浅谈大型燃煤发电机组正压气力输灰系统优化运行

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【摘 要】对正压气力输灰系统实际运行中出现的堵管、磨损和如何降低输灰耗气量问题，对该系统调试和优化运行经验进行分析及比较。

【关键词】气力输送；煤灰；密相气力输送；仓泵；沉降灰；粉煤灰；双套管

0.前言

气力输送是指在输送管道内借助压缩空气储能将物料按设计线路送至最终目的地的输送方式。其优点是输送效率高、设备构造简单、维护管理方便、易于实现自动化和有利于环境保护等。所谓正压气力输灰系统通常气源设在系统前端，当被输送物料（煤灰）抵达输送目的地后，物料在分离器或贮仓中分离并通过卸料装置卸出，压送的空气则经除尘器净化后排入大气。由于其适于长距离、大容量输送，国内已在许多大型燃煤发电机组（600MW、300MW）输灰系统设计过程中首选采用。在运行过程中，由于煤质偏离设计值、机组变工况运行较频繁、除尘器未正常投运以及输灰控制系统缺乏运行优化等原因，现阶段，输灰系统堵管和输灰管线磨损等问题较为常见。

1.应用实例

某机组每台炉配置一套输灰系统，系统正压浓相气力除灰技术，设计为一级输送系统，采用MD泵、AV泵将电除尘器的灰直接输送到终端灰库。

1.1 存在问题

对系统进行空负荷调试和带负荷调试。输灰系统首次投运，为防止粘结性冷灰堵管，调试中缩短各电场落灰周期，以便先将冷灰送走。具体措施为：循环时间，120s；落灰时间6～10s。输送刚开始时，#3、#4、#5电场堵管；#1电场输送沉降灰十分困难。通过参数调整，维持输灰#3电场运行。#1电场采取输灰管线割管，分段吹通后连接的方式，#1电场168h试运后期输送正常，但排堵阀由于磨损严重，进行数次更换。

1.2 改进措施

（1）输灰一电场入口输送供气管路增设旁路，以备输送粗灰过程中必要时增大输送气源流量，增强输送介质机械携带能力。

（2）输灰一电场输送管路水平段采用补气措施，以便推动各级料栓前移。

（3）输灰一电场在各MD泵入口补偿器上方增设事故放灰管。增设气化风，缓解落灰问题。通过优化调整，在满足输送出力的前提下，提高循环时间，降低电耗，节约用气量。输送压力曲线良好，未出现高压力点，各输送周期运行稳定。

1.3堵管

（1）粘附堵管：原因主要是煤灰含水或管内存在异物，针对此类问题，用进行灰斗加热除湿和防止煤灰板并对锅炉本体吹灰方式和时间进行控制，以免煤灰含水份量大。

（2）管径、管程与输送管线布置：煤灰输送系统管线通常设计长度为200m～300m，如果长度过长需增设中间仓；管线布置尽可能减少弯头数量，煤灰送至终端灰库输送高度一般为20m～30m，高差不超过20m。

（3）堵塞临界流速：正压气力输送系统基本采用压差与料栓输送方式相结合，正常工况下，大部分煤灰被输送介质带走，少部分由于重力作用慢慢沉降在管道底部，当输送控制参数整定较好时，输灰系统维持着良好的动态平衡。如果一旦平衡打破，当沉降的灰分数量过多时，一次输送带不走这么多物料，就造成管道堵塞。使物料能够悬浮在管道中的最低输送介质流速称为煤灰的堵塞临界流速（Vt）。在此速度下，煤灰所受的重力、浮力以及输送介质对煤灰的作用力达到平衡。Vt经验公式：

Vt=Kds（0.1744/μρ0）1/3（gρs）2/3

式中：ds—输送物料粒径；

μ—输送介质粘度系数；

ρ0—输送工况下空气密度，ρ0=0.00348p/（273+t）；

p、t—输送压力，输送温度；

K—安全裕度系数。

（4）双套管紊流气力除灰输送系统：双套管紊流气力除灰输送系统工艺流程和设备组成与常规正压气力除灰系统基本相同，不同之处是输送管道采用双套管特殊结构，使输送空气保持连续紊流。该系统设计在输料管的上部装有一直径较小的内管，内管每隔一定间距开设有一定的开口。当输料管中某处发生物料堵塞时，堵塞后方输送压力增高而迫使气流进入内管，进入内管的压缩空气从堵塞处及下游的开口以较高流速流出，从而对该处堵塞的煤灰产生扰动作用，直至吹通堵塞管段，保证管内物料正常输送。

2.磨损问题和处理

（1）刮削。颗粒以一定角度冲击材料之后，以其动能来刮削材料。此类磨损主要取决于介质流速大小与管道内壁表面粗糙度。

（2）压削。颗粒以近乎垂直的角度冲击材料（多发生于弯头、异径管）。此类磨损主要取决于颗粒自身特性与管材。一般来讲，灰中SiO2越高其硬度越大。灰的硬度越高，输送过程中管道磨损越大。管道介质流速管道磨损量大致与管道内灰颗粒冲击管壁的速度的三次方成正比，因而管道内流速变化对磨损量影响较大。

（3）通常采用降低物料流速和输料管增加金属材料耐磨性两种方法。输料管的材质和金属组织、硬度、表面加工情况、管径、配管方式及形状等决定管道磨损状况。输料管表面上的磨损并不是均匀的，首先在局部发生，然后逐步发展在表面可以画出不规则的等高线，正如在路面上产生局部的坑洼一样。磨损的部位由于材料的缺陷或粒子的磨擦和撞击产生伤痕，有关资料表明磨损在气流以20°～30°的角度碰撞时最为严重垂直碰撞时反而减小。因为磨损是由于灰粒与壁面摩擦或碰撞产生的，所以灰粒越大，速度越大亦即摩擦或碰撞的能量越大，则磨损越严重。直管段磨损相对较轻，故较少采取防磨措施。为了延长输送管道的使用寿命，可将管子旋转180°继续使用。弯管磨损比直管要严重得多，对于弯管仅靠增大其弯曲半径不能完全解决磨损问题。即使对同一种输送物料和相同管材的输料管，由于输送条件不同，磨损程度也不同。故应针对不同的输送物料和不同输送条件采用相应的防磨、耐磨技术措施。

增加金属材料耐磨性，现阶段主要是内衬防磨材料或喷涂防磨涂料：（1）管件的防磨结构设计a、活肘板的防磨弯头。b、梯形衬板防磨弯头将弯头肘部内壁铸成梯形结构，可使物料与弯头垂直撞击，变划痕磨损为撞击磨损，避开划损最为严重的20°～30°的碰撞角，从而可以延长弯头的使用寿命。c、矩形截面防磨弯头可使物料分散撞击肘板表面，并使用在管壁外侧衬有耐磨材料制成的衬板，且采用可更换结构。该结构弯头使用寿命较长，而且制造、更换方便。（2）耐磨管材：工作压力、工作温度和耐磨蚀性是选择气力除灰管道材料的主要依据。

3.陡河发电厂干除灰系统现状分析

陡河发电厂#3-#8炉干除灰系统，采用英国克莱德厂家，根据实际情况设计完成，设计为一级输送系统，采用MD泵、AV泵将电除尘器的灰直接输送到终端灰库。

3.1存在的问题

干除灰系统自投入运行以来存在很多问题，堵管现象时有发生：

（1）由于煤质变化频繁，经常燃烧高灰分煤质，致使粉煤灰比重较大，长期少量沉积，最终堵塞输灰管道。

（2）参数调整不及时。没有根据煤种的变化适时进行参数调整、分析。

（3）经常输灰不畅，甚至输灰不动，导致干除灰系统无法正常投入运行。

3.2采取措施

（1）加强参数调整，密切注意煤质变化，结合曲线判断参数调整。

（2）增设辅助输送气。在输灰管道沿线增设辅助输送气，增强管道内介质的输送能力与流动性。

【参考文献】

[1]林先杏.气力输灰系统应用及问题分析[J].华中电力，2002，15（3）：52-53，55.

[2]陈义东.气力输送过程中物料性能的比较[J].节能技术，2005，（05）.

[3]徐奇焕.正压浓相气力输灰系统及功能分析[J].华中电力，2001，14（3）.