300MW机组锅炉灰渣泵出口调节门磨损问题分析

300MW机组锅炉灰渣泵出口调节门磨损问题

1、磨损的原因

铁岭电厂灰渣泵房内设有一灰渣浆池，用于集中并混合来自1、2号（或3、4号）锅炉房内的渣浆及省煤器灰斗处、除尘器室内、启动锅炉来的灰渣浆、灰水澄清器排污水和污水泵排水等，另设有3台250PN-I型的灰渣泵，其中1台运行，1台备用，1台检修备用，每台泵的流量为1040m3/h。

灰渣通过2条?400的除灰管路排入灰场，2条管路一条运行，一条备用。除灰的水源为循环水排污水、灰场回水和工业水，由2台流量为800m3/h的低压水泵提供动力能源，此外还增设了3台流量为86m3/h的冲渣泵（2台运行，1台备用）作为补充。

当2台机组均在280~300MW负荷下运行时，锅炉燃煤量为185~195t/h，则排放总灰渣量为（煤的应用基灰分为34）：1902．6t/h。

因1台灰渣泵流量为1040m3/h，若要完成输送上述灰水流量，则必须同时运行2台灰渣泵，通过调整灰渣泵出口调节门的开度来满足运行要求。从局部阻力角度分析，调节阀门的开度大小直接影响着流体对阀门的冲击力（见表1）。

表1　调节阀门开度的大小对局部阻力系数的影响

阀门开

度a/d8/87/86/85/84/83/82/81/8A开启/A总10．9480．8560．7400．6000．4660．2150．159局部

阻力ζ0．080．150．260．812．065．5217．0037．80

从以上数据可知泵出口调节门开度越小，其局部阻力系数越大，对其磨损越严重。由于灰渣泵出口调节门长期处于开启状态下运行，势必造成了其严重磨损。这也是灰渣泵出口门磨损的直接原因。

另外，铁岭发电厂采用了固态排渣炉，燃用的是铁岭次烟煤，该煤种灰分较大，在运行中特别容易结渣。由于燃烧工况的变化也将引起水冷壁结渣量的增加，致使排渣量随之增加，这些都间接的引起灰渣泵出口调节门的磨损。

2、解决措施

针对上述原因，提出以下解决措施：（1）在运行中尽最大可能减少结渣，如采用合适的过量空气系数、合理的风粉配比、控制炉内温度等。（2）提高碎渣机的性能，以减少灰渣颗粒的直径。（3）在灰渣泵上加装液力偶合器，以调节泵的转速，改变泵的出力。（4）对灰渣泵进行改型，以适应2台灰渣泵运行时流量减少的要求。方法之一就是车削叶轮外径。在假设叶轮车削前后泵效率基本不变的情况下，根据车削定律：

可算出车削后的叶轮外径D2a约为850mm原设计工况下，流量Q=1040m3/h，扬程H=882．6kPa，叶轮直径D=900mm，功率N=570kW，每台泵在额定工况下所需流量Qa=951．3m3/h，由此可知D2a约为850mm。

通过核算，总阻力损失为325．6kPa，小于787．5kPa。因此，灰渣泵叶轮改为直径为850mm是可以满足除灰要求的。

3、改造效果

灰渣泵叶轮直径在?900mm时，电机运行电流为60A，当叶轮直径改为?850mm后，电机运行电流为42A，这样一年可为电厂节省厂用电费22．7万元。

叶轮直径为?900mm时，为满足泵量最小流量，每小时需补水300t，叶轮改造后，不再需要补水，因此1a可为电厂节省补水费用为55万元（每吨水按0．21元计）。

叶轮更换后可连续运行50d，按此情况计算，1a可节省10台以上的出口调节阀，若每台调节阀按2．4万元计算，每年可节省24万元。

综上所述，叶轮改造后1a可节省100多万元。

4、结论

灰渣泵设计流量偏大，造成出口调节门开度减小，而开度越小，磨损越严重。

当灰渣泵叶轮直径由900mm车削到850mm后，可解决泵出口调节门严重磨损问题，同时1d可节省约100多万元。

5、背景

铁岭发电厂一期工程4台300MW机组均为亚临界一次中间再热式自然循环汽包炉，运行时锅炉炉膛排渣量为总灰渣量的2，细灰量为总灰渣量的75，省煤器排灰量为总灰渣量的5，灰水比（重量比）为1∶11。

除灰系统采用了水力泵压式灰渣混除系统，灰浆通过渣浆泵、灰浆泵及管路排至灰渣泵房内的渣池内，最终通过灰渣泵和灰管路排送到距厂房2700m处的灰场。

这种系统机械化程度较高，灰渣可迅速、连续可靠地排到储灰渣场，另外在运送过程中也不会产生灰渣飞扬现象，但其灰渣泵及灰渣管易被腐蚀和磨损。

从目前机组运行的情况来看，尤其是锅炉的灰渣出口调节门磨损问题，如3号炉在168h试运期间，2号灰渣泵房内的灰渣泵出口调节门运行周期仅有4d，另外3台机组也存在同样的问题，严重时2d换一个调节门。