紊流双套管气力输送技术在火力发电厂的应用

王玉华

石家庄良村热电有限公司 河北 石家庄 050026

1 引言

国内大型火力发电厂气力除灰系统过去常采用稀相悬浮式输送，这种输送方式不可避免带来输送速度高、输送浓度低、磨损大等不利之处。实践表明，紊流双套管气力输灰技术与常规气力除灰方式相比具有较大的优越性，具有输送固气混合比高、能耗低、磨损小、稳定性高、尾气处理较简单等优点，是现阶段非常理想的气力除灰系统。

2 紊流双套管气力输送基本原理

作为一种创新型的小仓泵双套管输灰技术，其所采取的干除灰模式在上世纪90年代引入我国后，已经在众多电厂得到广泛应用。双套管输送的技术原理就是大管套小管，主要的具体做法就是在普通的钢管内壁上安装1根管径相对来说比较小的管子，然后在小管上每隔一定的距离开出1个“V”型的口，同时在开口处再焊接1块孔板。

双套管的原理建立在2个基础上:

(1)水平输送管道,由于重力影响,气固混合物在管道内形成管道上部气多固少、管道下部固多气少的状态。

(2)当水平输送管道发生堵管现象时，粉料首先在管道下壁开始堆积，逐渐向上堆积到管道上壁，最终将管道完全堵死。把双套管作为输灰管道应用于气力输送的水平管道，可以有效地防止灰管堵塞，其防堵的机理就在于双套管的特殊结构。当灰气混合物在管道内流 动时，经常会由于种种原因导致干灰在管道内部逐渐沉积导致堵管。当管道内的干灰开始沉积将要堵 管时，压缩空气会通过小管流过，经过小管开孔和节流孔板的作用,对堵塞的部分进行扰动，将沉积的干灰逐渐吹动，从而避免将输送管道堵死。

3 紊流双套管气力输送系统

3.1 双套管气力输送系统特点

3.1.1 系统适应性强，可靠性高 紊流双套管系统独特的工作原理，保证了除灰系统管道不易堵塞，即使短时的停运后再次启动时，也能迅速疏通，从而保证除灰系统的安全性和可靠性。该除灰系统输送压力变化平缓，空压机供气量波动小，系统运行工况比较稳定，从而改善了除灰空压机的运行工况，延长设备使用寿命，比常规的单管气力除灰系统性能要好。

3.1.2 低流速，低磨损率 一般认为：管道磨损量与物料输送速度的3-4次方成正比。所以要减少管道磨损最直接的方法：降低管内流速。紊流权套管系统的除灰管内灰气混合物平均流速为10m/s。而稀相除灰系统平均流速约为20m/s。这表明紊流双套管除灰管道的磨损量仅为稀相除灰的1/8—1/16，紊流双套管系统的除灰管道寿命为稀相系统的8-16倍。

3.1.3 投资省，能耗低 由于紊流双套管除灰系统灰气混合物流速低、磨损小，所以不需采用耐磨材料和厚壁管道，这样便可大大降低除灰管道的投资和维护费用。由于输送浓度高，相应的空气消耗量也减少，设备投资费也减少，同时设备配套功率减少，能耗降低。多年实际运行证明，其动力消耗要比稀相的气力除灰系统低30%—50%，紊流双套管系统一般为4-6kW·h/(t·km)，年运行费用因此而降低。

3.1.4 输送浓度高、出力大、输送距离远 双套管除灰系统输送起始速度较低，可使灰气混合充分，输送浓度(气灰质量比) 一般能大于 25 以上。高浓度输送使得在同等输送管径和输送速度下输送出力大大提高，可达 100 t/ h。此外，管内物料的强烈紊流输送，使得在同样的动力条件下输送距离大大提高，可达 1000 m以上。

3.2 气力输灰系统设备

3.2.1 空压机 空气压缩机主要由压缩机和电动机组件，冷却、润滑系统，分离系统，微电脑控制系统组成

(1)冷却与润滑系统。机组不设压缩机冷却润滑油油泵，冷却润滑油在系统压力的作用下，从油气分离器通过温控阀进入冷却器进行热交换，冷却后的油经过油过滤器过滤，送到压缩机喷油口和各润滑点，随同压缩空气一起又进入油气分离器，如此循环工作。

(2)分离系统。冷却油和空气从压缩机排出后进入油气分离器。混合体沿筒内壁流动，在离心力的作用下油滴聚合后落入分离器底部。内部挡板维持空气和油滴不断旋转，方向持续不断地改变，使越来越多的油滴从空气中清除出去。这是空气流中只剩下一些非常细小的油雾，他们随着空气一起进入油气分离器滤芯。油气分离器滤芯用高品质的纤维滤纸制成，内外由钢丝网支乘。滤芯的法兰边固定在分离器上法兰面上，气流进入油气分离器滤芯后，油气凝聚在纤维上形成液滴，液滴汇集在分离器滤芯的底部，经过二次回油管路回到压缩机油路或进气口。油气分离器滤芯应根据实际情况进行更换，其一般寿命为4000小时(150天)。

(3)控制与安全保护系统。该系统的功用是根据气量负荷的大小自动调节进气控制阀的开度，以达到压缩机的排气压力基本维持不变，而机组偏离设计工况时，起到保护作用。它主要由以下几部分组成：进气控制阀、自动卸荷阀、电磁阀。

(4)微电脑操作系统。螺杆机组的微电脑操作系统能达到以下功能：控制功能、报警功能、保护功能、设置功能、显示功能、记录功能。

3.2.2 冷干机 冷干机主要由压缩机、热交换、蒸发器、冷凝器、二次冷凝器(预冷回热器)、旋风分离器(气水分离器)、热气旁路阀、热力膨胀阀或毛细管(节流阀)、自动排水阀、干燥过滤器等设备组成。主要仪表由压缩机空气压力表、冷媒高压表、冷媒低压表组成；主要控制器由ON/OFF按钮开关、冷冻系统高低保护开关、防冻开关组成。

冷干机的主要工作原理：潮湿高温的压缩空气流入前置冷却器(高温型专用)散热后流入热交换器与从蒸发器排出来的冷空气进行热交换，使进入蒸发器的压缩空气的温度降低。

换热后的压缩空气流入蒸发器通过蒸发器的换热功能与制冷剂热交换，压缩空气中的热量被制冷剂带走，压缩空气迅速冷却，潮湿空气中的水份达到饱和温度迅速冷凝，冷凝后的水分经凝聚后形成水滴，经过独特气水分离器高速旋转，水分因离心力的作用与空气分离，分离后水从自动排水阀处排出。经降温后的空气压力露点最低可达2℃。

降温后的冷空气流经空气热交换与入口的高温潮湿热空气进行热交换，经热交换的冷空气因吸收了入口空气的热量提升了温度，同时压缩空气还经过冷冻系统的二次冷凝器(同行独有的设计)与高温的冷媒再次热交换使出口的温度得到充分的加热，确保出口空气管路不结露。同时充分利用了出口空气的冷源，保证了机台冷冻系统的冷凝效果，确保了机台出口空气的质量。

4 结论

传统单管输送技术出力低，输灰能力差，易出现经常性的堵管；因为静电除尘器灰斗灰位高而停运电场现象,易造成环境污染；处理堵管时要拆管疏通,人工劳动强度大。紊流双套管输灰技术能有效地解决传统单管所无法解决的磨损和堵管相互矛盾的问题，在提高输灰能力、降低能耗、保障输灰系统安全稳定和经济运行方面，具有独特的优势，是粉料气力输送领域一次成功的尝试。