一種高效安全節(jié)能的輸灰系統(tǒng)應用研究

摘

要：某電廠4號鍋爐輸灰系統(tǒng)自投運以來存在以下幾方面問題：輸灰系統(tǒng)用氣量大，輸灰管道內介質流速高，輸灰管路磨損嚴重，降低了管道使用壽命，尤其彎頭處磨損最為明顯；管路磨損泄漏增加了設備維護量，現(xiàn)場環(huán)境污染嚴重；輸灰系統(tǒng)用氣量大，每年損耗大量的輸送用氣，增加了空壓機運行臺數(shù)，機組廠用耗電量高；壓縮空氣用氣量大，使進入輸灰系統(tǒng)內的水蒸氣量加大，導致輸灰管路板結，輸灰不暢，嚴重時機組被迫降負荷運行，需進行事故放灰，造成現(xiàn)場揚塵，增加二次處理費用；輸灰系統(tǒng)泄漏量及水蒸氣含量大，降低細灰品質，增加運輸費用等。為此，某電廠對原輸灰系統(tǒng)進行了改造，采用了新的先導式輸灰方式，解決了以上傳統(tǒng)輸灰系統(tǒng)的諸多問題。關鍵詞：先導式輸灰系統(tǒng)；改造；節(jié)能；堵管1

原輸灰系統(tǒng)概況某電廠4號鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造，該鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、自然循環(huán)汽包鍋爐，鍋爐采用全鋼構架及懸吊結構。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配套的磨煤機是長春發(fā)電設備總廠配供的MPS212HP-II型中速磨煤機，1臺鍋爐配5臺磨煤機，燃燒煤種時，4臺運行，1臺備用，每臺磨煤機帶一層燃燒器。電除塵器共設置4個電場，每個電場分別有4個倉泵，灰斗區(qū)至灰?guī)熳钸h水平距離約為220m，輸灰空壓機共4臺全部運行。

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系統(tǒng)改造概況輸灰系統(tǒng)改造采用先導式、自動成栓式治堵防磨滿管輸送系統(tǒng)，將其安裝在原輸灰系統(tǒng)上。設計調整的部分在原設計基礎上進行，接入或容納于原設計系統(tǒng)。設備設計需要考慮投資少、改動少、工期短、壽命長、免維護、遠距離、不堵管、降磨損、指標優(yōu)等因素。某電廠4號爐改造范圍為所有灰斗出料閥及倉泵進料閥（包含倉泵進料閥）至灰?guī)烨袚Q閥處范圍內的管道設備，主要包括以下部分：（1）電場輸灰及主管路先導式自動成栓設備及伴氣系統(tǒng)設備安裝；（2）電場輸灰先導式自動成栓設備及伴氣系統(tǒng)設備安裝。

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氣力輸灰介紹3.1

傳統(tǒng)氣力輸灰氣力輸送是一種利用有壓管流輸送粉粒狀物體的輸送技術，具有生產率高、結構簡單、可升可降、操作方便、長距離輸送不受地域影響的特點，而且在輸送過程中可以進行匯合、分流、混合、粉碎、分級、干燥、冷卻除塵等工藝操作，過程封閉，既能保證物品不受潮、受污損或混入異物，又能滿足環(huán)境保護要求。氣力輸灰的形式分為濃相、稀相、正壓、微正壓、負壓等多種形式。目前來說，國內使用較多的是濃相氣力輸灰。在濃相氣力輸灰系統(tǒng)中，堵管、遠距離、磨損三者之間是相互制約、相互矛盾的。為了解決堵管問題，只有增加系統(tǒng)的用氣量，增加系統(tǒng)磨損；反之，系統(tǒng)容易堵管，一旦發(fā)生堵管，若處理不及時，容易發(fā)生惡性循環(huán)，從而造成一系列嚴重后果，例如除塵器放灰、機組降負荷、除塵器跳閘等。傳統(tǒng)濃相氣力輸送控制過程主要分為4個階段，即進料階段、流化階段、輸送階段和吹掃階段。3.2

先導式輸灰3.2.1

先導式輸灰特點3.2.1.1

永不堵管先導式輸灰可提高輸灰系統(tǒng)的輸送效率，由于消除了堵管現(xiàn)象，相應節(jié)省了處理堵管是時間，一定程度上保證了系統(tǒng)的長時間連續(xù)運行，使輸灰系統(tǒng)進入良性循環(huán)狀態(tài)。同時，可適應任何粉體物料的輸送，安裝自動成栓閥后，系統(tǒng)永遠不會發(fā)生堵管問題，且可靠性非常高。3.2.1.2

遠距離輸送目前在國內外眾多輸送設備廠家中，唯一可以真正實現(xiàn)遠距離（2000m以上）且穩(wěn)定運行的只有新型栓塞輸送系統(tǒng)。當輸送距離超過800m時，常規(guī)輸送系統(tǒng)必須通過合理的配氣、控制等進行調節(jié)，此時只能降低系統(tǒng)的灰氣比；當輸送距離超過1200m時，常規(guī)輸送系統(tǒng)必須增加管路增壓器，以對管道內的物料進行二次流化，防止氣灰分層，進一步降低灰氣比，增加系統(tǒng)流速，增加管道磨損。3.2.1.3

低能耗、效率高常規(guī)輸送系統(tǒng)的輸送分為4個過程，進料、加壓流化、輸送、管道吹掃。先導式輸灰系統(tǒng)只有3個過程，進料、加壓流化、輸送，省略了管道吹掃。管道吹掃過程有以下幾個特點：流速高、灰氣比小、浪費大量壓縮空氣。先導式輸灰系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有物料的滿管輸送，流速低，倉泵里面沒有灰時就可停止輸送，在管道內的物料不會影響下一個過程的輸送，不會堵管。同等輸灰管徑的先導式輸灰系統(tǒng)輸送量是常規(guī)輸送系統(tǒng)的一倍以上，同等的系統(tǒng)配置，使用先導式輸灰系統(tǒng)后，輸送能力可提高一倍以上。本系統(tǒng)的用氣量單獨安裝了流量計進行計數(shù)（就地式），對系統(tǒng)用氣量進行考核，改造前先安裝流量計，對原系統(tǒng)用氣量進行計量，確認用氣量結果后，再對改造后的用氣量進行計量，前后對比節(jié)氣量效果達到50%～70%。3.2.1.4

磨損小先導式輸灰系統(tǒng)因為是滿管輸送，所以輸送流速低，流速和磨損成正比，對管道彎頭等的磨損比常規(guī)輸送系統(tǒng)低很多。輸送流速平均不超過5m/s，灰?guī)於瞬怀^8m/s。輸灰設備、管道材質同樣的情況下，先導式輸灰系統(tǒng)的使用壽命是傳統(tǒng)輸灰系統(tǒng)的2～3倍。3.2.1.5

配置簡單系統(tǒng)配置相當簡單，沒有繁瑣的控制，沒有繁瑣的配氣，倉泵只有主進氣一個進氣點，所有的倉泵流化、一次氣、二次氣都不需要，減少了系統(tǒng)的故障點、控制點?？傊?，先導式輸灰系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不堵管，磨損小，輸送效率高，無故障運行，用氣量小。3.2.2

先導式輸灰原理（1）裝料時間：裝料時間一般有兩種控制方式，一種是時間，另一種是料位信號。先導式系統(tǒng)最好達到料位信號最佳，讓倉泵盡可能多裝料，一次輸送量越多越好。（2）只保留一個主進氣，因為倉泵內滿料，使倉泵迅速升壓，以啟動栓塞系統(tǒng)工作。（3）栓塞系統(tǒng)被啟動后，先導式系統(tǒng)觸發(fā)，啟動介質流動方向的一個栓塞閥自動啟動。（4）布置在輸灰管道上的栓塞閥開啟壓力各不相同，根據輸送現(xiàn)場情況進行調節(jié)，可實現(xiàn)點進氣，哪里堵管哪里進氣，不堵管的地方不進氣，以達到最佳輸送效率。（5）本系統(tǒng)的工作原理好比接力賽，前一個成栓閥負責把輸送介質傳遞給后面一個成栓閥，通過先導式輸灰系統(tǒng)工作原理（圖1）可知，先導式輸灰系統(tǒng)的作用猶如一個推車，進行推拉模式，更有利于輸送，且輸送要求氣源壓力更低，好比汽車，原來二驅，加入先導系統(tǒng)后成了四驅。先導式輸灰系統(tǒng)現(xiàn)場安裝如圖2所示。4

應用效果及結果分析為了解決輸灰系統(tǒng)經常出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象的問題，保證鍋爐深度摻燒安全，某廠4號爐對輸灰系統(tǒng)進行了改造，使用了先導式輸灰系統(tǒng)。4.1

改造前情況改造前，在4號爐倉泵間輸灰用壓縮空氣母管某一處上加裝流量計進行計量，由維護人員和廠家每天統(tǒng)計耗氣量，在DCS上統(tǒng)一調取入爐煤量，化驗室出具煤化驗報告。流量計為2019年7月30日17：00安裝完成，8月3日08：00開始計量，改造前系統(tǒng)為雙套管形式，瞬間流量為7358.90Nm3/h，如圖3所示。4.2

改造后情況輸灰系統(tǒng)投運為2019年9月22日08：30，將其投運到原母管流量計（圖4）上。改造后使用原流量計計量，正常滿泵輸送瞬時流量為1000Nm3/h，兩條管道同時輸送，輸灰結束時最大流量為2048Nm3/h，因現(xiàn)場倉泵無高料位報警功能，灰斗無連續(xù)料位計，為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，不論負荷大小，均按照機組最大負荷運行頻次調整（一電場6次/h、二電場2次/h、三電場1.5次/h、四電場1次/h），正常運行瞬時流量較改造前節(jié)約72.17%（先導式輸灰系統(tǒng)每次裝灰越多，所需壓縮空氣量越少）。4.3

綜合分析4.3.1

輸灰頻次改造前，機組平均負荷在179WM時，每小時一電場運行約21次，如圖5所示。改造后，機組平均負荷在179WM時，一電場安全余量運行約6次。4.3.2

輸送能力一電場輸送能力（12：30，停運輸灰系統(tǒng)；14：30，啟動輸灰系統(tǒng)）如圖6所示，改造后輸灰系統(tǒng)在機組負荷178WM時停運2h等灰，兩次滿泵輸送，第三次輸送灰斗無料倉泵無法裝滿，落料時間由4min延長至16min進行輸送，灰斗無灰停止實驗。通過一電場輸灰能力可看出，先導式輸灰系統(tǒng)輸送能力是原系統(tǒng)的2倍以上。4.3.3

節(jié)氣量輸灰系統(tǒng)改造前后的耗氣量統(tǒng)計經過電廠維護和廠家共同確認?；叶认到y(tǒng)壓縮空氣耗量統(tǒng)計如表1所示。根據表1可以看出，輸灰系統(tǒng)改造前后用氣量變化很大：改造前用氣量為每噸灰平均耗氣量59.8m3；改造后用氣量（安全余量運行）為每噸灰平均耗氣量23.8m3；改造后較改造前，在安全余量運行情況下節(jié)氣率達到60.21%。

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結語先導式輸灰系統(tǒng)可以實現(xiàn)低壓、恒速、恒流、恒壓輸送，真正實現(xiàn)了節(jié)能降耗、降