先导式气力输灰系统应用分析

李志学

(国家电投集团东北电力有限公司抚顺热电分公司，辽宁 抚顺 113006)

1 传统输灰系统概述

抚顺热电2×300 MW机组现有HG-1025/17.5-HM5型除灰渣及排灰设备。1号、2号机组输灰系统设计1电4袋除尘器，每电/袋场4个灰斗，每台锅炉20个灰斗。输灰系统采用正压浓相气力输灰系统，2台锅炉共有3座贮灰库，其中2座为粗灰库，1座为细灰库，2座粗灰库分别与细灰库互为备用。

a.1电场浓相MD泵输灰系统

锅炉正常运行时，飞灰沉积在静电除尘器极板、极线上，在振打力的作用下灰落入静电除尘器下方的灰斗内，经灰斗进入MD泵，被气力输送至灰库。MD泵入口圆顶阀打开，物料在重力作用下落入MD泵，在物料填充的过程中,排气阀打开使空气从MD泵内排出，当MD泵任一泵内料位计被覆盖显示泵已充满物料时，经过短延时，使泵被完全充满，入口圆顶阀及排气阀关闭。当所有的入口圆顶阀和排气都已关闭并且密封后，经过定时延时，进气阀打开，压缩空气进入所有输灰泵，将灰通过管道输送至灰库。当物料被输送至灰库后，发出输送管道压力下降的信号，输送空气阀关闭，完成1次循环。圆顶阀采用充气密封方式，当空气压力小于0.3 MPa时，圆顶阀不能密封。

b.脱硝输灰系统

脱硝输灰系统采用正压气力输送方式运行。每台锅炉设置4个脱硝灰斗，脱硝灰斗设置4台AV输送泵，安装在空气预热器上部。AV输送泵采用隔热高温陶瓷，设置1根管道与1电场1根灰管连接，直接输送至粗灰库，并可切换至另外1座粗灰库。

c.气力输灰系统

输送最远几何距离300 m，1号锅炉水平输送距离155 m，90°弯头8个，爬高32 m，当量长度259 m。原系统设计出力62.75 t/h，设计出力1电场占1号锅炉总灰量76%，脱硝占5%。

仓泵配置：1电场2.54 m3，2电场1.43 m3，其他电场1 m3，4台AV输送泵0.66 m3。

管道配置：1电场4台AV输送泵串联，设置1根D219×7 mm灰管；2袋场、3袋场4台AV输送泵串联，设置1根D168×7 mm灰管；4袋场、5袋场4台AV输送泵串联，引出1根D168×7 mm灰管将灰输送至灰库；脱硝管道设置1根D114×6 mm钢管。

传统输灰系统自投运以来存在以下问题。

a.输灰系统用气量大，输灰管道内介质流速高，管道磨损严重，降低了管道使用寿命，尤其弯头处磨损最明显。管道磨损泄漏增加维护量，现场污染严重。

b.输灰系统每年损耗大量的输灰用气，增加了空压机运行台数，机组厂用耗电率高。

c.压缩空气用气量大，使进入输灰系统内的水蒸气量增多，导致输灰管道板结输灰不畅，严重时机组被迫降负荷运行，需进行事故放灰，造成现场扬尘，增加二次处理费用，降低细灰品质，增加运输费用。

2 气力输灰技术特点

气力输灰是利用有压管流输送粉粒状物体的输送技术，具有生产率高、结构简单、可升可降、操作方便、长距离输送不受地域影响的特点。在输灰过程中可以进行汇合、分流、混合、粉碎、分级、干燥、冷却除尘等工艺操作，过程封闭既保证物品不受潮、污损或混入异物，又能满足环境保护的要求。

气力输灰分为浓相、稀相、正压、微正压、负压等多种形式。目前，国内使用较多的是浓相气力输灰，在浓相气力输灰系统中，堵管、磨损、距离远相互制约。为了解决堵管，只有增加系统用气量，导致管道磨损；而一旦发生堵管处理不及时，容易发生恶性循环，造成一系列严重后果，例如除尘器放灰、机组降负荷、除尘器跳闸等。传统浓相气力输送控制过程主要分为4个阶段，即进料、加压流化、输灰和管道吹扫[1-2]。

3 先导式气力输灰技术特点

a.永不堵管

可适应任何粉体物料，安装自动成栓阀后系统永远不会发生堵管，即便人为让系统堵管几乎没有可能，可靠性非常高[3-4]。由于堵管现象消除，节省了处理堵管时间，提高了输灰效率，一定程度上保证了系统长时间连续运行，使输灰系统进入良性循环状态。

b.输送距离远

当输灰距离超过800 m时，传统输灰系统必须通过合理配气控制等进行调节，此时只能降低系统的灰气比；当输灰距离超过1200 m时，传统输灰系统必须增加管道增压器，对管道内的物料二次流化，防止气灰分层，又一次降低灰气比、增加系统流速导致管道磨损[5]。目前国内外众多输灰设备厂家唯一可以实现真正远距离输灰(2000 m以上)且稳定运行的只有先导式气力输灰系统。

c.能耗低、效率高

先导式输灰系统分为3个过程，即进料、加压流化、输送，省略了管道吹扫。管道吹扫由于流速高、灰气比小，浪费大量压缩空气。先导式气力输灰系统可以实现所有物料的满管输灰，流速低，仓泵里面没有灰时可停止输送，管道内的物料不会影响下个过程输送，不会堵管。同等输灰管道输送量是传统输灰系统的1倍以上；同等的系统配置，先导式输灰系统输灰能力可提高1倍以上[6-7]。

改造前安装就地流量计，对用气量进行计量，和改造后的用气量进行对比，改造后的节气量可达50%～70%。

d.磨损小

先导式气力输灰系统输灰流速平均不超过5 m/s，灰库端不超过8 m/s。由于流速和磨损成正比，因此管道弯头磨损比传统输灰系统小很多。输灰设备、管道材质相同的情况下，先导式气力输灰系统使用寿命是传统输灰系统的2～3倍。

e.配置简单

系统没有繁琐的控制及配气，仓泵只有主进气1个进气点，所有仓泵的流化、一次气、二次气都不需要，减少系统的故障点、控制点。

4 改造效果

为解决传统输灰系统经常出现的堵管现象，保证锅炉深度掺烧安全，抚顺热电对原输灰系统进行改造，使用先导式气力输灰系统。

4.1 改造前运行情况

a.空压机运行情况

1号、2号锅炉空压机为母管串联，正常运行5台空压机(根据实际工况调整)。空压机排气量44.3 m3/min、功率262 kW、干燥机功率16.5 kW。

b.1电场输灰系统运行情况

改造前机组平均负荷167.82 MW，1电场输灰系统运行9次/h，系统运行相对稳定(机组启机时偶尔会出现堵管或高料现象)。原输灰系统运行曲线如图1所示。

图1 原输灰系统运行曲线

流量计安装于电除尘灰用压缩空气母管，2019年10月10日16:00安装完成,10月11日08:00开始计量，最大瞬时流量3526.43 m3/h。1电场输灰系统参数如表1所示。

表1 改造前1电场输灰系统参数

1电场输灰系统改造前参数：①每天耗气量26 749.64 m3，输灰9次/h，单次输灰用气量为123.84 m3，平均灰耗气量79.18 m3/t;②空压机运行台数为1.327台。

c.脱硝系统运行情况

改造前因脱硝系统堵管未投入运行，输灰用气量按设计值20 m3/次计算，24 h输灰用气量为4320 m3。

4.2 改造后运行情况

a.1电场输灰系统运行情况

改造后2台锅炉共运行4台空压机，机组平均负荷138 MW，1电场输灰系统运行4～5次/h，运行曲线如图2所示。

图2 改造后输灰系统运行曲线

2019年11月13日，1电场输灰系统最大瞬时流量为1 419.65 m3/h，参数如表2所示。

表2 改造后1电场输灰系统参数

1电场输灰系统改造后参数：①每天耗气量7148.25 m3，输灰4次/h，单次输灰用气量为74.46 m3/次，平均灰耗气量16.56 m3/t;②空压机运行台数为0.534台。

b.脱硝系统运行情况

脱硝系统改造后运行稳定，输灰用气量17.3 m3/次，24 h输灰用气量为1660.8 m3。

4.3 改造前后效果对比

a.1电场输灰系统改造前后对比如表3所示。

表3 1电场输灰系统改造前后对比

改造后节约用气量73.27%；节约空压机台数为0.307台。

b.脱硝系统改造前后对比如表4所示。

表4 脱硝系统改造前后对比

改造后节约用气量61.56%；节约空压机台数为0.042台。

1号锅炉1电场输灰系统和脱硝系统改造后，其节约用气量71.65%；节约空压机台数为0.349台。

4.4 投资节约分析

4.4.1 能耗率核算

a.按节约空压机台数核算

节约电量为78.64 kWh;节约厂用电率为0.0218%。

b.按空压机瞬时负载核算

改造前空压机瞬时负载为173.8 kWh;改造后空压机瞬时负载为71.79 kWh;节约厂用电率为0.028 22%。

按空压机瞬时负载核算与按节约空压机台数核算存在偏差，考虑空压机实际运行及用气量，最终按空压机瞬时负载进行核算，并通过空压机实际厂用电率进行验证。

2019年11月7—11日，空压机用电量占厂用电率为0.335 7%，同比降低0.025 3%。考虑去年同期脱硝系统未正常投运，节约厂用电率0.003 4%，故今年同比厂用电率降低为0.028 7%。

4.4.2 节约费用

1号机组按每年运行7320 h计算。改造前空压机耗电量为127.22万kWh，耗电费用为43.76万元；改造后空压机耗电量为52.55万kWh，耗电费用为18.08万元。节约空压机耗电费用为25.68万元。改造后每年节约维护费用8.2万元。

5 改造后存在问题

a.仅对1电场输灰系统及脱硝系统进行改造，输灰量为估算数，对2—5布袋输灰系统未进行改造。

b.改造前，1号锅炉脱硝系统由于管道内进杂物，平移阀故障频繁等，未能准确计量气量。

c.由于数据采集时间较短，得出的数据相互存在偏差，因此需要采集长时间数据作为最终结果。

d.改造后由于时间过短，加之煤种、负荷变化，对先导式气力输灰系统不堵管、磨损小等特点无法验证。

e.锅炉长周期大负荷运行时未进行试验，需进一步观察。

6 结论

a.本次1号锅炉1电场输灰系统和脱硝系统改造符合技术要求，超过预期改造目标(节气率50%以上)，平均节气率可达71.65%。改造后短期彻底解决了输灰堵管问题，脱硝系统正常输灰，大大降低了输灰设备故障率，使输灰系统进入良性循环,但各项功能还需要进一步长期观察。

b.先导式气力输灰系统可以实现低压、恒速、恒流、恒压输灰，真正实现了节能降耗、降低磨损的功能，节能效果最低为50%。在输灰过程中，堵管点的自动成栓阀可以自动打开下个成栓阀，提前对管道进行吹扫，清除障碍，使输灰更流畅，降低了伴气管道与输灰管道的压差，以最少的进气量达到最高的输灰效率。解决了传统输灰过程中的多种难题，具有很好的应用效果。