先導式氣力輸送系統(tǒng)的應用

賀建平，袁 飛，劉 剛，高 琨，郝艷斌

（神華神東電力山西河曲發(fā)電有限公司，山西忻州 034000）

2號爐采用了先導式輸灰方式，對原輸灰系統(tǒng)進行了全面的改造，解決了以下幾個問題：①解決了系統(tǒng)的能耗問題，機組在高負荷320 MW 時空壓機運行數(shù)量降為6臺，停運一臺空壓機；②解決了整個輸灰系統(tǒng)磨損嚴重的問題；③提高了輸灰系統(tǒng)出力、增強了輸灰系統(tǒng)適應性，改造后輸灰能力提高至110 t/h 以上。

1 應用背景

河曲CFB 電廠建設規(guī)模為2×350 MW 凝汽式超臨界汽輪發(fā)電機組，冷卻方式采用表面式間接空冷，鍋爐采用循環(huán)流化床鍋爐，兩臺機組分別于2015年9月28日和11月13日投產。

原#2 爐輸灰系統(tǒng)設計：2 號爐均分為4 個輸灰單元，其中第一輸灰單元由電除塵A 側1、2號倉泵與空預器A 側1、2號倉泵串聯(lián)起來共用一條DN175輸灰管道至灰?guī)欤诙敾覇卧呻姵龎mB 側1、2號倉泵與空預器B 側1、2號倉泵串聯(lián)起來共用一條DN175輸灰管道至灰?guī)?，第三輸灰單元由布袋除塵器A 側1、2、3號倉泵串聯(lián)起來用一條DN175輸灰管道至灰?guī)?，第四輸灰單元由布袋除塵器B 側1、2、3號倉泵串聯(lián)起來用一條DN175輸灰管道至灰?guī)臁?/p>

2 系統(tǒng)改造概況

（1）本次研究范圍。#2機組預電除塵倉泵下氣化室至灰?guī)祉敳枯敾夜艿栏鼡Q及加裝先導閥及附件，并鋪設伴氣管道；空預器倉泵下氣化室至預電除塵并管處在原輸灰管道加裝先導閥及附件，并鋪設伴氣管道；布袋除塵器倉泵下氣化室至灰?guī)斓撞考友b先導閥及附件，并鋪設伴氣管道；系統(tǒng)改造為先導輸灰控制方式。

（2）改造后輸灰管線布置。①電除塵4臺倉泵串聯(lián)使用一根DN225輸灰管道至灰?guī)欤虎诳疹A器4臺倉泵串聯(lián)后并入電除塵輸灰管道至灰?guī)?；③袋區(qū)B 側倉泵下氣化室至灰?guī)斓撞枯敾夜艿乐粱規(guī)欤虎艽鼌^(qū)A側倉泵下氣化室輸灰管道至灰?guī)臁?/p>

（3）沿輸灰管道鋪設一條先導閥專用伴氣管道，給先導閥提供氣源，同時在伴氣管道末端安裝排污閥，相對低點安裝疏水系統(tǒng)。

（4）輸灰系統(tǒng)的配氣系統(tǒng)只保留原輸送系統(tǒng)的主進氣，所有的二次氣、防堵助吹氣等全部取消。

（5）從專用伴氣管道上安裝先導閥組件，并與先導閥連接。

（6）#2爐輸灰用壓縮空氣氣管上安裝插入式流量計，以計量輸灰壓縮空氣用量。

（7）優(yōu)化控制邏輯以適應系統(tǒng)運行。

3 氣力輸灰介紹

3.1 傳統(tǒng)氣力輸灰

氣力輸灰是一門利用有壓管流輸送粉粒狀物體的輸送技術，它具有生產率高，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，過程封閉既保證物品不受潮、污損或混入異物，又能滿足環(huán)境保護的要求。

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、磨損是相互制約和相互矛盾的，為了解決堵管，只有增加系統(tǒng)的用氣量，增加系統(tǒng)的磨損，反之，系統(tǒng)容易發(fā)生堵管，一旦發(fā)生堵管處理不及時，容易發(fā)生惡性循環(huán)，從而造成一系列的嚴重后果，例如，除塵器放灰、機組降負荷、除塵器跳閘等。

3.2 先導式輸灰特點

（1）徹底解決了輸灰堵管現(xiàn)象（永不堵管）。提高輸灰系統(tǒng)的輸送效率，由于堵管現(xiàn)象的消除，相應節(jié)省了處理堵管時間，一定程度上保證系統(tǒng)長時間連續(xù)運行，使輸灰系統(tǒng)進入良性循環(huán)狀態(tài)。

可適應任何粉體物料的輸送系統(tǒng)，安裝自動成栓閥后系統(tǒng)永遠不會發(fā)生堵管，且可靠性非常高，即便想人為讓系統(tǒng)堵管幾乎都沒有可能。

（2）可以實現(xiàn)理想中的遠距離輸送，想送多遠送多遠（遠距離輸送）。目前成功案例中在國內、外眾多輸送設備廠家中唯一可以實現(xiàn)真正的遠距離（如2 000m 以上的）且可以穩(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1 200m 時，常規(guī)輸送系統(tǒng)必須增加管路增壓器，以進行對管道內的物料二次流化，防止氣灰分層，又一次降低灰氣比、增加系統(tǒng)流速、增加管道磨損。

（3）實現(xiàn)節(jié)能效果（低能耗、效率高）。常規(guī)輸送系統(tǒng)輸送分為四個過程，進料、加壓流化、輸送、管道吹掃；先導輸灰系統(tǒng)只有三個過程，進料、加壓輸送，省略了管道吹掃。管道吹掃的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，使用先導輸灰系統(tǒng)后，輸送能力可提高一倍以上。

（4）本系統(tǒng)的用氣量單獨安裝流量計進行計數(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，雙方確認用氣量結果后，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%。

（5）延長管道使用壽命（磨損?。?。先導輸灰系統(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5 m/s，灰?guī)於瞬怀^8 m/s。輸灰設備、管道同樣材質的情況下先導輸灰系統(tǒng)的使用壽命是傳統(tǒng)輸灰系統(tǒng)的2～3倍。

（6）系統(tǒng)做減法處理（簡配置、免維護）。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。

本次改造方案采用先導輸灰系統(tǒng)技術，系統(tǒng)具備運行穩(wěn)定，不堵管，磨損小，輸送效率高，無故障運行，用氣小等特點。

4 應用效果及結果分析

4.1 耗氣量測量

在2號機組停運前在輸灰母管處安裝智能渦街流量計，于2022年1月20日安裝完畢。該流量計出廠前已經過校準并調零，流量計示值準確。經試驗各方認可，可以作為試驗數(shù)據的來源。分別在輸灰系統(tǒng)改造前后6天時間內，記錄2號機組流量計的空氣耗量累計值，計算各自的每天耗氣量并進行節(jié)氣率對比。

4.2 試驗結果

輸灰系統(tǒng)全天耗氣量試驗。2號機組先導輸灰系統(tǒng)改造前耗氣量開始時間為：2022 年1 月21 日00：00：00，結束時間為2022 年1 月26 日01：00：00，試驗階段保持先導輸灰系統(tǒng)正常運行。試驗結果如下表1所示。

表1 2號機組先導輸灰系統(tǒng)改造前壓縮空氣耗量

2號機組先導輸灰系統(tǒng)改造后耗氣量開始時間為：2022年4月6日16：30：00，結束時間為2022年4月11日16：30：00，試驗階段保持輸灰系統(tǒng)正常運行。試驗結果如表2所示。

表2 2號機組輸灰系統(tǒng)改造后壓縮空氣耗量

根據以上結果可以看出，在保持輸灰系統(tǒng)日常運行的狀態(tài)下，2 號機組改造前的每日平均耗氣量為84325.66 Nm3，2 號機組改造后的耗氣量為34988 Nm3，2號機組改造后相比于改造前節(jié)氣率為58.5%。

4.3 先導輸灰系統(tǒng)最大出力能力分析

1號機組先導輸灰系統(tǒng)最大出力試驗從2022年4月10日18 ∶40開始，至2022年4月10日19：40結束，試驗過程為：①將2號爐輸灰系統(tǒng)進行灰料積攢過程（電場區(qū)持續(xù)落料190 s，空預器持續(xù)落料190 s，布袋區(qū)持續(xù)落料80 s）；②將2號爐輸灰系統(tǒng)投入自動運行，進行最大出力試驗。輸灰過程中，輸灰母管的總壓力為0.32～0.35 MPa。

現(xiàn)場試驗過程中，2號爐落灰情況良好，管道輸運穩(wěn)定，輸灰壓力曲線平穩(wěn)且規(guī)律性較強。

2號爐先導輸灰系統(tǒng)最大出力試驗總時長為1 h。試驗過程中，主進氣門開啟灰管壓力上升代表輸灰循環(huán)開始，下降至100 kPa 以下代表輸灰循環(huán)結束，電場區(qū)單個循環(huán)的平均時間為9 min，1 h 內持續(xù)輸灰6個循環(huán)，時間充足?？疹A器單個循環(huán)的平均時間為7 min，1 h 內持續(xù)輸灰8個循環(huán)，時間充足。布袋區(qū)單個循環(huán)的平均時間為9 min，1 h內持續(xù)輸灰6個循環(huán)，時間充足。

#2 爐電場區(qū)先導輸灰系統(tǒng)最大出力=6（1h 輸送次數(shù)）×4（倉泵數(shù)量）×2.83（電場區(qū)倉泵容積）×1（倉泵充滿度）×1（灰堆積密度）=67.92 t/h；

#2 爐空預器先導輸灰系統(tǒng)最大出力=8（1h 輸送次數(shù)）×4（倉泵數(shù)量）×0.74（電場區(qū)倉泵容積）×0.8（倉泵充滿度）×1（灰堆積密度）=18.944 t/h；

#2 爐布袋區(qū)先導輸灰系統(tǒng)最大出力=6（1h 輸送次數(shù)）×6（倉泵數(shù)量）×2.47（電場區(qū)倉泵容積）×0.8（倉泵充滿度）×1（灰堆積密度）=71.136 t/h。

根據以上數(shù)據計算，2號爐先導輸灰系統(tǒng)最大出力的試驗結果為電場區(qū)每小時出力+空預器1h 出力+布袋區(qū)每小時出力，為158 t/h。

5 結束語

通過對改造前、后壓縮空氣用量對比氣耗效果，#2爐節(jié)氣比原系統(tǒng)超過50%，高負荷狀態(tài)下可停運一臺空壓機。氣源減壓閥后輸送壓力為低壓輸送，不高于0.35 MPa，先導系統(tǒng)的動作壓力不高于0.3 MPa，解決堵灰的問題。低壓輸送，輸送流速降低至6～8 m/s，磨損速度降低至少2/3，管道及閥組的壽命延長至少2/3，解決因輸灰系統(tǒng)長時間運行造成的設備磨損、故障等問題，減少維護工作，節(jié)約維護費用。先導輸灰系統(tǒng)灰氣比由原來的20 ∶1提高至40 ∶1，2號爐滿罐滿管輸送能力提高到158 t/h，完全滿足鍋爐煤質摻燒工況，對火電企業(yè)的經營發(fā)展，節(jié)能環(huán)保的貢獻非常大。