双套管输灰技术的可靠性研究与解决方案

2016-01-27明辉发

科学中国人 2016年33期

关键词：气力孔板套管

明辉发

大唐贵州野马寨发电有限公司

双套管输灰技术的可靠性研究与解决方案

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大唐贵州野马寨发电有限公司

双套管输灰技术作为当今火力发电厂主流输灰方式，因其工作原理可靠，深得广大用户喜爱。但是近年来，随着煤炭市场急剧变化，为应对这一局面，有些发电厂采取高灰分劣质煤参烧工艺，在取得良好经济效益的同时，加剧了输灰设备可靠性的恶化，不仅影响生产，更增加了检修维护费用和工作量，同时给企业生产和周边百姓带来了环境麻烦。为保证其可靠运行，对该技术应用中出现的问题需要及时进行研究和制定对策。

双套管；输灰技术；方案

一、输灰技术发展历史的简要回顾

我国的输灰建设研究应用已有近50多年的历史，历经水力除灰、气力除灰；气力除灰分为正压输灰和负压输灰，由于负压输灰输送长度较短，单灰斗配置，多数火力发电厂采用的是正压输灰。正压输灰有浓相和稀相两种，鉴于浓相输送系统具有高效节能、流速低、磨损小、输送管道可用普通钢管、投资和维修费用少等优点，逐步成为我国燃煤电厂粉煤灰气力输送的主导方式。正压浓相气力输灰经历了浮流输送、脉冲栓流气力除灰技术、高浓度密相输送系统、小仓泵正压输送和双套管紊流正压输送。

二、国内外科技研究水平的现状和发展趋势

以纽普兰及克莱德为代表的高浓度密相输送系统，系统配置简洁，灰气比高（30-60kg/kg），输送能耗低，流速低（L型泵，出口初速度为3m/s，末速度为7m/s），但输灰时降低其输送速度，提高灰气比，将会导致在输送过程中堵管，威胁系统运行的安全，为此不得不在输灰管沿线设置吹堵装置，但在运行中有时由于吹堵不及时，系统堵管问题仍难于避免。

小仓泵气力除灰技术：该系统是结合流态化和气固两相流技术研制的，是一种利用压缩空气的动压能和静压能联合输送的高浓度、高效率气力输送系统，灰气比达到30-60 kg/kg，流速8-12m/ s，工作压力（0.2-0.4MPa），输送距离50-1500m，是目前世界上成熟可靠的气力输送技术之一。

双套管输灰技术，通过空气将向阻力最小的方向流动的物理原理。使其具有低速度（起始速度（4-6m/s，末速为10-12m/s）、高灰气比（80-100 kg/kg）条件下保证不堵管等特点，输送距离500-1500m，提升高度50m，代表了当今除灰技术的先进水平。

三、双套管输灰技术存在的问题和解决方案

1、内套管的脱落和解决方案

浓相气力输灰在输灰开始阶段,灰与空气间隔进入灰管,随着灰柱增多,(各灰柱与灰管间摩擦力)越来越大,使输会压力逐渐曾高,当泵体内灰全部进入管道后,输灰压力达到最大值,约等于所有灰柱的摩擦力之和.此时各灰柱速度较慢,有些甚至停下来.在输送泵内压力作用下,各灰柱通过它们之间的空气柱一个推一个,速度逐渐变快,摩擦力也逐渐变小.直到最后一段灰柱进入灰库,输送压力等于空吹压力。

随着灰分增大的增加，输灰时降低其输送速度，运行采取提高灰气比，将会导致在输送过程中堵管，威胁系统运行的安全，如何使得灰的长度不长.减少静摩擦阻力,采取双套管技术,保证灰柱与空气柱的合理间隔,确保输灰顺畅。

但是由于内套管是放置在输灰管道内，长期的冲刷会造成内套管脱落，致使内套管失去作用，影响输灰，内套管内的孔板设在出风口正中间，孔板与内套管内的焊接面积太少，长时间冲刷，容易造成孔板脱落，导致整个双套管失去作用。解决内套管脱落检修时间长，直接影响机组发电。

解决方案：经过对内套管V型鱼嘴改进为三角形扰动口，不影响原有鱼嘴的扰动效果下，避免了输灰管道灰气对内套管鱼嘴根部的直接冲刷，防止内套管冲断脱落，保证内套管使用效果；将孔板完全设在内套管内，相比设置在出风口中间位置，孔板与内套管之间的焊接面积加大，有效防止孔板被吹落造成的气力输灰系统失效，延长气力输灰系统使用寿命。

2、流化管和伴吹管堵塞和解决方案

流化管作用是保障仓泵内的灰处于沸腾流化状态，保证初期的灰气混和的均匀性，同时提升仓泵内压力。

伴吹管作用是输灰管道输灰时对其进行分段补气，降低灰管内高浓度灰气长度，保障输灰顺畅。在压缩空气压力的作用下，物料从罐体排料口排出，进入排料管道，在管道中形成连续的较为密实的料柱。在脉冲装置的控制下鱼嘴间隙动作，将料柱切割成料栓，在输送管道中形成间隔排列的料栓和气栓，料栓在其前后气栓的静压差作用下移动，这种过程循环进行，形成栓流气力输送。

解决方案：H71型止回阀工作原理：只允许介质向一个方向流动，而且阻止方向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。且弹簧断裂后仍能有效进行反向密封。其工作原理规避了膜式逆止阀阀芯损坏后不能反向密封的致命弱点。

不锈钢H71型止回阀材质全部采用不锈钢，具有很强的抗磨，抗锈蚀能力，在压缩空气管道使用寿命长达4年，综合性价比高。止回阀能在0.3Mpa压差下轻松动作火力发电厂现场输灰气源能满足其工作需要。通过对野马寨发电有限公司输灰系统膜式逆止阀改造，进行冷态试运，所有不锈钢止回阀全部能轻松执行开启与关闭动作；同时输灰气源母管压力保持在0.45Mpa以上，满足管道密封需求。观察连续运行8月，没有发生一起流化管和伴吹管堵塞情况。