石灰石排氣圓頂閥卡澀問題的研究與治理

任全興 劉斌 國能億利能源有限責任公司電廠

一、設備概況

循化流化床鍋爐爐內石灰石輸送系統運行原理：在系統運行過程中，排氣圓頂閥打開，收料泵中的壓力被排出，排氣10秒后，該壓力下降到設定值，收料泵的進口圓頂閥打開，石灰石物料在重力的作用下進入收料泵；在填料的過程中收料泵壓力均衡閥打開，起到氣化作用，以防止物料板結。

收料泵上的料位開關顯示物料已被填滿時，進口圓頂閥和排氣圓頂閥都將關閉。收料泵將開始增壓，當裝在兩泵上的壓力傳感器顯示兩泵的壓力相同時，收料泵的壓力均衡閥關閉。給料泵的進口圓頂閥將打開，物料由收料泵落入給料泵中，由旋轉給料機向爐膛給料。

二、設備運行現狀

我廠石灰石排氣圓頂閥在運行期間頻繁出現卡澀、排氣管堵塞等石灰石系統故障，造成機組降出力，影響機組穩定運行，嚴重時導致SO2排放超標。因此，本次QC小組要通過探究石灰石排氣圓頂閥卡澀、排氣管堵塞的根本原因，尋求解決石灰石排氣管堵塞、排氣圓頂閥卡澀的方案，避免石灰石系統頻繁故障，提高石灰石系統可靠性，避免機組出現環保異常事件，提出改造可行性方案并進行實施，徹底解決排氣圓頂閥卡澀的問題。

三、存在的問題

1.石灰石排氣圓頂閥卡澀故障頻繁發生，造成機組在中高負荷時SO2排放極不穩定，由于石灰石無法正常給料，運行人員不得不降負荷運行以保證環保達標排放，嚴重影響機組接帶高負荷能力；

2.檢修人員為了確保排氣圓頂閥開關順暢，需要不間斷敲擊排氣管道，造成排氣管道變形嚴重，同時也加大了檢修人員的勞動強度。

四、改造過程

1.原因分析：石灰石排氣圓頂閥卡澀的原因有以下幾個方面

①石灰石排氣管道角度過大，進入排氣圓頂閥的壓縮空氣裹挾的石灰石物料無法在重力的作用下返回收料泵，堆積在排氣圓頂閥處，造成卡澀。

②石灰石收料泵排氣緩沖立管高度過小，壓縮空氣裹挾的石灰石物料沒有垂直落入收料泵中，而是大量的進入斜管，造成斜管內石灰石物料堆積卡澀圓頂閥。

③石灰石排氣圓頂閥與收料泵距離過近，斜管返回的石灰石物料停留在排氣圓頂閥處，排氣圓頂閥關閉時造成卡澀。

通過對以上原因的排查，即對比四臺機組石灰石系統排氣圓頂閥安裝情況表明：

①四臺機組石灰石排氣圓頂閥管道角度安裝都存在差異，安裝角度小的#4機組石灰石排氣圓頂閥卡澀缺陷遠遠小于安裝角度大的#2機組，因此石灰石排氣圓頂閥管道安裝角度過大是原因之一。

②檢查四臺機組石灰石收料泵排氣緩沖立管高度，四臺機組各不相同，緩沖立管越高壓縮空氣裹挾的石灰石返回收料泵的越多，石灰石排氣圓頂閥卡澀次數越少。

③四臺機組排氣圓頂閥與收料泵距離越大，排氣圓頂閥卡澀缺陷相對較少。

石灰石排氣圓頂閥卡澀造成石灰石系統下料不暢的主要原因為：石灰石排氣圓頂閥管道內壓縮空氣裹挾的石灰石物料不能及時返回收料泵，聚集在排氣圓頂閥處，卡澀排氣圓頂閥，收料泵無法增壓，石灰石系統不下料。

2.改造過程

根據分析，石灰石排氣圓頂閥卡澀的主要原因是管道內石灰石無法正常返回收料泵造成圓頂閥卡澀，針對上述原因實施改動。

第一，將石灰石排氣管道角度進行最大化調整，由于場地限制無法再進行改動。

第二，石灰石收料泵緩沖立管由原來800mm高度加高到1200mm，由于石灰石粉倉位置限制無法再加高。

第三，將石灰石排氣圓頂閥位置向上移動800mm（見圖1）。

圖1 排氣圓頂閥位移前后對比

綜合以上幾點要素以及改造效果總結，最終，確定改造方案為：在排氣圓頂閥后安裝壓縮空氣輔助吹掃裝置，在排氣圓頂閥開啟后壓縮空氣輔助吹掃，將管內殘留的石灰石吹入收料泵內；同時增加收料泵緩沖立管體積，用一個下底直徑80mm，上底直徑300mm，高度800mm的椎體代替緩沖立管（見圖2），利用氣體擴容流速降低的原理使壓縮空氣裹挾的物料盡可能多的返回收料泵，從而解決排氣圓頂閥卡澀的問題。

圖2 緩沖立管改為緩沖罐

五、實施效果

1.排氣圓頂閥優化改造前后運行曲線對比圖

調取2018年優化改造前的石灰石收料泵壓力曲線，從曲線觀察，收料泵壓降變化極不穩定，出現長時間不泄壓的時間段比較多，嚴重時最長出現6小時不泄壓的情況，機組不得不降負荷運行（見圖3）。

圖3

調取2019年優化改造后一個月內的石灰石收料泵壓力曲線，從曲線觀察，收料泵壓降穩定，壓力升降迅速，沒有憋壓不泄壓情況出現（見圖4）。

圖4

2.降低缺陷發生率

2018年全年石灰石排氣圓頂閥卡澀缺陷共發生37次，造成環保超標次數4次；

2019年截至11月30日石灰石排氣圓頂閥卡澀缺陷共發生16次，尤其在2019年9月本QC項目實施以后排氣圓頂閥卡澀缺陷共發生1次。通過優化改造后石灰石排氣圓頂閥卡澀缺陷大幅減少。

3.綜合效益

①提高石灰石設備可靠性，降低石灰石系統故障率。

②提高機組接帶高負荷能力，為電廠提質增效提供保障。

③降低檢修人員勞動強度。

六、結論

通過對神華億利電廠四臺機組石灰石系統排氣圓頂閥及排氣管道的優化改造，調取相關數據證明了，排氣圓頂閥卡澀的主要原因為排氣過程中氣體裹挾的物料不能返回收料泵而存積在排氣管道及圓頂閥處，致使圓頂閥不能打開和打開后不能排氣現象頻發，改造后，利用氣體擴容流速降低的原理使壓縮空氣裹挾的物料返回收料泵，從而解決排氣圓頂閥卡澀的問題。