省煤器输灰系统优化治理研究

［摘 要］文章基于国能锦界能源有限责任公司省煤器输灰系统优化改造项目，参考九江电厂、陈家港电厂等案例进行分析，设计基于先导式低压节能单元流化气力输送系统的优化改造方案。结果表明，通过加装先导式低压节能单元流化气力输送系统、安装自动成栓阀专用伴气管道等，并对原有控制系统进行优化后，输灰系统均未出现堵管现象，节气率明显提升，节能效果显著，为企业节约了大量的能源。

［关键词］省煤器；输灰系统；先导式低压节能单元流化气力输送系统

［中图分类号］TM621.2 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2024）03–0099–04

1 背景

以前的火电厂输灰方式不仅浪费大量的水资源，也对水资源造成了污染。并且在处置燃烧后的灰渣时，也增加了企业的生产成本，降低了企业生产效益。而气力输灰系统，不仅节约了水资源，还不用掩埋煤灰，保护了环境。而且可以将产生的灰渣作为商品进行销售，增加了企业效益。但在实际的工程设计时，正确设计和选择气力输送系统要根据被输送物料的特性（如输送量、输送距离、环境条件等）进行。但火电厂输灰系统实际运行条件较恶劣，经常出现输灰系统堵灰堵管的现象。因此为解决输灰系统堵灰堵管问题，提高生产效益，改良输灰系统和研发新的输灰技术势在必行。

国能锦界能源有限责任公司位于陕西省神木市锦界工业园区，是一个拥有6 台空冷燃煤发电机组的大型发电企业。尽管该公司的装机容量高达3 720 MW，但其省煤器输灰系统却存在着一些严重的问题。由于输灰管道沿途没有设置合理的助吹补气装置，以及灰粒径大、不易形成柱塞或栓塞等因素，使得输灰系统频繁发生堵管故障，同时也造成了管道内灰气流速快，管道和弯头磨损严重。为了解决这些问题，提高省煤器输灰系统的运行效率，该公司决定对省煤器输灰管路加装先导式低压节能单元流化气力输送系统，沿输灰管道安装自动成栓阀专用伴气管道，并在伴气管与输灰管道间安装自动成栓阀，配套加装无人巡检控制系统等，同时对原控制系统运行参数进行优化。保证伴气系统与输灰主进气同步控制，提高系统运行的可靠性，减少日常维护、故障判断等问题。

2 气力输送系统概述

2.1 传统气力输送系统

气力输送系统是一种利用气流的力量将灰尘从一个地方输送到另一个地方的设备，其在许多工业生产中都有应用。根据其工作原理和特性，气力输送系统主要可以分为以下4 种形式。

2.1.1 负压输送

负压输送是一种出现较早的气力输送形式。其主要设备包括罗茨风机、罗茨真空泵和抽气器，适用于多点受料向一处集中输送。这种方式不会发生跑灰、冒灰现象，工作环境相对清洁。但由于其受真空度极限的限制，输送距离和出力都有一定的限制，而且流速较高，磨损严重。

2.1.2 低正压输送

低正压输送适用于除尘器灰斗下的气锁阀，在输送风压的作用下以正压形式将气灰混合物输送至灰库。该方式的优点是输送压力较低，输送距离和出力都比负压输送有所提升。但其流速仍较高，磨损严重。

2.1.3 正压输送

正压输送是通过流态化仓泵进行输送，其输送压力较高，输送距离和出力也大幅提升。在这种系统中，空气动力源一般使用空压机，灰气比大幅提高，磨损问题得到了一定的改善。

2.1.4 双套管输送

双套管输送是为了解决正压输送易出现的堵管、磨损等问题，开发出的一种特殊的输送技术。其最大的特点是解决了输送堵管问题，使得输送距离大幅延长。同时，由于输送流速低、浓度高，使得磨损问题也得到了较大的改善。

2.2 先导式低压节能单元流化气力输送系统

先导式低压节能单元流化气力输送系统是一种具有显著优势的输灰系统，其采用了专利技术，通过在输灰管道上间隔一定距离安装气力输送器，沿输灰管道铺设一条气力输送器专用伴气管道，并只保留原来输送系统的主进气，从而实现了堵管处点进气的工作方式，不堵的地方不进气。这样就在最大程度上节省了压缩空气的用量，降低了流速，减小了磨损，提高了输灰效率。此外，由于其可以实现满泵满管输送，因此可以大幅提高输灰效率，有效减少输灰频次。并且，由于其采用了恒压恒流状态输送，管道、阀门等使用寿命可延长3 倍以上。该系统还可以实现远距离输送，输送距离理论上讲不受限制。并且该系统可大幅节约用气量，成本回收期也较短。

3 基于先导式低压节能单元流化气力输送系统的应用案例分析

3.1 项目主要问题分析

根据2021 年6 月14 日的数据，国能锦界能源有限责任公司1～6 号炉省煤器卸灰系统总共出现了100次缺陷。其中，5 号炉和6 号炉省煤器卸灰系统的缺陷占比为56%，主要问题在于输灰管道堵管和弯头磨损泄漏。而1～4 号炉省煤器卸灰系统，其缺陷占比为44%，主要原因包括输灰管道堵塞、补偿器磨损泄漏及筛分器堵塞导致的灰斗温度低。根据堵管问题的成因分析发现，设计参数与实际运行情况存在一定的出入。例如，5 号炉、6 号炉省煤器输灰系统设计出力为5 t/h，但实际运行中，当发生堵管情况时，基本能通过手动吹扫疏通。同时，循环时间设计为7 min/次，但实际循环间隔为10～12 min。此外，落料时间存在延时，仓泵底部三通处有少量的灰，等待大量落灰时容易发生堵管现象。再者，5 号炉、6 号炉省煤器卸灰系统与1～4 号炉在设计和运行上存在显著的差异。例如，1～4号炉省煤器卸灰系统分为A、B 侧输灰，每侧由3 个仓泵独立输灰；而5 号炉、6 号炉省煤器卸灰系统则由6 台仓泵同时输灰。另外，1～4 号炉省煤器卸灰系统的输灰管道接入电除尘入口喇叭口，具有负压；而5 号炉、6 号炉省煤器卸灰系统的输灰管道无负压。并且1～4 号炉省煤器卸灰系统的压缩空气有单独的储气罐，压力稳定，而5 号炉、6 号炉省煤器卸灰系统的压缩空气无储气罐，气量波动大。

综合来看，目前省煤器输灰系统面临的主要问题集中在输灰管道的堵塞、弯头磨损泄漏及补偿器磨损泄漏等方面。项目针对1～6 号炉省煤器卸灰系统在运行中出现的问题，采取了一系列临时措施以降低故障发生率并提高系统运行效率。

（1）每天晚上20点左右或机组满负荷时进行巡检，如果发现堵管故障，及时联系运行人员手动吹灰疏通，该方法可以基本消除故障。同时，还需定期对筛分器和仓泵底部三通进行检查和清理。

（2）对5 号炉、6 号炉省煤器卸灰系统进行了调整，将落料阀的开关方式从逐个开关改为同时开关，以便进行下灰量控制调整。在锅炉吹灰时段及机组高负荷时，也可以尝试调整为135、246 仓泵分别单独输灰，以增加灵活性。

（3）为解决输灰高峰阶段压缩空气量不足的问题，5 号炉、6 号炉省煤器卸灰系统在13.7 m 层分别增加了输灰储气罐。同时，考虑到与二电场同时输灰的可能优势，已对5 号炉省煤器输灰系统程序进行了调整，并观察运行情况。如果运行状况明显改善，则会对6号炉省煤器输灰系统程序进行类似调整。

（4）5 号炉、6 号炉省煤器卸灰系统的弯头将参照1～4 号炉进行采购储备，并在日常和机组检修期间逐步更换，以减少弯头磨损泄漏等问题。

3.2 项目优化改造主要内容

3.2.1 输灰系统案例经验分析

此次改造方案调研了以下3 个案例。

（1）国华电力九江电厂2×1 000 MW 机组2 号电除尘输灰系统改造。该电厂有2 台1 000 MW 的发电机组，其2 号炉电除尘一电场有12 台MD 仓泵，分为AB 两个单元各6 台仓泵。然而，自该炉气力输灰系统投运以来，由于未进行大的技改，管道弯头等部位磨损严重，用气量大，灰渣在输送过程中堵管现象时有发生。为实现输灰系统节能降耗，消除堵管现象，该电厂于2020年对2号炉一电场进行了气力输灰改造，先期改造了一电场B 侧1 条管线。改造采用了先导式低压节能单元流化气力输送系统，对一电场分批改造，铺设了伴气管道，并安装了气力输送器。此外，还配套了无人巡检并对原系统运行参数进行了优化。改造后的运行效果明显，输灰频次减少，灰气比有效控制在35～40 kg/kg 以上，同时输灰流速降低，减少了管道磨损。改造后可以实现满泵满管输送，完全消除了堵管现象。

（2）内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司1 号炉省煤器输灰系统改造。该公司有2×600 MW 机组，于2010 年通过168 h 满负荷运行正式投产。其单台省煤器输灰系统配置了7 台仓泵，采用的是正压浓相气力输灰系统，输灰为连续输送。然而，改造前存在省煤器输灰管道、弯头在运行过程中受灰的冲刷，耐磨层厚度减薄，管道磨损后影响灰库设备安全稳定运行等问题。为此，根据省煤器运行具体情况，该公司进行了先导式低压节能单元流化气力输送系统改造，安装了气力输送器，并对气力输送系统进行了整体优化。此外，还增加了无人巡检智能输灰控制系统，实时监测气力输送器压力变化，就地集中显示。改造后的效果显著，能够保证系统运行稳定，完全消除堵管现象，大幅降低了输灰压力，提高了整体输送效率。

（3）神华国华陈家港发电有限责任公司2 号炉1电场输灰系统改造。该公司有2×660 MW 的超超临界燃煤机组，于2011 年投产发电。然而，自2 号锅炉投运以来，由于未进行大的技改，管道弯头磨损严重，局部出现漏气、漏灰的情况，影响安全生产和环境安全。在实际运行中，系统用耗气量大，流速高，磨损严重，检修工作量大，能源浪费严重。为此，该公司采取了先导式低压节能单元流化气力输送系统进行改造，沿输灰管道铺设了一条伴气管道，在伴气管与输灰管道间安装了气力输送器，配套无人巡检并对原系统运行参数进行了优化。改造后，输灰系统实现了远距离、无堵输送，总体节能节气30％以上，2～3 a 即可收回成本。

综上所述，无论是国华电力九江电厂、内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，还是神华国华陈家港发电有限责任公司，他们在面临输灰系统存在的问题时，都选择了采用先导式低压节能单元流化气力输送系统进行改造，而该改造方式也的确取得了显著的效果，解决了存在的问题，提高了运行效率，降低了运行成本，证明了其的可行性和有效性。

3.2.2 项目优化改造方案

国能锦界能源有限责任公司省煤器输灰系统优化改造项目是一项大规模的工程项目，主要目标是对现有的省煤器输灰管路进行全面的技术升级和优化。此项目将实施多项改造措施，具体的改造内容如下。

（1）加装先导式低压节能单元流化气力输送系统，沿输灰管道铺设自动成栓阀专用伴气管道，以供给自动成栓阀。

（2）安装自动成栓阀，间距约3～8 m，以确保系统的有效运行。然后，安装进气组件和控制组件，以同步控制伴气系统与输灰主进气。同时，对原有的输灰系统的配气装置进行优化或取消，只保留主进气和仓泵底部流化盘进气。

（3）安装无人巡检智能输灰控制系统，实时监测和集中显示系统状态，以解决日常维护和故障判断问题，提高系统运行的可靠性。

（4）对整个输灰系统进行综合调试运行。该改造方案有利于消除堵管现象，实现满泵满管输送，改变连续进气的高能耗运行模式，节约用气30%～50%，降低输灰压力，整体输送效率高，故障率低；流速大幅降低，管路、阀门磨损降低，有效节约运行成本。

3.3 项目优化效果评价

本项目中2、3、4、5、6 号炉省煤器采用了先导式低压节能单元流化气力输送系统，主要涉及更换磨损的输灰系统输灰管道和其他相关部件，如弯头和膨胀节等。同时，所有项目都涉及拆除原有的助吹器和相关供气管道，并在接口处进行封堵。在新的设计中，所有项目都新增了自动成栓阀专用伴气管道，这些管道与原有的输灰管道并排铺设，气源取自原有的输灰系统。为了提高输灰系统的效率和稳定性，所有项目都安装了自动成栓阀，并在输灰系统的每个关键位置进行了布置。此外，为了实现无人巡检，所有项目都安装了智能输灰控制系统，并增加了相应的监控设备和画面。在灰斗积灰判断方面，所有项目都在灰斗上加装了温度变送器。

2、3、4 号炉省煤器选择更换了AB 侧沿途的部分管道，而5、6 号炉省煤器则更换了全部输灰管道，并将管道材质由Φ114 无缝碳钢管道更换为Φ168 无缝碳钢管道。在新铺设自动成栓阀专用伴气管道时，2、4、5、6 号炉省煤器选择了Φ89 不锈钢管，而#3号炉省煤器则使用了Φ89 不锈钢管和Φ48 不锈钢管。在安装自动成栓阀的数量上，2、4 号炉选择了A 侧24 套，B 侧24 套，而3 号炉省煤器选择了A 侧23 套，B 侧23 套，5 号炉安装了57 套，6 号炉则安装了44 套。在控制系统上，2、3、4 号炉省煤器选择了增加PLC柜中的DI 模块，而5、6 号炉省煤器则选择了增加DCS 柜中的IO 模块。此外，5、6 号炉省煤器拆除排气阀和管道，并在DCS 系统上取消了排气阀的画面和相关控制程序。

从省煤器输灰系统改造效果对比（图1）来看，使用先导式低压节能单元流化气力输送系统进行改造的效果十分显著。

（1）所有项目改造后均未出现堵管现象，提高了系统的稳定性。

（2）改造后的运行方式及降低的输灰频次，使得单位时间内输灰次数大幅减少，这不仅降低了压缩空气耗量，同时也减少了管道磨损，提高了设备的使用寿命。

（3）通过对比改造前后的平均每分钟用气量，可以发现节气率明显提升，这证明了改造方案的有效性和节能效果，为企业节约了大量的能源。2 号炉和3 号炉的节气率达到了61.8% 和51.9%，而4 号炉和6号炉的节气率分别为50.3% 和50.5%，5 号炉的节气率达到了44.5%，由此说明2号炉的节能效果更为显著。

4 结束语

由国能锦界能源有限责任公司省煤器输灰系统优化改造项目的分析可知，其采用的低压节能单元流化气力输送系统不仅能够有效地解决堵管问题，提高输灰效率，降低运行成本，还能大幅降低环境污染，实现了节能减排的效果。

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