一、660MW機組空預器前置灰鬥輸灰系統介紹
神華國能哈密電廠為4×660MW國產超臨界空冷燃煤發電機組。鍋爐為上海鍋爐廠生產的2236t/h超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛塔式布置、四角對衝正反切向燃燒、擺動噴嘴調溫、一次再熱、平衡通風、全鋼架懸吊結構、緊身封閉布置、固態排渣。輔控輸灰系統採用新華DCS作業系統。
機組空預器前置灰鬥輸灰系統採用正壓式濃相氣力除灰系統，輸送用壓縮空氣為0.6-0.7Mpa。該機組在脫硝裝置後設置4個灰鬥，A、B側各2個灰鬥，位於鍋爐13.7m平臺。灰鬥布置在脫硝催化劑層出口和空預器入口之間，接收儲存鍋爐垂直煙道的沉降灰。
每個灰鬥設置1個料位計，位於灰鬥垂直高度的2/3處，料位計為射頻導納式。在每個灰鬥下各設置一個倉泵，倉泵容積為0.5m3。A側2個倉泵，包括壓縮空氣進氣閥、補氣閥組構成一個輸灰系統，B側輸灰系統構成同A側。
空預器前置灰鬥A、B側輸灰系統共用一根輸灰母管，輸送至粗灰庫。A、B側輸灰程序控制互相影響，A側輸灰完畢後，B側輸灰開始進行。輸灰母管設置一路洩壓管道。輸灰管道堵管時，可以通過洩壓管道將灰氣排至灰鬥內。在正常運行狀態下，該機組空預器前置灰鬥輸灰系統的輸灰設計出力為3.0t/h。
空預器前置灰鬥氣力輸灰系統輸送過程分為三個階段。
進料階段：輸送系統投入運行後進料閥打開，物料自由落入泵體內，當料位計發出料滿信號或達到設定時間時，進料閥自動關閉，隨後開始輸送階段。
輸送階段：出料閥打開 → 小助吹閥組打開 → 進氣閥組打開 →補氣閥組打開→流化閥組打開，輸送開始，倉泵內物料逐漸減少。
吹掃階段：當泵內物料輸送完畢，壓力下降到等於或接近管道阻力（關泵壓力）時，流化閥組、補氣閥組、進氣閥組、小助吹閥組依次關閉，然後出料閥關閉,從而完成一次輸灰循環。
二、空預器前置灰鬥輸灰運行現狀
該機組自投產後，空預器前置灰鬥輸灰系統運行良好。空預器前置灰鬥輸灰是自動程序控制輸灰，正常情況下根據PLC控制自動輸灰，無須人為幹擾。輸灰系統完成一次輸灰過程需要時間大約4-5min，輸灰壓力為0.25MPa左右，進料時間為30s，灰鬥落灰順暢。輸灰壓力曲線平滑，類似拋物線形狀，如下圖2-1所示：
機組投運前期，灰鬥落灰順暢，輸灰壓力低，且曲線穩定，設備閥門、管道檢修維護頻率低，保證機組安全運行。
隨著機組運行小時數增加，輸灰管道受飛灰磨損嚴重頻繁洩漏，經常停運檢修。且空預器前置灰鬥輸灰管道輸灰壓力增加，最高為0.6Mpa，輸灰系統完成一次輸灰過程需要時間7-8min。大大降低了輸灰頻率。同時輸灰管道頻繁堵管，影響輸灰頻率，輸灰曲線如下圖2-2所示：
灰鬥由於系統設計原因導致落灰不暢，不能正常落灰，種種原因導致灰鬥灰位不斷累積上升，觸發灰鬥高料位報警。
灰鬥高料位報警後，運行人員精心調整，檢修維護全力配合，仍然無法使灰鬥灰位下降。灰鬥灰位不斷積累升高，越過空預器入口擋板，進入空預器，可能導致空預器差壓升高，煙風系統阻力增大，會嚴重威脅機組安全穩定運行。
三、空預器前置灰鬥料位高原因分析
3.1 空預器前置灰鬥輸灰系統設計缺陷。
與機組靜電除塵器下灰鬥相比較，空預器前置灰鬥沒有設置氣化風板和氣化風管道，沒有設置灰鬥電加熱器。灰鬥氣化風的作用是將進入灰鬥內部的灰處於流態化，使灰很容易地從灰鬥內排出，同時防止灰板結。灰鬥加熱器使灰保持一定溫度，防止灰溫度低板結。隨著灰鬥灰位不斷累積，在無法及時輸送的前提下，積灰會逐漸堆積在下灰口，且積灰顆粒較粗，由於沒有氣化風和加熱器的作用，積灰會逐漸板結，從而造成落灰困難，在相同的進料時間內，落灰量較少。
倉泵沒有設置排氣管道和閥門。由於輸灰管道輸送媒介為壓縮空氣，每次輸灰過程結束後，倉泵內會殘留一定壓力的壓縮空氣。在倉泵進料之前，必須將倉泵內的壓縮空氣排出，才能使灰順利落入倉泵。由於倉泵沒有排氣閥，在相同的進料時間內，倉泵的落灰量時多時少，基本沒有確定性。運行人員需要在現場通過敲打倉泵的方法來判斷落灰量，幫助監盤人員增減進料時間，給運行調整帶來很大困難。
另一方面，由於空預器前置灰鬥A、B側輸灰系統共用一條輸灰母管。輸灰採用PLC程序控制，A側系統輸送完畢後，B側才開始輸送。這樣設計，在單位小時內，就造成了整個系統輸灰能力降低。若輸灰母管因洩漏或出料閥故障檢修時，必須將A、B側輸灰同時停運，這樣停運時間越長，灰鬥積灰會越多。如圖3-1所示：
3.2 輸灰管道頻繁堵管。
該機組空預器前置灰鬥倉泵出口至灰庫入口的管道長度為485m，輸送高度為32m，輸灰管道90度彎頭約15個，45度彎頭約2個。經過現場檢查分析，倉泵落灰量超過倉泵容積的1/2時，輸灰始端壓力為0.4-0.5Mpa，輸灰時間較長，大約8min左右。管道堵管時，壓力高達0.6Mpa，輸灰時間超過15min，即為堵管。單位小時內只能完成6-7次的輸灰循環。
輸灰堵管曲線如下圖3-2：
為提高輸灰頻率，運行人員必須打開管道洩壓閥，將管道的灰抽回至灰鬥。
按照飛灰堆積容重0.75t/m3，倉泵容積為0.5m3計算，每小時完成6次輸灰循環，單位小時內系統輸灰量大約為2.25t/h，小於設計出力（3t/h），由於堵管等故障存在，常常使機組產生的飛灰不能及時輸送。
3.3鍋爐燃煤灰分增加。
該機組燃煤採用高鹼劣質褐煤，熱值低，灰分高。機組投產初期，在BMCR工況下，燃煤量為420t/h，化驗灰分含量為16.75-23.01%。空預器前置灰鬥積灰量為1.93t/h。
隨著機組運行小時數增加，煤質發生變化，在BMCR工況下，燃煤量最高為470t/h，化驗灰分含量為30.04-32.58%，空預器前置灰鬥積灰量為2.82-3.0t/h。對比同一負荷下灰分增加約46.1%。按照飛灰堆積容重0.75t/m3，倉泵容積為0.5m3計算，每小時完成6次輸灰循環，單位小時內系統輸灰量大約為2.25t/h。單位小時內輸出能力小於產生的灰量。
四、空預器前置灰鬥料位高解決辦法
由於機組正常運行期間，無法對空預器前置灰鬥輸灰系統進行大面積的增容改造。運行人員精心調整，通過增加進料時間、保持一側輸灰連續運行、就地手動輸灰等措施增加輸灰量，儘量降低灰鬥灰位，經過幾天的反覆調整，料位高報警仍然存在。
4.1 增容改造前期，檢修人員在倉泵頂部加裝了臨時手動排氣閥。每次灰鬥開始落料時，檢修人員必須將排氣閥打開，將倉泵內殘餘的壓縮空氣排出，落灰完畢後，將排氣閥關閉。落灰量明顯增大，對灰鬥料位進行測量，灰位有所下降。
4.2 加裝臨時排氣閥後，落灰效果明顯。但是，因為管道輸灰量大，導致管道經常性堵管。鑑於輸灰管線較長，頻繁堵管，於是將進氣管道的節流孔板進行更換，將節流孔尺寸由Φ5增大為Φ7。進氣量增大，管道堵管頻率降低。增加進氣量帶來了一個問題就是，管道因飛灰磨損而洩露。通常，每天有2次以上因輸灰管道洩漏而被迫停運檢修。
經過運行和檢修兩方面的精心配合，灰鬥料位有所降低，料位報警消失。但是，增加了機組的運行壓力和維護負擔。因此，趁機組檢修期間進行輸灰增容改造迫在眉睫，彌補設計缺陷，提高輸灰能力。
五、空預器前置灰鬥輸灰系統增容改造
利用機組C級檢修期間進行輸灰增容改造。
5.1 原設計為A、B側公用一個輸灰管道，現增加一路輸灰管道至粗灰庫，同時在新增的輸灰管道上增加一路洩壓管道，接入對應灰鬥上部。增加一路輔助吹掃管道及閥門。保證A/B側能夠同時獨立輸灰，提高輸灰能力。
5.2對輸灰程控進行了改造。
5.2.1進料階段：輸送系統投入運行後排氣閥和進料閥打開，物料自由落入泵體內，當料位計發出料滿信號或達到設定時間時，進料閥自動關閉，隨後排氣也自動關閉。
5.2.2 輸送階段：出料閥打開 → 小助吹閥組打開 → 進氣閥組打開 →補氣閥組打開→流化閥組打開，輸送開始，倉泵內物料逐漸減少，輸灰壓力開始上升。
5.2.3吹掃階段：當泵內物料輸送完畢，壓力下降到等於或接近管道阻力（關倉泵壓力）時，流化閥組、補氣閥組、進氣閥組、小助吹閥組等關閉，然後出料閥關閉,從而完成一次輸灰循環。
5.3
在每個倉泵頂端將臨時排氣閥拆除，安裝排氣管道和氣動閥，排氣管道接入該灰鬥的最高處，將空氣排入灰鬥內部。同時將閥門開關信號接入DCS控制系統，由運行人員遠方控制開關。
改造完成機組投運後，效果顯著：
（1）解決了灰鬥落灰不暢的問題。倉泵在排氣的作用下，灰鬥落灰順暢。進料時間為30s左右，倉泵基本落滿灰。減少了運行人員反覆調整進料時間的負擔。
（2）系統輸灰能力提高。輸灰系統完成一次輸灰過程需要時間大約4-5min，輸灰始端壓力0.25-0.3MPa，末端壓力0.04MPa，基本等於管道阻力。A、B側可以實現同時輸送，單位小時內能夠完成12次的循環，系統輸送能力顯著提高。輸灰堵管頻率降低，輸灰壓力曲線平滑。
如下圖5-2所示：
（3）因改造後，輸灰堵管現象減少，輸灰始端壓力降低，管道磨損洩漏事件減少，為檢修維護提供便利。
結語
空預器前置灰鬥輸灰系統增容改造彌補了系統原設計的缺陷，為灰鬥順利落灰提供了便利，提高了空預器前置灰鬥的輸灰能力，滿足了機組滿負荷階段輸灰能力的需要，拓寬了機組安全經濟運行的道路。改造後效果顯著，可以為其他3臺機組增容改造提供實踐基礎和經驗總結。