淺談大型燃煤發電機組正壓氣力輸灰系統優化運行

【摘 要】對正壓氣力輸灰系統實際運行中出現的堵管、磨損和如何降低輸灰耗氣量問題，對該系統調試和優化運行經驗進行分析及比較。

【關鍵詞】氣力輸送；煤灰；密相氣力輸送；倉泵；沉降灰；粉煤灰；雙套管

0.前言

氣力輸送是指在輸送管道內借助壓縮空氣儲能將物料按設計線路送至最終目的地的輸送方式。其優點是輸送效率高、設備構造簡單、維護管理方便、易于實現自動化和有利于環境保護等。所謂正壓氣力輸灰系統通常氣源設在系統前端，當被輸送物料（煤灰）抵達輸送目的地后，物料在分離器或貯倉中分離并通過卸料裝置卸出，壓送的空氣則經除塵器凈化后排入大氣。由于其適于長距離、大容量輸送，國內已在許多大型燃煤發電機組（600MW、300MW）輸灰系統設計過程中首選采用。在運行過程中，由于煤質偏離設計值、機組變工況運行較頻繁、除塵器未正常投運以及輸灰控制系統缺乏運行優化等原因，現階段，輸灰系統堵管和輸灰管線磨損等問題較為常見。

1.應用實例

某機組每臺爐配置一套輸灰系統，系統正壓濃相氣力除灰技術，設計為一級輸送系統，采用MD泵、AV泵將電除塵器的灰直接輸送到終端灰庫。

1.1 存在問題

對系統進行空負荷調試和帶負荷調試。輸灰系統首次投運，為防止粘結性冷灰堵管，調試中縮短各電場落灰周期，以便先將冷灰送走。具體措施為：循環時間，120s；落灰時間6～10s。輸送剛開始時，#3、#4、#5電場堵管；#1電場輸送沉降灰十分困難。通過參數調整，維持輸灰#3電場運行。#1電場采取輸灰管線割管，分段吹通后連接的方式，#1電場168h試運后期輸送正常，但排堵閥由于磨損嚴重，進行數次更換。

1.2 改進措施

（1）輸灰一電場入口輸送供氣管路增設旁路，以備輸送粗灰過程中必要時增大輸送氣源流量，增強輸送介質機械攜帶能力。

（2）輸灰一電場輸送管路水平段采用補氣措施，以便推動各級料栓前移。

（3）輸灰一電場在各MD泵入口補償器上方增設事故放灰管。增設氣化風，緩解落灰問題。通過優化調整，在滿足輸送出力的前提下，提高循環時間，降低電耗，節約用氣量。輸送壓力曲線良好，未出現高壓力點，各輸送周期運行穩定。

1.3堵管

（1）粘附堵管：原因主要是煤灰含水或管內存在異物，針對此類問題，用進行灰斗加熱除濕和防止煤灰板并對鍋爐本體吹灰方式和時間進行控制，以免煤灰含水份量大。

（2）管徑、管程與輸送管線布置：煤灰輸送系統管線通常設計長度為200m～300m，如果長度過長需增設中間倉；管線布置盡可能減少彎頭數量，煤灰送至終端灰庫輸送高度一般為20m～30m，高差不超過20m。

（3）堵塞臨界流速：正壓氣力輸送系統基本采用壓差與料栓輸送方式相結合，正常工況下，大部分煤灰被輸送介質帶走，少部分由于重力作用慢慢沉降在管道底部，當輸送控制參數整定較好時，輸灰系統維持著良好的動態平衡。如果一旦平衡打破，當沉降的灰分數量過多時，一次輸送帶不走這么多物料，就造成管道堵塞。使物料能夠懸浮在管道中的最低輸送介質流速稱為煤灰的堵塞臨界流速（Vt）。在此速度下，煤灰所受的重力、浮力以及輸送介質對煤灰的作用力達到平衡。Vt經驗公式：

Vt=Kds（0.1744/μρ0）1/3（gρs）2/3

式中：ds—輸送物料粒徑；

μ—輸送介質粘度系數；

ρ0—輸送工況下空氣密度，ρ0=0.00348p/（273+t）；

p、t—輸送壓力，輸送溫度；

K—安全裕度系數。

（4）雙套管紊流氣力除灰輸送系統：雙套管紊流氣力除灰輸送系統工藝流程和設備組成與常規正壓氣力除灰系統基本相同，不同之處是輸送管道采用雙套管特殊結構，使輸送空氣保持連續紊流。該系統設計在輸料管的上部裝有一直徑較小的內管，內管每隔一定間距開設有一定的開口。當輸料管中某處發生物料堵塞時，堵塞后方輸送壓力增高而迫使氣流進入內管，進入內管的壓縮空氣從堵塞處及下游的開口以較高流速流出，從而對該處堵塞的煤灰產生擾動作用，直至吹通堵塞管段，保證管內物料正常輸送。

2.磨損問題和處理

（1）刮削。顆粒以一定角度沖擊材料之后，以其動能來刮削材料。此類磨損主要取決于介質流速大小與管道內壁表面粗糙度。

（2）壓削。顆粒以近乎垂直的角度沖擊材料（多發生于彎頭、異徑管）。此類磨損主要取決于顆粒自身特性與管材。一般來講，灰中SiO2越高其硬度越大。灰的硬度越高，輸送過程中管道磨損越大。管道介質流速管道磨損量大致與管道內灰顆粒沖擊管壁的速度的三次方成正比，因而管道內流速變化對磨損量影響較大。

（3）通常采用降低物料流速和輸料管增加金屬材料耐磨性兩種方法。輸料管的材質和金屬組織、硬度、表面加工情況、管徑、配管方式及形狀等決定管道磨損狀況。輸料管表面上的磨損并不是均勻的，首先在局部發生，然后逐步發展在表面可以畫出不規則的等高線，正如在路面上產生局部的坑洼一樣。磨損的部位由于材料的缺陷或粒子的磨擦和撞擊產生傷痕，有關資料表明磨損在氣流以20°～30°的角度碰撞時最為嚴重垂直碰撞時反而減小。因為磨損是由于灰粒與壁面摩擦或碰撞產生的，所以灰粒越大，速度越大亦即摩擦或碰撞的能量越大，則磨損越嚴重。直管段磨損相對較輕，故較少采取防磨措施。為了延長輸送管道的使用壽命，可將管子旋轉180°繼續使用。彎管磨損比直管要嚴重得多，對于彎管僅靠增大其彎曲半徑不能完全解決磨損問題。即使對同一種輸送物料和相同管材的輸料管，由于輸送條件不同，磨損程度也不同。故應針對不同的輸送物料和不同輸送條件采用相應的防磨、耐磨技術措施。

增加金屬材料耐磨性，現階段主要是內襯防磨材料或噴涂防磨涂料：（1）管件的防磨結構設計a、活肘板的防磨彎頭。b、梯形襯板防磨彎頭將彎頭肘部內壁鑄成梯形結構，可使物料與彎頭垂直撞擊，變劃痕磨損為撞擊磨損，避開劃損最為嚴重的20°～30°的碰撞角，從而可以延長彎頭的使用壽命。c、矩形截面防磨彎頭可使物料分散撞擊肘板表面，并使用在管壁外側襯有耐磨材料制成的襯板，且采用可更換結構。該結構彎頭使用壽命較長，而且制造、更換方便。（2）耐磨管材：工作壓力、工作溫度和耐磨蝕性是選擇氣力除灰管道材料的主要依據。

3.陡河發電廠干除灰系統現狀分析

陡河發電廠#3-#8爐干除灰系統，采用英國克萊德廠家，根據實際情況設計完成，設計為一級輸送系統，采用MD泵、AV泵將電除塵器的灰直接輸送到終端灰庫。

3.1存在的問題

干除灰系統自投入運行以來存在很多問題，堵管現象時有發生：

（1）由于煤質變化頻繁，經常燃燒高灰分煤質，致使粉煤灰比重較大，長期少量沉積，最終堵塞輸灰管道。

（2）參數調整不及時。沒有根據煤種的變化適時進行參數調整、分析。

（3）經常輸灰不暢，甚至輸灰不動，導致干除灰系統無法正常投入運行。

3.2采取措施

（1）加強參數調整，密切注意煤質變化，結合曲線判斷參數調整。

（2）增設輔助輸送氣。在輸灰管道沿線增設輔助輸送氣，增強管道內介質的輸送能力與流動性。

【參考文獻】

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