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【摘 要】本文针对陡河发电厂#1～8炉炉底渣泵系统频繁堵管，一直无法稳定运行进行了原因分析，并为解决这一问题进行了尝试性改造。改造后，对于设备长时间稳定运行和降低维护成本起到了明显效果。
【关键词】改造背景；系统存在问题；原因分析；对策实施
1.设备改造背景
陡河发电厂共有8台机组，总装机1550MW，其中一期工程2×125MW机组（#1、#2），锅炉为WG400/140-1型，配两套螺旋捞渣机及碎灰机连续水力除渣设备（两台机组已于2009年1月关停）；二期2×250MW日立机组（#3、#4），锅炉为日立B&W850t/h，配两套碎灰机定期水力除渣设备；三、四期4×200MW机组（#5～#8），锅炉为HG-670/140-9型，其中三期配四套螺旋捞渣机及碎灰机连续水力除渣设备，四期配两套碎灰机定期水力除渣设备。全厂锅炉灰渣通过灰沟分别汇聚到两个低压排浆泵房，由低压排浆泵将灰渣输送到四个浓缩池，灰渣浓缩后，由高压排浆泵输送到灰场，灰场冲灰水由回水泵再送回厂内循环利用。由于灰场存灰渣数量有限，再加上近年灰、水量的增加，使灰场储量明显减少，为此，在2002年我厂对三、四期电除尘加装了干除灰系统，减少了干灰的排放量；但由此造成了灰渣输送系统对外排水量增加，致使灰场水面增加，进一步恶化了灰场环境。因此，陡河电厂于2007年对除灰系统进行了再次改造，在厂区内布置6台脱水仓，在每台锅炉的炉底设渣池1个，安装2台立式液下渣浆泵，配1台扰动器，每台炉配2条渣管，将渣浆排送到现有的#2低压泵房的泵前池，再由现有的渣浆泵排送到脱水仓；脱水后的灰渣直接用汽车运至灰场储存，改造最终目的是实现全厂干除灰、干除渣，实现至灰场的灰水零排放。
2.渣泵系统存在问题
2.1渣泵系统自2007年11月投运以来一直不能稳定运行，频繁发生堵管。各炉灰沟水排灰现象仍然时有发生。
2.2渣泵主要过流部件磨损严重，设备运行周期缩短，检修次数增多。
2.3渣池容积小，蓄渣、水能力小，水位波动大，补水电动门开关次数频繁，电动装置及阀门损坏频繁。
2.4渣水管道布置安装主要由水平管段及垂直上升管段组成，停泵后管道内存留积渣较多，冬季经常冻管。
3.原因分析
3.1近几年燃煤紧张原因造成燃煤煤种多样，地方小窑煤较多、煤质差、发热量低、灰分高。锅炉燃煤量受煤质变化影响尤为突出，燃烧产生的渣量变化较大，三、四期200MW机组锅炉满负荷运行，煤质好的情况下，正常燃煤量在100t/h左右，二期250MW机组锅炉在140t/h左右；煤质差时机组满负荷运行三、四期燃煤量可升至130t/h左右，二期最高达到过180t/h。锅炉排渣量的大小，直接影响炉底渣池内的渣水浓度变化，进而影响渣泵系统的稳定运行。
3.2渣池设计容积较小，渣泵运行中渣水没有较大缓冲余量，炉底渣池设计长3m×宽1.5m×深2m容积9m3，立式渣泵的吸入口高度只有1.7m，运行中渣池上部0.5m为空置状态，吸入口至渣池底部0.3m为灰渣沉积填充，渣池的实际有效容积仅为5.4m3，渣池容积小受机组负荷、冲灰水量变化影响较大，无法保持最佳液位，渣水浓度随锅炉排渣量大小不断发生改变，破坏了渣泵正常输送介质的混合比例。另外，渣池水量调节不平衡，需输送的渣水小于渣泵排送能力时，液面会下降很快，在渣泵入口附近上下波动，渣泵吸入的渣水时多时少，一股一股的渣水在渣管内动能及流速下降，最终淤积在渣管内堵塞管道。
3.3通过堵管次数统计表中可以看出，启泵堵管次数所占比例较大，大约占堵管总次数的1/2，分析原因主要是渣泵安装位置不合理造成。渣池设计长度为3m，上面并列安装两台渣泵一台搅拌器，渣泵安装在搅拌器的两侧靠近渣池边，因现场环境制约渣池入口设在渣池一边或两端。#3、4、5、6炉各有一台渣泵安装在渣池入口处，#7、8炉两台渣泵安装位置都处在渣池入口处。渣水进入渣池中首先要通过入口侧渣泵，渣泵备用状态下，大量灰渣沉积将入口侧渣泵掩埋，开泵前，虽开补水进行了稀释，但掩埋渣泵的灰渣仍旧较多。泵开启时首先被吸入渣管的是高浓度灰渣，短时间大量高浓度灰渣进入渣管，流速缓慢导致堵塞渣管。
3.4渣水管道布置没有明显坡度大部分是水平管段，停止渣泵运行时，管道内渣水处于静压状态，一部分会通过渣泵回流至渣池中，管道开孔检查，管道内仍就存留较多灰渣，再次开泵时渣水阻力增大，流速降低，极易发生堵管；冬季气温低时，残留在管道内的湿渣还会发生冻结，局部会因为灰渣冻结而使内径变的很小，此时启泵也会造成渣水阻力增大，灰渣淤积堵管。
3.5 #3、4、7、8炉没有安装捞渣机，渣块经碎灰机破碎后直接掉入灰沟进入渣池，因煤质、负荷变化排渣量大小不均匀，渣量大时大量灰渣短时间涌入渣池，造成渣水浓度迅速增大，引起输送阻力增大、流速下降，堵塞渣管。而有捞渣机的机组，螺旋轴转速固定，排入灰沟的渣量比较均匀，对渣池影响就相对较小。
3.6渣泵出力选型偏小不能完全适应我厂实际生产状况需求，锅炉燃煤煤质好、渣量较小时，渣泵还能满足正常输送，一旦机组负荷或煤质发生变化渣量增多，渣水浓度较高时，就会发生堵管。为降低渣水浓度，我们安装了补水系统向渣池内补水稀释。而此时需输送的渣水已超出渣泵设计流量值，渣水排不走导致液位升高，漫出地面，既影响灰沟正常输灰，又污染了环境。
3.7立式渣泵因其特殊结构，泵轴较长容易产生晃动及串动，随着渣泵运行时间的增长，轴承体轴承部位存在不同程度的磨损，泵体振动加剧，轴承损坏造成渣泵故障退出使用。另外立式渣泵检修过程复杂，需将渣泵整体从渣池内吊出进行处理，检修周期长，牵扯人力多，工作量大。长时间输送高浓度渣水，导致渣泵过流部件（泵轮、涡壳、后护板等）磨损加剧，渣泵出力降低，使用寿命缩短，检修次数增多，检修维护费用也相应增多。
4.对策实施
4.1为了从根本上彻底改变现有渣泵系统的不稳定状况，厂领导、设备部和检修车间领导高度重视，多次召开专题会议进行讨论，并多次进行外厂调研，决定在#7炉安装一台卧式渣泵进行尝试性改造试验。所选泵型为石家庄工业泵厂生产的150ZJ-1-C42型卧式渣浆泵；扬程26m；流量210m3/h；汽蚀余量2.2m；轴功率25.6千瓦；转速980r/min；效率65.6%；配用电机45kw；允许通过粒径≤69mm。
4.2渣泵安装时入口管采用了比出口管径大的Φ219mm厚壁管，管道深入渣池1.85米，同时在入口管的水平段加装了Φ159mm注水管。启泵操作程序：①关闭渣泵出口电动门 →②开启渣泵注水门向泵内注水→③启动渣泵→④开启渣泵出口电动门→⑤缓慢关闭渣泵注水门
5.效果比对
5.1渣泵运行2个多月时间，经历了机组高负荷、煤质差等各种工况运行，其工作状况明显优于立式渣泵，一直运行平稳，渣泵各部振动最大不超过0.05mm，出口渣管未发生过堵管，只是吸入管发生过几次堵塞现象，原因主要是因为碎灰机轮毂磨损、碎灰效果降低，排灰粒径大造成。经停泵开注水进行反冲洗后，堵管缺陷排除。处理方法简单、处理时间短。
5.2与立式泵比较卧式泵安装在渣池边的地面上，检修时没有了重复起吊渣泵的繁琐过程，节省了人力缩短了检修时间，最突出的优点是启泵前首先抽送注水管内的清水，随着注水门的逐渐关闭，输送介质由清水过渡成渣水，可有效避免启泵堵管；停泵前开启注水门通过抽送清水达到冲洗管道作用，避免管道内大量积渣和冬季冻管，有效遏制渣管堵塞现象的发生。
6.结束语
通过#7炉甲立式渣泵的换型改造，取得了明显的效果，渣泵系统的稳定运行，证明了渣泵换型改造是可行的。之后，我们将正在运行的其他机组11台立式渣泵陆续进行改造，同时将炉底渣池扩容改造，从而实现#3～8炉渣泵系统正常稳定运行。
【关键词】改造背景；系统存在问题；原因分析；对策实施
1.设备改造背景
陡河发电厂共有8台机组，总装机1550MW，其中一期工程2×125MW机组（#1、#2），锅炉为WG400/140-1型，配两套螺旋捞渣机及碎灰机连续水力除渣设备（两台机组已于2009年1月关停）；二期2×250MW日立机组（#3、#4），锅炉为日立B&W850t/h，配两套碎灰机定期水力除渣设备；三、四期4×200MW机组（#5～#8），锅炉为HG-670/140-9型，其中三期配四套螺旋捞渣机及碎灰机连续水力除渣设备，四期配两套碎灰机定期水力除渣设备。全厂锅炉灰渣通过灰沟分别汇聚到两个低压排浆泵房，由低压排浆泵将灰渣输送到四个浓缩池，灰渣浓缩后，由高压排浆泵输送到灰场，灰场冲灰水由回水泵再送回厂内循环利用。由于灰场存灰渣数量有限，再加上近年灰、水量的增加，使灰场储量明显减少，为此，在2002年我厂对三、四期电除尘加装了干除灰系统，减少了干灰的排放量；但由此造成了灰渣输送系统对外排水量增加，致使灰场水面增加，进一步恶化了灰场环境。因此，陡河电厂于2007年对除灰系统进行了再次改造，在厂区内布置6台脱水仓，在每台锅炉的炉底设渣池1个，安装2台立式液下渣浆泵，配1台扰动器，每台炉配2条渣管，将渣浆排送到现有的#2低压泵房的泵前池，再由现有的渣浆泵排送到脱水仓；脱水后的灰渣直接用汽车运至灰场储存，改造最终目的是实现全厂干除灰、干除渣，实现至灰场的灰水零排放。
2.渣泵系统存在问题
2.1渣泵系统自2007年11月投运以来一直不能稳定运行，频繁发生堵管。各炉灰沟水排灰现象仍然时有发生。
2.2渣泵主要过流部件磨损严重，设备运行周期缩短，检修次数增多。
2.3渣池容积小，蓄渣、水能力小，水位波动大，补水电动门开关次数频繁，电动装置及阀门损坏频繁。
2.4渣水管道布置安装主要由水平管段及垂直上升管段组成，停泵后管道内存留积渣较多，冬季经常冻管。
3.原因分析
3.1近几年燃煤紧张原因造成燃煤煤种多样，地方小窑煤较多、煤质差、发热量低、灰分高。锅炉燃煤量受煤质变化影响尤为突出，燃烧产生的渣量变化较大，三、四期200MW机组锅炉满负荷运行，煤质好的情况下，正常燃煤量在100t/h左右，二期250MW机组锅炉在140t/h左右；煤质差时机组满负荷运行三、四期燃煤量可升至130t/h左右，二期最高达到过180t/h。锅炉排渣量的大小，直接影响炉底渣池内的渣水浓度变化，进而影响渣泵系统的稳定运行。
3.2渣池设计容积较小，渣泵运行中渣水没有较大缓冲余量，炉底渣池设计长3m×宽1.5m×深2m容积9m3，立式渣泵的吸入口高度只有1.7m，运行中渣池上部0.5m为空置状态，吸入口至渣池底部0.3m为灰渣沉积填充，渣池的实际有效容积仅为5.4m3，渣池容积小受机组负荷、冲灰水量变化影响较大，无法保持最佳液位，渣水浓度随锅炉排渣量大小不断发生改变，破坏了渣泵正常输送介质的混合比例。另外，渣池水量调节不平衡，需输送的渣水小于渣泵排送能力时，液面会下降很快，在渣泵入口附近上下波动，渣泵吸入的渣水时多时少，一股一股的渣水在渣管内动能及流速下降，最终淤积在渣管内堵塞管道。
3.3通过堵管次数统计表中可以看出，启泵堵管次数所占比例较大，大约占堵管总次数的1/2，分析原因主要是渣泵安装位置不合理造成。渣池设计长度为3m，上面并列安装两台渣泵一台搅拌器，渣泵安装在搅拌器的两侧靠近渣池边，因现场环境制约渣池入口设在渣池一边或两端。#3、4、5、6炉各有一台渣泵安装在渣池入口处，#7、8炉两台渣泵安装位置都处在渣池入口处。渣水进入渣池中首先要通过入口侧渣泵，渣泵备用状态下，大量灰渣沉积将入口侧渣泵掩埋，开泵前，虽开补水进行了稀释，但掩埋渣泵的灰渣仍旧较多。泵开启时首先被吸入渣管的是高浓度灰渣，短时间大量高浓度灰渣进入渣管，流速缓慢导致堵塞渣管。
3.4渣水管道布置没有明显坡度大部分是水平管段，停止渣泵运行时，管道内渣水处于静压状态，一部分会通过渣泵回流至渣池中，管道开孔检查，管道内仍就存留较多灰渣，再次开泵时渣水阻力增大，流速降低，极易发生堵管；冬季气温低时，残留在管道内的湿渣还会发生冻结，局部会因为灰渣冻结而使内径变的很小，此时启泵也会造成渣水阻力增大，灰渣淤积堵管。
3.5 #3、4、7、8炉没有安装捞渣机，渣块经碎灰机破碎后直接掉入灰沟进入渣池，因煤质、负荷变化排渣量大小不均匀，渣量大时大量灰渣短时间涌入渣池，造成渣水浓度迅速增大，引起输送阻力增大、流速下降，堵塞渣管。而有捞渣机的机组，螺旋轴转速固定，排入灰沟的渣量比较均匀，对渣池影响就相对较小。
3.6渣泵出力选型偏小不能完全适应我厂实际生产状况需求，锅炉燃煤煤质好、渣量较小时，渣泵还能满足正常输送，一旦机组负荷或煤质发生变化渣量增多，渣水浓度较高时，就会发生堵管。为降低渣水浓度，我们安装了补水系统向渣池内补水稀释。而此时需输送的渣水已超出渣泵设计流量值，渣水排不走导致液位升高，漫出地面，既影响灰沟正常输灰，又污染了环境。
3.7立式渣泵因其特殊结构，泵轴较长容易产生晃动及串动，随着渣泵运行时间的增长，轴承体轴承部位存在不同程度的磨损，泵体振动加剧，轴承损坏造成渣泵故障退出使用。另外立式渣泵检修过程复杂，需将渣泵整体从渣池内吊出进行处理，检修周期长，牵扯人力多，工作量大。长时间输送高浓度渣水，导致渣泵过流部件（泵轮、涡壳、后护板等）磨损加剧，渣泵出力降低，使用寿命缩短，检修次数增多，检修维护费用也相应增多。
4.对策实施
4.1为了从根本上彻底改变现有渣泵系统的不稳定状况，厂领导、设备部和检修车间领导高度重视，多次召开专题会议进行讨论，并多次进行外厂调研，决定在#7炉安装一台卧式渣泵进行尝试性改造试验。所选泵型为石家庄工业泵厂生产的150ZJ-1-C42型卧式渣浆泵；扬程26m；流量210m3/h；汽蚀余量2.2m；轴功率25.6千瓦；转速980r/min；效率65.6%；配用电机45kw；允许通过粒径≤69mm。
4.2渣泵安装时入口管采用了比出口管径大的Φ219mm厚壁管，管道深入渣池1.85米，同时在入口管的水平段加装了Φ159mm注水管。启泵操作程序：①关闭渣泵出口电动门 →②开启渣泵注水门向泵内注水→③启动渣泵→④开启渣泵出口电动门→⑤缓慢关闭渣泵注水门
5.效果比对
5.1渣泵运行2个多月时间，经历了机组高负荷、煤质差等各种工况运行，其工作状况明显优于立式渣泵，一直运行平稳，渣泵各部振动最大不超过0.05mm，出口渣管未发生过堵管，只是吸入管发生过几次堵塞现象，原因主要是因为碎灰机轮毂磨损、碎灰效果降低，排灰粒径大造成。经停泵开注水进行反冲洗后，堵管缺陷排除。处理方法简单、处理时间短。
5.2与立式泵比较卧式泵安装在渣池边的地面上，检修时没有了重复起吊渣泵的繁琐过程，节省了人力缩短了检修时间，最突出的优点是启泵前首先抽送注水管内的清水，随着注水门的逐渐关闭，输送介质由清水过渡成渣水，可有效避免启泵堵管；停泵前开启注水门通过抽送清水达到冲洗管道作用，避免管道内大量积渣和冬季冻管，有效遏制渣管堵塞现象的发生。
6.结束语
通过#7炉甲立式渣泵的换型改造，取得了明显的效果，渣泵系统的稳定运行，证明了渣泵换型改造是可行的。之后，我们将正在运行的其他机组11台立式渣泵陆续进行改造，同时将炉底渣池扩容改造，从而实现#3～8炉渣泵系统正常稳定运行。