电站锅炉尾部烟道积灰的原因分析及处理

胡信韬 姜聪

摘 要：锅炉尾部烟道积灰问题是火力发电厂运行中的常见问题，影响机组的长期稳定运行，甚至烟道支架结构的安全性。针对吉尔吉斯斯坦比什凯克2x150MW热电站的锅炉空预器出口至静电除尘器入口烟道积灰问题，分析烟道积灰原因，并提出了在弯头前的水平烟道增设灰斗及除灰系统等改造措施，实现在线除灰的目的。机组经过一段时间运行，改造方案效果良好，从根本上解决了烟道积灰问题。

关键词：在线除灰；积灰；灰分；冲灰；烟道流速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.149

1 锅炉概况

在吉尔吉斯斯坦比什凯克热电站改造工程中，锅炉为2台由哈尔滨锅炉厂制造的HG-710/13.8-YM20型超高压自然循环，单炉膛π型布置，四角切圆燃烧方式，平衡通风，固态排渣煤粉炉，配管式空气预热器。汽机为2台由哈尔滨汽轮机厂制造的C150-12.8/555/0.5型超高压，双缸双排汽凝汽式汽轮机，VWO工况710t/h进汽量，对外供225t/h采暖抽汽及40t/h工业抽汽，发电功率150MW。除尘器2台为浙江菲达环保科技股份有限公司制造的F312型双室五电厂静电除尘器。

2017年3、4月，2#机、1#机分别启动进行试运行，完成72小时试运行后，根据吉国调度要求停机。在停机检查中，发现锅炉空预器出口至除尘器入口段水平烟道积灰严重，烟道联络管处和烟道第一个弯头处积灰严重，最高积灰高度为1.8m，超过一半烟道截面尺寸，如图1所示。若积灰进一步发展，会影响机组正常运行，甚至威胁烟道支架的安全。

同时，烟道积灰问题引起了吉国电厂人员的关注，要求总包方必须解决该问题，否则不提供锅炉点火用天然气。本工程系拆除比什凯克热电站部分机组，在拆除场地上新建，点火用天然气从吉国电厂老厂天然气管道上引接，通过管道连接至新建机组锅炉燃烧器。若吉国电厂不提供天然气，新建机组将无法启动。

2 积灰原因分析

2.1 烟道设计不合理

原烟道布置：锅炉出口处布置有两根水平烟道，截面尺寸（宽x高）为4.0x3.2m，分别通入静电除尘器的两个入口，在烟道第一个弯头（零件6）处设置有3.6x2.0m联络管，起到平衡烟道内压力的作用，如图2所示。

在烟道联络管处，由于压力波动明显，且位置处于弯头处，烟道气流不稳定，容易造成积灰在联络管内堆积。应在流动稳定的上升管上设置联络管。

弯头采用急转弯头不合理。急转弯头提高了弯头侧面积，便于布置联络管。但急转弯头容易形成涡流，导致积灰在弯头处沉积。

2.2 煤质变化的影响

锅炉设计煤质和入炉煤质表1所示。

设计煤种为吉国卡拉切克煤，灰分较高；入炉煤种不详，根据与吉方沟通，必须长期燃用，无法提供设计煤种。根据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》，空气预热器后通往烟囱的烟道设计流速范围10～15m/s，其中，当燃用高灰分且磨损性较强的燃料时，宜取下限值。设计煤种下烟道流速如表2所示，设计煤种收到基灰分Aar达29.42%，设计流速11.2m/s合理。但入炉煤种灰分降低至17.4%，已不属于高灰分燃料，此时流速为11.1m/s偏低，锅炉部分负荷运行时流速低于10m/s。当煤种改变时，烟道已完工，若缩小截面，改造工程量巨大，故不考虑改变烟道截面措施。

2.3 取消省煤器下灰斗及放灰管的影响

初步设计阶段，锅炉省煤器下设4个灰斗，并设有4个160的放灰接口。省煤器处积灰通过竖直放灰管送到炉底箱式冲灰器，搅拌制成浆液后，通过炉底渣沟排入渣浆池。初步设计审查阶段，总承包方技术专工多次发函锅炉厂要求取消省煤器下灰斗和放灰接口，同时要求设计方不设置放灰管，减小现场运行工作量。

取消省煤器下灰斗及放灰管后，现场停炉后发现：大量细灰在烟道弯头附近沉积，无法通过烟道的抽吸作用将积灰送入除尘器。每次停炉都需要专人进入烟道进行清灰。若保留住省煤器下灰斗及放灰管，大部分的积灰都可以通过放灰管排除，将大大降低烟道弯头处的积灰。

3 处理措施

3.1 改变烟道结构

针对烟道结构设计不合理处：一、采用钢板封堵烟道联络管，钢板背面采用和烟道弯头一样规格的槽钢[12.6加固肋进行加强；二、改造烟道弯头，在弯头内增加呈45°布置的钢板，将烟道急转弯头在内部改造成45°切角弯头，改善烟道弯头处流场，达到降低烟道弯头处积灰的目的。

3.2 尾部水平烟道增加灰斗及冲灰系统

为了防止仅改变烟道结构无法彻底解决烟道积灰问题，同时考虑运行时在线放灰，在靠近烟道第一个弯头的水平段处增设一个灰斗及冲灰系统。

由于烟道底部下设两根土建支撑用梁，不可拆除，灰斗布置在两根土建支撑梁的中间。灰斗为棱台结构，与烟道相连处截面尺寸为2.0x2.0m，放灰孔尺寸为0.3x0.3m，高0.8m。灰斗中部设置一道加固肋，规格为槽钢[12.6，安装灰斗时，需去除原烟道保温并在底部壁板上开孔。灰斗底部接箱式冲灰器，箱式冲灰器的水源来自炉底冲洗水。积灰与水在箱式冲灰器内搅拌后，通过219x6的管道送到炉底的灰沟，再用水冲入炉底渣池。灰斗底部至箱式冲灰器的管道上设置有手动阀门及操作平台，具体结构如图3、4所示。

4 处理效果

单纯采取改变烟道结构的措施后，积灰高度明显降低，但停机后检查依然发现45°挡板處及水平段有0.8m左右的积灰，不能够彻底解决烟道积灰，也达不到吉国电厂方面要求的不产生积灰。这与烟道流速无法改变、省煤器处灰斗和放灰管被取消有很大关系。

在采取弯头前水平烟道底部增设灰斗及冲灰系统的措施后，大量细灰沉积在灰斗所在区域，当闸板门打开时，细灰进入箱式冲灰器，起到了不让灰堆积的作用。经过几个月运行考验，积灰问题得到了彻底解决。根据现场运行人员反馈，每个值通过手动阀门进行在线放灰一次，保障了机组稳定运行。同时吉国电厂运行人员也对增设灰斗及冲灰系统的改造表示认可。

5 结语

烟道积灰问题严重影响电厂的稳定运行。在比什凯克热电站改造工程中，由于省煤器下灰斗及放灰管被取消、煤质发生了变化，在不改变烟道截面的情况下，积极采取封堵烟道联络管、增加挡板、烟道底部增设灰斗及冲灰系统等处理措施，能够在机组运行时放灰，以最经济的方式解决了烟道积灰问题。为其他电厂遇到类似问题提供了解决方案。

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作者简介：胡信韬（1986-），男，湖北武汉人，中级，注册公用设备工程师（动力），咨询工程师（投资），从事火力发电厂锅炉及其辅机系统设计。