後爐灰輸送系統改善工程

Preface

輸灰系統為燃煤電廠內的一小部分，但卻是不容被忽略的設備之一，如一旦發生問題，輕則洩漏汙染廠房及設備單獨隔離檢修，重則影響前後端設備運行，直接影響電廠正常之發電量。

主要可分為三種形式：水力輸送、氣力輸送、機械輸送。會因為各廠區輸送物料、廠區面積、設備選擇、成本考量等因素，各自選擇一時較佳的形式，機械輸送有輸送量大、不常維修等優點，但輸送路線(只能直線且平面輸送)限制、維修時間長及成本高，水力輸送則需有汙水處理及水循環的必要條件。在經年運轉下設備的汰舊、維修上的不便利性及維修頻率高，更甚於環保考量等各種因素下，更換成氣力輸灰系統可為最佳的選項之一。

氣力輸送系統有以下優點：

-可利用較少的儀控元件控制系統

-設備可單獨檢修且易於保養

-管路利用的空間較彈性，不局限於各種環境

-比起機械輸灰系統，氣力系統可輸送距離更遠，佔用空間最少

-所收集的乾灰可再利用，較為環保。

Problem

本案例為位於台中的大型火力發電機組550MW。燃煤發電機組在煤炭燃燒後主要副產物為煤灰，可分為來自除塵設備所收集之飛灰，及包括鍋爐爐膛底部所產生之底灰，而後爐灰則為鍋爐後端設備省煤器(ECO)、空氣預熱器(APH)灰斗所蒐集之煤灰。本案例之後爐灰原始設計為利用水力輸送至灰塘進行掩埋。然而在運轉多年後，因環保考量將廢止灰塘掩埋的處理方式，並增加後爐灰再利用率，因此將整套後爐灰的水力輸送系統升級為氣力輸送系統，將後爐灰改為輸送至鍋爐底灰斗，再經沉水刮板鍊運機(SCC)與鍋爐底灰一起送至溼式底灰倉內。

Solution

本案例後爐灰原始設計運送量為20噸/天，於省煤器及空氣預熱器下方各有2只及12只輸灰桶。因應氣力輸送系統而新增空壓機及乾燥機，並於進入SCC前的管路新增集塵機，改善前後設計比較如下表：

項目	原始設計	更新改善
輸送量	20噸/天	20噸/天
輸送方式	水力輸送	正壓濃相氣力輸送
輸送目的地	灰塘	鍋爐底灰斗
排灰管	12”管	4”不鏽鋼管, 陶瓷內襯直管/肘管
輸送桶入料閥,出料閥	氣動閘刀閥	迴轉鎢鋼圓盤閥
空壓機及乾燥機	無	新增, 一備一用
集塵機	無	新增集塵機及中間桶
控制系統	DCS控制	利用PLC系統整合控制所有新增之閥件及相關儀表

更新後的系統流程圖

Challenge

本改善案相關管線皆位於鍋爐房內，須於原本有限的空間內增設集塵機及鋼構平台，以及鋪設新儀用空氣管、空氣管及輸灰管路，配置須詳加考量功能性與美觀經濟。另外，廠內既有運轉程序內含APH線上水洗，以往皆利用水力輸送系統將清洗廢水排除。然而在線上水洗時，氣力輸灰系統不容許有水氣入侵，因此保留APH輸送桶上原溢流管設計，使廢水可以排出，並且新增起機前的自動空氣清潔程序，確保輸灰桶內無水氣後，才開始讓後爐灰進入輸送桶。

Benefit

本改善案除了達到業主初始目的：即將水力輸灰系統改為氣力輸灰系統以外，另針對新氣力輸送系統有幾大優點如下：

1.排灰管使用陶瓷內襯直管/彎管：

陶瓷內襯彎管是由陶瓷內襯管、外部鋼管、入口端加上陶瓷環所組成。陶瓷內襯及外部鋼管皆高週波滾壓成型，大幅增加使用壽命，減少運轉中磨損破裂導致漏灰的情況，陶瓷環則可額外增加一層保護延遲管壁磨損發生。

2. 迴轉鎢鋼圓盤入料閥/出料閥：

一般常見的入料閥形式為圓頂閥，然而其圓頂蓋及墊圈容易磨損，導致堵料漏灰等問題，使用壽命較短須經常性更換。本案採用圓盤閥作為輸灰桶的入料閥與出料閥。其圓盤材質為鎢鋼，硬度高達HRC≧68。圓盤底下與底座中間設有補償彈簧迫緊圓盤與閥件，能使圓盤在每次開關時自由旋轉，使其均勻磨損，因此使用壽命較長。其中入料閥使用單邊迴轉圓盤，而出料閥則使用雙邊迴轉圓盤。