvement for 660MW Unit Coal Economizer and Denitrated Fly Ash Conveying System

ZHOUWei-guo

(WenergyMaanshanElectricityPowerGenerationCo.,Ltd.,Maanshan243021,China)

Wenergy Maanshan Electricity Power Generation Company Ltd. No.1 and 2 boiler coal economizer and denitrated fly ash are respectively conveyed to their cinder bins during infrastructure construction initial stage. In order to separate the bottom cinder from coal economizer and denitrated fly ash, as well as to raise the utilization ratio of fly ash, the unit coal economizer and denitrated fly ash conveying system are improved, which have highly improved the economic and social performance.

coal economizer; denitrification; fly ash conveying

2016- 04-18

周卫国(1971-)，男，上海人，皖能马鞍山发电有限公司粉煤灰公司副经理。

E-mail：zhouweiguo95@sina.com

TK223.27

A

1672-9706(2016)03- 0062- 05