粉煤灰遠距離無污染輸送技術(shù)

1、粉煤灰遠距離無污染輸送技術(shù)PollufiEneEoiiDistanee Deliver fSAdogy李向陽，李新生，陳志高（國電電力建設(shè)研究所北京100055 ）摘要摘要:要實現(xiàn)粉煤灰的綜合利用,首先需要將粉煤灰從產(chǎn)出源或儲藏源安全可靠地輸送至粉煤灰的綜合利用場所或用 因此粉煤灰的輸送技術(shù)亦是粉煤灰綜合利用技術(shù)的重要環(huán)節(jié)和步驟之一。伴隨著粉煤灰綜合利用技術(shù)的發(fā)展 際生產(chǎn)中也出現(xiàn)了各式各樣的粉煤灰輸送系統(tǒng)。近年來，隨著國家節(jié)水和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，出現(xiàn)了越來越: 粉煤灰遠距離無污染輸送技術(shù)的需求。例如在電力系統(tǒng)，由于干灰的綜合利用用戶（如磚廠等）離粉煤灰的產(chǎn)I 電廠一般較遠，采用常規(guī)的粉煤灰輸

2、送技術(shù)已比較困難，因此如何有效的將粉煤灰遠距離安全可靠的輸送至指; 點的粉煤灰輸送技術(shù)越來越受到電廠和粉煤灰用戶的關(guān)心。本文在對當(dāng)前國內(nèi)外各種粉煤灰輸送技術(shù)分析和 的基礎(chǔ)上，提出了實現(xiàn)粉煤灰長距離、無污染輸送的兩種技術(shù)措施:雙套管氣力輸送技術(shù)和圓管式皮帶輸送系統(tǒng) 對這兩種技術(shù)的技術(shù)特點、適用范圍和實際應(yīng)用情況等進行了分析介紹。研究和開發(fā)粉煤灰長距離無污染輸壬 術(shù),對促進我國粉煤灰綜合利用事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞:粉煤灰；遠距離無污染輸送；雙套管;圓管式皮帶 中圖分類號:TH48文獻標(biāo)識碼:A1引言實現(xiàn)粉煤灰綜合利用的前提,是需要將粉煤灰從 產(chǎn)出地或儲存地輸送到粉煤灰的綜合利用場所，因此

3、粉煤灰輸送系統(tǒng)是實現(xiàn)粉煤灰綜合利用的基本前提。 在粉煤灰綜合利用生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，粉煤灰輸送系統(tǒng)不僅 包括將粉煤灰從粉煤灰的產(chǎn)生源頭（如燃煤鍋爐的除 塵器、煙道集灰斗等）輸送至粉煤灰綜合利用場所的整 套輸送系統(tǒng),同時在粉煤灰綜合利用生產(chǎn)線中,也可能 需要安裝粉煤灰的輸送系統(tǒng)，以實現(xiàn)粉煤灰的儲存、分 選、輸送或分配。因此可以說，粉煤灰輸送技術(shù)同樣也 是實現(xiàn)粉煤灰綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。粉煤灰綜合利用中的粉煤灰輸送技術(shù)，按照粉煤 灰輸送形式分類，大體上可分為濕式輸送和干式輸送 兩大類。濕式輸送亦即水力輸送，是采用水等液態(tài)流 體作為輸送介質(zhì)，與粉煤灰混合成一定濃度實現(xiàn)液固 兩相輸送，這種粉煤灰的輸送方式因

4、為系統(tǒng)簡單，在我 國早期電力行業(yè)的除灰系統(tǒng)得到一些應(yīng)用，隨著近年 來國家對節(jié)水要求的日益嚴(yán)格,這種水力粉煤灰輸送 方式已較少采用,但在粉煤灰漂珠分選等系統(tǒng)中還會 得到應(yīng)用。近年來,隨著國家節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保和資源 綜合再利用政策的提倡和推行，越來越多的電廠對燃 煤鍋爐燃燒所產(chǎn)生的粉煤灰采用了干法輸送技術(shù)。相 對于之前傳統(tǒng)的水力除灰方式，干式除灰技術(shù)具有節(jié) 水、環(huán)保、可解決灰管的結(jié)垢和腐蝕問題、可保持干灰 活性從而有利于灰渣資源的綜合再利用等眾多優(yōu)勢， 因而在火電廠正得到越來越普遍的應(yīng)用,本文也將重 點討論干式粉煤灰輸送技術(shù)。目前，火力發(fā)電廠所采用的大多數(shù)粉煤灰干式 送系統(tǒng)，其輸送距離大都局限在1

5、000m以下。例 械式（埋刮板、螺旋輸送機等）干灰輸送技術(shù),由于: 備本身性能及維護經(jīng)濟性等的限制，其最長單級, 距離大都在100m以下。普通的皮帶輸送機雖然， 距離可比較靈活，但因其屬敞開式輸送，如何實現(xiàn) 物料的封閉和無污染輸送是其需要解決的問題。 廣泛采用的氣力輸送方式中，空氣斜槽、負壓和脈 流等氣力輸灰方式，因受技術(shù)本身機理、設(shè)備規(guī)格: 場布置條件等的約束,其最遠可輸送距離一般在 300米以下。而微正壓氣鎖閥、流態(tài)化倉泵和; 大多數(shù)的正壓濃相系統(tǒng)等,其在實際工程中得到A 的最長輸送距離也一般在1000米以下。隨著近年來我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和對環(huán)保要 日益嚴(yán)格，在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)了越來越多的對

6、粉煤 遠距離（大于1000m）和無污染（封閉）輸送技術(shù) 求。因此,在實際的電廠除灰工程中,越來越多的 了對超長距離粉煤灰輸送技術(shù)的市場需求。目前; 超長距離粉體輸出送的技術(shù)處理，由于現(xiàn)有系統(tǒng) 術(shù)所限，大多是采用多級接力或系統(tǒng)串聯(lián)的方式實 在現(xiàn)場條件受限或征地困難等情況下如何實現(xiàn)長 輸送則比較困難，因此市場需要迫切需要一些遠距 輸送新技術(shù)的出現(xiàn)。為了解決上述問題和適應(yīng)粉 綜合利用市場的需要，本文在對粉煤灰輸送技術(shù)進 研究和開發(fā)的基礎(chǔ)上，提出了兩種實現(xiàn)粉煤灰長距 無污染輸送的新技術(shù)一套管粉煤灰長距離輸:4/2004 粉煤灰 3對這兩種新技術(shù)的原理和特征、試驗測試和工程應(yīng)用利Hamon公司的Flui

7、dstat雙套管系統(tǒng)，在1000米輸送40 40 COAL ASH CHINA 4/2004情況等做簡要介紹。2雙套管氣雙套管除灰技術(shù)是國外八十年代中期興起的一項 正壓濃相輸灰技術(shù)，其主要特點是在輸送管道上部裝 設(shè)有一直徑較小的內(nèi)管，內(nèi)管每隔一定的間距開設(shè)有 一特定的開口。當(dāng)輸送管道中某處發(fā)生物料堵塞時， 堵塞前方的輸送壓力增高而迫使輸送氣流進入內(nèi)管， 進入內(nèi)管的壓縮氣流從堵塞下游的開口以較高的速度 流出，從而對該處堵塞的物料產(chǎn)生擾動和吹通作用（圖1），保證管內(nèi)物料的正常輸送。到現(xiàn)在為止,雙套管氣力輸灰技術(shù)已被德國、意大 利等國的五十多個發(fā)電廠的除灰系統(tǒng)所采用，運行實 踐證實這種除灰方式運行情

8、況良好，在系統(tǒng)可靠性和 技術(shù)先進性等方面與其它除灰方式相比具有明顯的優(yōu) 點，已被大型燃煤火力發(fā)電廠所接受。1992年，我國首次從德國MOeller公司引進雙套管 型氣力除灰系統(tǒng),安裝在浙江嘉興電廠。近十年的運 行考核表明，該系統(tǒng)有以下明顯特點，主要表現(xiàn)在輸送 距離長、輸送速度低、不堵管、出力大、輸送濃度高、系 統(tǒng)能耗和磨損較小,是目前比較先進的氣力除灰方式。作為國家電力公司在電廠除灰領(lǐng)域的技術(shù)支持單 位，從九十年代初期開始,國家電力公司電力建設(shè)研究 所就一直密切注意和跟蹤雙套管除灰技術(shù)的最新發(fā) 展。1999年12月，電力建設(shè)研究所承擔(dān)了國家電力公 司雙套管氣力除灰系統(tǒng)試驗研究重點科研項目，在

9、全國率先開始了對雙套管技術(shù)的系統(tǒng)和專門研究。到 目前為止，電建所已完全掌握了雙套管除灰系統(tǒng)的核 心技術(shù)和設(shè)計計算方法。2002年5月，國家電力公司 在北京主持召開了技術(shù)鑒定會,鑒定意見為：“本項研 究成果立足自主開發(fā)，適合國情，具有節(jié)水、節(jié)能、綜合 利用及環(huán)保效果顯著的特點，達到國際先進水平，具有 很大的推廣使用價值”。同時，作為目前國內(nèi)唯一一家全面掌握該項技術(shù) 的設(shè)計和制造單位，國電電力建設(shè)研究所也十分注意 雙套管除灰技術(shù)的實際應(yīng)用，到目前為止已承擔(dān)或完 成了秦皇島電廠2 X300MW機組、聊城電廠1 X600MW 機組、徐州電廠1 X135MW機組等20余家電廠的雙套 管除灰系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)

10、備供貨、安裝和調(diào)試工作，其技 術(shù)先進性和運行可靠性已得到用戶的一致認可。雙套管紊流密相氣力輸送系統(tǒng)因其管道結(jié)構(gòu)上的 特殊性，從輸送機理上巧妙解決了輸送過程的堵管問 距離時系統(tǒng)出力仍可達到100t/ h。德國Miller公司在 我國嘉興電廠2 X300MW機組的雙套管除灰系統(tǒng)，其 電除塵到灰?guī)斓膸缀尉嚯x為1100米，垂直爬高30米， 帶有10個90度彎頭，整套系統(tǒng)于1994年投運，至今 已安全運行了七、八年。此外，Moller公司正在為波蘭 某電廠設(shè)計安裝一套輸送距離為2800米的雙套管氣 力除灰系統(tǒng),系統(tǒng)設(shè)計為一級輸送，出力30t/ h。雙套 管氣力輸送系統(tǒng)適合于長距離輸送、不易堵管等優(yōu)點 正

11、得到越來越多實踐的驗證。圖1雙套管氣力除灰系統(tǒng)管道示意圖2. 1雙套管長距離氣力輸送試驗國電電力建設(shè)研究 所依托其在火電廠除灰渣領(lǐng)域雄厚的專業(yè)實力，近年來已在國內(nèi)火電廠干灰輸送技 術(shù)領(lǐng)域取得了領(lǐng)先地位。目前,針對粉煤灰綜合利用 對干灰輸送技術(shù)的新要求，國電電力建設(shè)研究所已將 其氣力除灰技術(shù)研究和發(fā)展的重點定位在粉煤灰超長 距離氣力輸送技術(shù)的開發(fā)上，并且投入人力物力進行 了大量的試驗和研究工作。2002年5月，國電電力建設(shè)研究所在其試驗基地 建成了全國規(guī)模最大、輸送距離最長的輸送試驗研究 中心，該中心擁有輸送距離長達3500米的雙套管氣力 輸送試驗系統(tǒng)和輸送距離長達600多米的脈沖栓流、 正壓流

12、化倉泵和負壓氣力輸達等目前集中主流的氣力 輸送試驗系統(tǒng)，是國內(nèi)目前試驗距離最長的氣力輸送 試驗基地。該套當(dāng)量長度為3500米的雙套管氣力輸 送試驗系統(tǒng)，管道變徑5次、垂直爬高15米，擁有3臺 壓力輸送器和先進的溫度、壓力、流量等檢測儀表和自 動控制系統(tǒng),可為用戶提供實際運行演示、委托試驗和 現(xiàn)場實際運行試驗等。該套雙套管輸送系統(tǒng)完全按照 1 ：1的工業(yè)性規(guī)模安裝和運行，是目前世界上輸送距 離最長的氣力輸送試驗管線，迄今已成功運行半年。序號項目名稱參數(shù)1輸送距離3500 米2試驗管線輸DN100/ 125/ 150/ 200/ 2503送器數(shù)量輸34送器容積空2. 6m35壓機數(shù)量空26壓機參數(shù)

13、灰0. 7Mpa ,20m3/ min7庫容積15m3通過在試驗臺上進行的大量中長距離氣力輸送試 驗，國電電力建設(shè)研究所已掌握了雙套管系統(tǒng)適用于 長距離氣力輸送的基本原理和一些關(guān)鍵技術(shù),為進行 雙套管超長距離氣力輸送研究打下了一定的基礎(chǔ)。在 試驗過程中，國電電力建設(shè)研究通過對雙套管進行超 長距離氣力輸送中出現(xiàn)的關(guān)鍵問題進行研究、分析和 試驗的基礎(chǔ)上，提出了管道變徑擴容降速和中間增壓 放氣等概念，并進行了長距離氣力輸送時雙套管管道 配置的變徑設(shè)計計算方法和中間增壓放氣裝置等關(guān)鍵 技術(shù)的研制和開發(fā)。目前，國電電力建設(shè)研究所已掌 握了輸送距離4公里之內(nèi)氣力輸送工業(yè)系統(tǒng)成熟的設(shè) 計和計算技術(shù)。2雙套管

14、長距離氣力輸送技術(shù)的工程應(yīng)用電建所 擁有一批高水平的氣力輸送專業(yè)科研和工程技術(shù)人員，是中國機械工程學(xué)會管道物料輸送專委 會理事單位，在國內(nèi)外氣力輸送領(lǐng)域具有一定的影響， 具備對超長距離氣力輸送進行設(shè)計和施工的理論水平 和工程經(jīng)驗。目前，國電電力建設(shè)研究所在長距離氣 力輸送技術(shù)的工業(yè)性應(yīng)用方面已走在國際前沿。依靠 其專有的雙套管技術(shù)和大型的氣力輸送試驗研究中 心，目前已掌握了輸送距離4公里左右氣力輸送工業(yè) 系統(tǒng)成熟的設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計或安裝任務(wù)，積累了豐富 的雙套管工程設(shè)計和調(diào)試經(jīng)驗。下面將國電電力建設(shè) 研究所在長距離粉煤灰氣力輸送技術(shù)的工程應(yīng)用情況 舉例作一簡單介紹。江蘇諫壁電廠1800m干灰輸送

15、系統(tǒng)江蘇諫壁電廠7 #10 #爐為300MW燃煤鍋爐， 現(xiàn)有除灰系統(tǒng)為鏈?zhǔn)郊小D大倉泵系統(tǒng)，2003年7 月，國電電力建設(shè)研究所承擔(dān)了對其I電場干灰輸送 系統(tǒng)改造工程，系統(tǒng)設(shè)計出力為48t/ h，輸送距離為 1800m(當(dāng)量長度)，該工程為目前國內(nèi)輸送距離最長 的干灰系統(tǒng)，目前已完成工程調(diào)試。同時,國電電力建設(shè)研究所目前正在為用戶提供 若干個超長距離氣力輸送系統(tǒng)的前期初步技術(shù)設(shè)計方 案(表2)。序號用戶名稱輸送距離輸送出力1河北某電廠4公里80t/ h2四川某電廠3. 5公里52t/ h3江蘇某電廠3公里80t/ h4一云南某電廠5公里200t/ h3圓管式皮帶輸送機管式皮帶輸送機是近二十

16、年來新興的物料輸送技 術(shù)，在眾多行業(yè)被廣泛采用，主要用于輸送常溫散裝物 料，如煤、礦石、糧食、灰渣等散裝物料。管式皮帶輸送 機是由呈六邊形布置的輥子強制膠帶裹成邊緣互相搭 接成的圓管皮帶來輸送物料的一種新型帶式 輸送機 (圖3)。該機相對于普通皮帶機的主要優(yōu)點有：(1)實現(xiàn)長距離、大容量的輸送。最長的輸送距離 可以達到5. 5公里，輸送能力可同普通皮帶機相當(dāng)?？梢圆皇墉h(huán)境、空間的限制，適用于各種復(fù)雜 地形，且設(shè)備爬坡輸送能力大于普通皮帶機。輸送線 可以沿空間曲線輸送靈活布置，因此可以使用一條圓 管帶式輸送機代替幾條普通帶式輸送機，降低了工程 造價，減少了工程的維護費用。采用封閉式輸送形式，無溢

17、出物料，對環(huán)境污 染小。運行安全,能耗低，皮帶磨損小，設(shè)備備件要求 低，設(shè)備的整體運行成本小。設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)簡單，不用設(shè)置中轉(zhuǎn)點及初塵設(shè) 備,設(shè)備投資小,對于長距離物料的輸送尤為有利。提高了輸送機的傾角。物料被包在輸送帶中 輸送,這樣增加了物料與輸送帶內(nèi)表面之間的相互磨 擦,因而可提高帶式輸送機的傾角,縮短了整機的長 度，降低了成本和基建費用。圖2圓管式皮帶輸送機原理示意圖圓管式皮帶輸送機系列產(chǎn)品適用于各種復(fù)雜地形 條件下輸送密度為0250kg/ m的各種散裝物料，采用 普通管狀膠帶工作環(huán)境溫度的使用范圍-2540 C; 對具有耐熱、耐寒、防水、防腐、防暴、阻燃等條件要求， 工作環(huán)境溫度的使用范

18、圍-35 C+200 C。該產(chǎn)品 可廣泛應(yīng)用于電力、建材、化工、礦山、冶金、碼頭、港4/ 2004粉煤灰 413. 1圓管式皮帶輸送技術(shù)的應(yīng)用圓管帶式輸送機雖 言，由于其結(jié)構(gòu)上的特殊性，采用管式輸送設(shè)備可以完 然問世才短短30多年時間，但全替代原有普通的輸煤棧橋的作用，另外由于管式皮由于管式皮帶設(shè)備能適用于遠距離、無污染輸送各種帶設(shè)備較輕，電廠輸煤系統(tǒng)的土建安裝及支架的鋼結(jié) 散裝物料，因此該產(chǎn)品在電力、建材化工、礦山、冶金、構(gòu)的成本費用都會大大降低，特別是在輸送距離500 碼頭、港口、煤炭糧食等行業(yè)物料輸送系統(tǒng)得到了廣泛 米以上的工程項目，優(yōu)勢就更加明顯。應(yīng)用，目前全世界安裝、在運行的圓管帶式

19、輸送設(shè)備就除了可實現(xiàn)遠距離粉體物料輸送外，圓管帶式輸輸送灰渣系統(tǒng)（圖3）。圖3我國廣東珠海電廠管式皮帶輸送灰渣系統(tǒng)超過了 3000條之多，有數(shù)十個專門從事圓管帶式輸送送機的另外一個重要特點，就是可以實現(xiàn)無污染的密 的公司，如南非的BATEMAN物料輸送公司、德國閉輸送。輸送物料被包圍在圓狀膠帶內(nèi)輸送，因此物 KOCH公司等，其中僅日本國內(nèi)就有1000條以上的圓 料不會散落及飛揚；反之，物料也不會因刮風(fēng)、下雨而 管帶式輸送設(shè)備在運行；我國從八十年代末期開始引 受外部環(huán)境的影響。這樣即避免了因物料的撒落而污 進管式皮帶技術(shù)，到目前為止我國已有10條左右的管染環(huán)境，也避免了外部環(huán)境對物料的污染，由此

20、產(chǎn)生的 式皮帶設(shè)備。其中比較典型的為珠海電廠圓管式皮帶 環(huán)保效益相當(dāng)顯著。同時，由于圓管帶式輸送機的膠 帶被六只托輥強制卷成圓管狀,無輸送帶跑偏的情況， 管帶機可實現(xiàn)立體螺旋狀彎曲布置，一條管狀帶式輸 送機取代一個由多條普通膠帶機組成的輸送系統(tǒng)?？?節(jié)省土建（轉(zhuǎn)運站）、設(shè)備投資（減少驅(qū)動裝置數(shù)量），并 減少故障點及設(shè)備維護和運行費用；管狀帶式輸送機 自帶走廊和防止了雨水對物料的影響，因此在選用管 狀帶式輸送機后可不再建棧橋，節(jié)省了棧橋費用；輸送 帶形成圓管狀而增大了物料與膠帶間的磨擦系數(shù)，輸送灰渣系統(tǒng)（圖3）。圖3我國廣東珠海電廠管式皮帶輸送灰渣系統(tǒng)目前國際上管式皮帶輸送工程最長的輸送長度為機的輸送長度，節(jié)省了空間位置和降低了設(shè)備成本，可 5.5公里（委內(nèi)瑞拉）;最大輸送圓管半徑為850mm（日實現(xiàn)大傾角（提升）輸送;管帶機的上、下分支包裹形成 本），最大輸送當(dāng)量為6000t/ h （日本）。管式皮帶