发电机组先导式输灰系统改造研究探讨

国能蚌埠发电有限公司 孟 培

蚌埠公司4号炉为660MW国产超超临界二次再热燃煤机组，同步建设烟气脱硫、脱硝装置。除尘器为电除尘器，五级电场。输灰系统采用正压浓相双套管气力输送系统。一电场A、B侧分别设置4个仓泵用一根DN200输灰双套管到灰库；二电场A、B侧各设置4个仓泵，A、B侧两组合并用一根输灰双套管到灰库。省煤器A、B侧分别用DN150输灰双套管并入电除尘器一电场A、B侧输灰管上。

现有正压浓相双套管气力输灰系统输送效率较低，存在一些不能克服的缺陷，如输灰系统管道磨损严重、检修频率高，维护费用较高，套管脱落后不易维修，堵管后不易判断位置，不容易清堵。当手套、纤维等软质物料和较大颗粒物等易堵塞双套管喷口、尖锐部分，造成耗气量严重超标，输送能力急剧下降，极易发生堵管，堵管后清堵困难等现象。

1 先导式输灰系统工作原理及优点

1.1 先导式输灰系统改造的必要性

现有气力输灰系统采用紊流双套管技术，双套管输送技术对物料和输送流化比例都有一定的要求，省煤器和一电场的大颗粒的灰对双套管磨损较为严重，双套管局部灰掉落在高流速管道中运动，对管道及后续设备冲击破坏较大，易造成输灰管堵塞且外部很难判断堵管位置，一旦堵管，清理难度大，清理工作量也较大；现有双套管的气力输灰系统，灰气比例低，输灰耗用压缩空气大。目前，维持#4炉电除尘器、省煤器气力输灰系统稳定运行需不小于150m³（折合2.5台60m³空压机供气量）压缩空气供给量，输送最大灰量小于87T/h，灰气比已大大小于设计值（25：1）。

现有输灰用压缩空气管路复杂，仓泵混料箱处流化装置和管道沿线阀门布置较多，日常维护中流化用阀门失效严重，流化系统灰倒入堵塞，造成系统堵管，灰管、弯头和灰库漏灰等缺陷，检修中对管道堵塞无较好的排堵措施易造成局部环境污染；目前输灰管道及弯头运行中受灰气混合物冲刷，双套管厚度减薄，除尘器输灰管受灰气比较低、流化装置可靠性的影响，管壁磨损严重、输灰管堵塞频繁，设备维护费用较高；现有输灰系统维持高压力运行输送，输送周期较短且输送结束需空吹导致系统耗气量大，可靠性和经济性较差。

1.2 先导式输灰系统工作原理

新型先导式低压节能栓塞输送技术系统保留一个主进气，仓泵内下料至满料，让仓泵迅速升压，以启动栓塞系统，触发先导式系统。布置在输灰管道上先导式栓塞装置开启，可实现单点进气（将堵管位置附近的栓塞阀开启进气），实现无堵管输送，达到最佳输送效果。输灰管道内的灰在成栓前近似满管，相当于近似堵塞状态，管道内压力增加，当输送管道内的压力达到先导式栓塞装置开启压力（此压力可根据实际情况进行调节，原始设定在0.25MPa）时，先导式栓塞装置开始工作，把管道内的灰进行成栓，将近乎满管的灰分成若干个成栓单元，此时每个成栓阀门的作用就是把本单元的灰向灰库方向推进。

随着先导式栓塞装置的进气和栓柱在管道中向灰库方向的运动，栓塞会渐渐退化，同时输灰管道内的压力会慢慢下降，当压力下降到设定值时（原始设计值为0.21MPa，可调整设定值），先导式栓塞装置进气阀门会联锁关闭，管道内的灰自由流动，又会恢复到堵管或近似堵管的状态，又到了成栓前的条件，系统周而复始地进行“成栓前，栓塞形成，栓塞退化”等过程。

采用先导式输送方式输送温度高、大颗粒的灰，根据介质特性、管径大小、输送距离、输灰管线布置情况等，合理布置间隔加装先导式栓塞装置。在仓泵出口处是满管输送，当介质输送到一定距离时管内压力会升高，当检测到管道内的压力达到装置开启的压力时，先导式栓塞装置阀门会联锁打开向管道内进气，管道内的物料受到进气的扰动，会自动疏松成栓，并向灰库方向推进，此点的堵管现象消除，管道内的压力随之降低，先导式栓塞装置阀门联锁关闭（根据压力设定值），管道内的介质继续向前运动。

1.3 先导式输灰系统优点

先导式输灰系统可用来输送任何粉体、物料，系统通过间隔安装自动成栓阀后一般不会发生堵管现象，运行可靠性较高。先导式输送系统只有下料、流化、输送三个过程，省略了管道吹扫，管道吹扫时流速高、灰气比小、冲刷管壁较为严重，同时浪费大量压缩空气。采用先导式输灰系统，可实现低压输送，输送时间短，在节约用气方面尤为突出，充分达到节能效果。先导式输灰系统可实现物料满管输送，物料流速低，管道及弯头磨损冲刷小，设备寿命延长，检修频率降低。先导式输送系统可实现远距离输送，先导式栓塞系统可看成一个输送单元，远距离输送时，就是多个输送单元的组合叠加，通过合理的间隔布置先导式栓塞装置，实现远距离输送。

2 宿州公司先导式输灰系统改造调研

2.1 宿州公司改造背景

宿州公司#5、#6（350MW）机组电袋除尘气力输灰系统由一、二电场A列每4台仓泵串联（容积8台2.0m3）合并通过一根内套管式流化正压主气输送管（DN200）输送飞灰；一二电场B列每4台仓泵串联（容积8台2.0m3）合并通过一根内套管式流化正压主气输送管（DN200）输送飞灰；一二布袋每8台仓泵串联（容积16台0.5m3）合并通过一根内套管式流化正压主气输送管（DN150）输送飞灰；省煤器4台仓泵串联（容积4台0.5m3）通过一根内套管式流化正压主气输送管（DN125）输送飞灰。通过管道切换阀进行切换进入原灰库或粗灰库，输送距离250m。

输灰管道采用双套管，仓泵底部加装4个流化阀，仓泵出口处又加装助吹阀二次加压输送飞灰。电袋除尘及省煤器气力输灰系统自投运以来一直处于较高的能耗状态，存在磨损、堵管、耗气量大、能耗高等问题。

2.2 宿州公司输灰系统改造方案

#5、#6机组电袋除尘及省煤器输灰仓泵底部所有流化阀门及气管拆除或隔离；#5、#6机组电袋除尘及省煤器仓泵与仓泵之间双套管内的内套管抽出；电袋除尘一、二电场及一、二布袋每8台仓泵串联合并用一根DN200无缝钢管到灰库。省煤器单独一根输灰管到灰库；#5、#6机组电袋除尘及省煤器仓泵出口的助吹加压阀拆除并隔离；#5、#6机组电袋除尘及省煤器第一个仓泵主进气入口加装对夹式单向阀（DN80，对夹型）、DR单向阀（DN80,DR型）、主阻灰器（ZQ200）、节流孔板、管道过滤器（GQ200）、调压阀（DN80PN16）、气动进气阀（DN80）、流量计等。

沿#5、#6机组电袋除尘及省煤器输灰管道加装伴气管道（DN80）至灰库弯头爬高处，并在伴气管道入口处加装调压阀、管道过滤器，在伴气管道末端加装排污阀，低洼处加装排水阀；先导式自动成栓阀（ZCX-IV-16-20）的安装：每个仓泵与相邻仓泵中间根据仓泵间距不同安装先导式成栓阀3～8个，约1.0～2.0m/个；除尘器输灰母管每3.0～4.0m安装一个，省煤器输灰母管每2.5～3.5m安装一个；每个弯头前安装一个，每个弯头后0.5m安装一个；压力变送器安装方式：压力变送器安装到每个输灰单元第一个仓泵主进气管道节流孔板与仓泵入口之间管道上；运行程序与画面修改，参数修改，气动阀门控制点的连接等。

2.3 宿州公司改造后效果

通过试验数据采集，改造前每分钟平均耗气量67.14M³，改造后19.39M³/min，改造后比改造前节能率为71%。通过调研宿州公司#5、#6机组检修中电袋除尘及省煤器气力输灰先导式优化改造项目实施后，输灰系统配置简单可行，输送距离远，减少了管道磨损，提高了输送效率，减少了输灰耗气量，减轻了检修劳动强度，节约了日常维护费用，改造达到了预期效果。

3 蚌埠公司先导式输灰系统改造项目

技术改造需要解决输灰堵管问题、降低除尘器及省煤器输灰系统输灰耗气量、减少气力输灰易损设备，降低维护、检修工作量、降低管道磨损、提高阀门使用寿命。

3.1 先导式输灰系统改造方案主要内容

本次改造方案采用先导式低压节能栓塞输送技术，系统运行稳定，不堵管，磨损小，输送效率高，无故障运行，用气小等特点。#4炉电除尘一、二电场及省煤器新增输灰管先导式自动成栓阀338套及沿线配气管道，实现#4电除尘一、二电场与省煤器输灰至灰库。DCS程序及画面升级，以适应系统运行要求。为达到先导式栓塞输送的最佳效果，现有输灰系统需要做以下改动：

#4炉除尘器一电场：原A列四个仓泵一组，B列四个仓泵一组，每组各一条输灰管道，改为A、B列两组串联，用一根输灰管道到灰库。取消所有仓泵的流化阀、补气阀、防堵阀等，只保存第一个仓泵的主进气阀；#4炉除尘器二电场：原A列四个仓泵一组，B列四个仓泵一组，两组并联用一条输灰管道，改为A、B列两组串联，用一根输灰管道到灰库。取消所有仓泵的流化阀、补气阀、防堵阀等，只保存第一个仓泵的主进气阀。

#4炉省煤器：原A列6个仓泵一组，B列6个仓泵一组，每组各并入一电场A、B列输灰管道上，改为A、B列两组串联，12个仓泵为一组用一根输灰管接入二电场输灰管道上到灰库。取消所有仓泵的流化阀、补气阀、防堵阀等，只保存第一个仓泵的主进气阀；先导式自动成栓阀专用伴气管道：原则上有输灰管道的地方就有先导式自动成栓阀伴气管道。伴气管道给先导式自动成栓阀供气，针对每个不同的输送单元，都有不同的分支，目的是达到更好的节能。每条先导式自动成栓阀伴气管道都安装有入口手动隔离阀，入口气动隔离阀，末端手动排污阀。

先导式自动成栓阀的安装方式：每个仓泵与相邻仓泵中间根据仓泵间距不同安装先导式自动成栓阀3～8个，约1.0～2.0m/个；除尘器输灰母管每3.5～4.5m安装一套，省煤器输灰母管每2.5～3.5m安装一套；在管道弯头前后0.5m各安装一个。在除尘器一、二电场及省煤器输灰第一个仓泵进气的管道上加装节流孔板，#4炉省煤器仓泵出口处加装管道清理器，在#4炉除尘器一、二电场及省煤器输灰气源管道上加装稳压阀及流量计等。#4炉除尘器一、二电场及省煤器输灰管内的内套管全部抽出。原系统的所有流化阀、补气阀、防堵阀全部取消。DCS程序升级，以适应系统要求，需要时增加模块。

3.2 改造后预期达到的效果

先导式输灰改造后，可实现满泵、满管输送，输送效率大大提高，输送频率大大降低，所以降低输灰系统的用气量，同时降低系统的磨损，提高弯头、阀门、管道的使用寿命，从节能、检修等带来更大的经济效益。先导式输灰改造后，输灰气源压力由原来的0.60MPa降低至0.35MPa，新型先导式低压节能栓塞式输送系统可实现无吹扫停泵，当输送距离远时更能节省压缩空气的用量，当仓泵内的介质完全送入管道后，仓泵压力还会继续维持在一定的高压工况范围，节约大量能耗，节能效率可达50%～60%或以上。

原#4炉电除尘一二电场及省煤器输灰系统现存在耗气量大，管道磨损严重，输送循环次数过多，阀门磨损严重，灰量一大就会堵管等，及时更改后可彻底解决管道磨损及堵管、电除尘器堵灰导致电场短路的安全隐患，从而保证了机组的长期安全经济运行；同时可减少输灰能耗高的问题，有利于企业提高经济效益实现稳定安全经济运行；同时减少了因堵管清理时造成的环境污染问题。

3.3 改造结果

根据现场输灰系统运行数据，#4炉MCR工况需要开1台空压机，两台炉共设计5用1备，目前输灰系统实际运行工况#4炉启用1台空压机运行，且省煤器经常出现堵管，输灰可靠性差。改造后通过检修维护中定期清理杂物可实现输灰系统常年不堵管，提高了输灰系统的运行可靠性。

按设计煤种运行下，#4炉气力输灰系统只需0.5～1.0台空压机就可满足运行。具有较好的节能效果。先导式输灰改造后，可实现满泵、满管输送，输送效率大提高，输送频率大大降低，所以降低输灰系统的用气量，同时降低系统的磨损，提高弯头、阀门、管道的使用寿命，从节能、检修等带来更大的经济效益。鉴于先导式输灰要求的气源压力比较低，输灰气源压力可从原来的0.55MPa降低至0.3MPa，节约大量耗气量，节能效果可达50%或以上。通过减少输灰用气量，保证机组压缩空气系统安全运行，防止机组其他设备因用气量不足、输灰系统故障而导致负荷受限或非计划停运，影响机组供电、供热能力。通过提高输灰系统可靠性，减少漏灰造成的环境污染问题。