一種高效安全節(jié)能的輸灰系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘

要：某電廠4號(hào)鍋爐輸灰系統(tǒng)自投運(yùn)以來存在以下幾方面問題：輸灰系統(tǒng)用氣量大，輸灰管道內(nèi)介質(zhì)流速高，輸灰管路磨損嚴(yán)重，降低了管道使用壽命，尤其彎頭處磨損最為明顯；管路磨損泄漏增加了設(shè)備維護(hù)量，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染嚴(yán)重；輸灰系統(tǒng)用氣量大，每年損耗大量的輸送用氣，增加了空壓機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，機(jī)組廠用耗電量高；壓縮空氣用氣量大，使進(jìn)入輸灰系統(tǒng)內(nèi)的水蒸氣量加大，導(dǎo)致輸灰管路板結(jié)，輸灰不暢，嚴(yán)重時(shí)機(jī)組被迫降負(fù)荷運(yùn)行，需進(jìn)行事故放灰，造成現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵，增加二次處理費(fèi)用；輸灰系統(tǒng)泄漏量及水蒸氣含量大，降低細(xì)灰品質(zhì)，增加運(yùn)輸費(fèi)用等。為此，某電廠對(duì)原輸灰系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用了新的先導(dǎo)式輸灰方式，解決了以上傳統(tǒng)輸灰系統(tǒng)的諸多問題。關(guān)鍵詞：先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)；改造；節(jié)能；堵管1

原輸灰系統(tǒng)概況某電廠4號(hào)鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造，該鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、自然循環(huán)汽包鍋爐，鍋爐采用全鋼構(gòu)架及懸吊結(jié)構(gòu)。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配套的磨煤機(jī)是長春發(fā)電設(shè)備總廠配供的MPS212HP-II型中速磨煤機(jī)，1臺(tái)鍋爐配5臺(tái)磨煤機(jī)，燃燒煤種時(shí)，4臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，每臺(tái)磨煤機(jī)帶一層燃燒器。電除塵器共設(shè)置4個(gè)電場(chǎng)，每個(gè)電場(chǎng)分別有4個(gè)倉泵，灰斗區(qū)至灰?guī)熳钸h(yuǎn)水平距離約為220m，輸灰空壓機(jī)共4臺(tái)全部運(yùn)行。

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系統(tǒng)改造概況輸灰系統(tǒng)改造采用先導(dǎo)式、自動(dòng)成栓式治堵防磨滿管輸送系統(tǒng)，將其安裝在原輸灰系統(tǒng)上。設(shè)計(jì)調(diào)整的部分在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行，接入或容納于原設(shè)計(jì)系統(tǒng)。設(shè)備設(shè)計(jì)需要考慮投資少、改動(dòng)少、工期短、壽命長、免維護(hù)、遠(yuǎn)距離、不堵管、降磨損、指標(biāo)優(yōu)等因素。某電廠4號(hào)爐改造范圍為所有灰斗出料閥及倉泵進(jìn)料閥（包含倉泵進(jìn)料閥）至灰?guī)烨袚Q閥處范圍內(nèi)的管道設(shè)備，主要包括以下部分：（1）電場(chǎng)輸灰及主管路先導(dǎo)式自動(dòng)成栓設(shè)備及伴氣系統(tǒng)設(shè)備安裝；（2）電場(chǎng)輸灰先導(dǎo)式自動(dòng)成栓設(shè)備及伴氣系統(tǒng)設(shè)備安裝。

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氣力輸灰介紹3.1

傳統(tǒng)氣力輸灰氣力輸送是一種利用有壓管流輸送粉粒狀物體的輸送技術(shù)，具有生產(chǎn)率高、結(jié)構(gòu)簡單、可升可降、操作方便、長距離輸送不受地域影響的特點(diǎn)，而且在輸送過程中可以進(jìn)行匯合、分流、混合、粉碎、分級(jí)、干燥、冷卻除塵等工藝操作，過程封閉，既能保證物品不受潮、受污損或混入異物，又能滿足環(huán)境保護(hù)要求。氣力輸灰的形式分為濃相、稀相、正壓、微正壓、負(fù)壓等多種形式。目前來說，國內(nèi)使用較多的是濃相氣力輸灰。在濃相氣力輸灰系統(tǒng)中，堵管、遠(yuǎn)距離、磨損三者之間是相互制約、相互矛盾的。為了解決堵管問題，只有增加系統(tǒng)的用氣量，增加系統(tǒng)磨損；反之，系統(tǒng)容易堵管，一旦發(fā)生堵管，若處理不及時(shí)，容易發(fā)生惡性循環(huán)，從而造成一系列嚴(yán)重后果，例如除塵器放灰、機(jī)組降負(fù)荷、除塵器跳閘等。傳統(tǒng)濃相氣力輸送控制過程主要分為4個(gè)階段，即進(jìn)料階段、流化階段、輸送階段和吹掃階段。3.2

先導(dǎo)式輸灰3.2.1

先導(dǎo)式輸灰特點(diǎn)3.2.1.1

永不堵管先導(dǎo)式輸灰可提高輸灰系統(tǒng)的輸送效率，由于消除了堵管現(xiàn)象，相應(yīng)節(jié)省了處理堵管是時(shí)間，一定程度上保證了系統(tǒng)的長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，使輸灰系統(tǒng)進(jìn)入良性循環(huán)狀態(tài)。同時(shí)，可適應(yīng)任何粉體物料的輸送，安裝自動(dòng)成栓閥后，系統(tǒng)永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生堵管問題，且可靠性非常高。3.2.1.2

遠(yuǎn)距離輸送目前在國內(nèi)外眾多輸送設(shè)備廠家中，唯一可以真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離（2000m以上）且穩(wěn)定運(yùn)行的只有新型栓塞輸送系統(tǒng)。當(dāng)輸送距離超過800m時(shí)，常規(guī)輸送系統(tǒng)必須通過合理的配氣、控制等進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)只能降低系統(tǒng)的灰氣比；當(dāng)輸送距離超過1200m時(shí)，常規(guī)輸送系統(tǒng)必須增加管路增壓器，以對(duì)管道內(nèi)的物料進(jìn)行二次流化，防止氣灰分層，進(jìn)一步降低灰氣比，增加系統(tǒng)流速，增加管道磨損。3.2.1.3

低能耗、效率高常規(guī)輸送系統(tǒng)的輸送分為4個(gè)過程，進(jìn)料、加壓流化、輸送、管道吹掃。先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)只有3個(gè)過程，進(jìn)料、加壓流化、輸送，省略了管道吹掃。管道吹掃過程有以下幾個(gè)特點(diǎn)：流速高、灰氣比小、浪費(fèi)大量壓縮空氣。先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有物料的滿管輸送，流速低，倉泵里面沒有灰時(shí)就可停止輸送，在管道內(nèi)的物料不會(huì)影響下一個(gè)過程的輸送，不會(huì)堵管。同等輸灰管徑的先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)輸送量是常規(guī)輸送系統(tǒng)的一倍以上，同等的系統(tǒng)配置，使用先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)后，輸送能力可提高一倍以上。本系統(tǒng)的用氣量單獨(dú)安裝了流量計(jì)進(jìn)行計(jì)數(shù)（就地式），對(duì)系統(tǒng)用氣量進(jìn)行考核，改造前先安裝流量計(jì)，對(duì)原系統(tǒng)用氣量進(jìn)行計(jì)量，確認(rèn)用氣量結(jié)果后，再對(duì)改造后的用氣量進(jìn)行計(jì)量，前后對(duì)比節(jié)氣量效果達(dá)到50%～70%。3.2.1.4

磨損小先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)因?yàn)槭菨M管輸送，所以輸送流速低，流速和磨損成正比，對(duì)管道彎頭等的磨損比常規(guī)輸送系統(tǒng)低很多。輸送流速平均不超過5m/s，灰?guī)於瞬怀^8m/s。輸灰設(shè)備、管道材質(zhì)同樣的情況下，先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)的使用壽命是傳統(tǒng)輸灰系統(tǒng)的2～3倍。3.2.1.5

配置簡單系統(tǒng)配置相當(dāng)簡單，沒有繁瑣的控制，沒有繁瑣的配氣，倉泵只有主進(jìn)氣一個(gè)進(jìn)氣點(diǎn)，所有的倉泵流化、一次氣、二次氣都不需要，減少了系統(tǒng)的故障點(diǎn)、控制點(diǎn)。總之，先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不堵管，磨損小，輸送效率高，無故障運(yùn)行，用氣量小。3.2.2

先導(dǎo)式輸灰原理（1）裝料時(shí)間：裝料時(shí)間一般有兩種控制方式，一種是時(shí)間，另一種是料位信號(hào)。先導(dǎo)式系統(tǒng)最好達(dá)到料位信號(hào)最佳，讓倉泵盡可能多裝料，一次輸送量越多越好。（2）只保留一個(gè)主進(jìn)氣，因?yàn)閭}泵內(nèi)滿料，使倉泵迅速升壓，以啟動(dòng)栓塞系統(tǒng)工作。（3）栓塞系統(tǒng)被啟動(dòng)后，先導(dǎo)式系統(tǒng)觸發(fā)，啟動(dòng)介質(zhì)流動(dòng)方向的一個(gè)栓塞閥自動(dòng)啟動(dòng)。（4）布置在輸灰管道上的栓塞閥開啟壓力各不相同，根據(jù)輸送現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)進(jìn)氣，哪里堵管哪里進(jìn)氣，不堵管的地方不進(jìn)氣，以達(dá)到最佳輸送效率。（5）本系統(tǒng)的工作原理好比接力賽，前一個(gè)成栓閥負(fù)責(zé)把輸送介質(zhì)傳遞給后面一個(gè)成栓閥，通過先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)工作原理（圖1）可知，先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)的作用猶如一個(gè)推車，進(jìn)行推拉模式，更有利于輸送，且輸送要求氣源壓力更低，好比汽車，原來二驅(qū)，加入先導(dǎo)系統(tǒng)后成了四驅(qū)。先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝如圖2所示。4

應(yīng)用效果及結(jié)果分析為了解決輸灰系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象的問題，保證鍋爐深度摻燒安全，某廠4號(hào)爐對(duì)輸灰系統(tǒng)進(jìn)行了改造，使用了先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)。4.1

改造前情況改造前，在4號(hào)爐倉泵間輸灰用壓縮空氣母管某一處上加裝流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，由維護(hù)人員和廠家每天統(tǒng)計(jì)耗氣量，在DCS上統(tǒng)一調(diào)取入爐煤量，化驗(yàn)室出具煤化驗(yàn)報(bào)告。流量計(jì)為2019年7月30日17：00安裝完成，8月3日08：00開始計(jì)量，改造前系統(tǒng)為雙套管形式，瞬間流量為7358.90Nm3/h，如圖3所示。4.2

改造后情況輸灰系統(tǒng)投運(yùn)為2019年9月22日08：30，將其投運(yùn)到原母管流量計(jì)（圖4）上。改造后使用原流量計(jì)計(jì)量，正常滿泵輸送瞬時(shí)流量為1000Nm3/h，兩條管道同時(shí)輸送，輸灰結(jié)束時(shí)最大流量為2048Nm3/h，因現(xiàn)場(chǎng)倉泵無高料位報(bào)警功能，灰斗無連續(xù)料位計(jì)，為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，不論負(fù)荷大小，均按照機(jī)組最大負(fù)荷運(yùn)行頻次調(diào)整（一電場(chǎng)6次/h、二電場(chǎng)2次/h、三電場(chǎng)1.5次/h、四電場(chǎng)1次/h），正常運(yùn)行瞬時(shí)流量較改造前節(jié)約72.17%（先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)每次裝灰越多，所需壓縮空氣量越少）。4.3

綜合分析4.3.1

輸灰頻次改造前，機(jī)組平均負(fù)荷在179WM時(shí)，每小時(shí)一電場(chǎng)運(yùn)行約21次，如圖5所示。改造后，機(jī)組平均負(fù)荷在179WM時(shí)，一電場(chǎng)安全余量運(yùn)行約6次。4.3.2

輸送能力一電場(chǎng)輸送能力（12：30，停運(yùn)輸灰系統(tǒng)；14：30，啟動(dòng)輸灰系統(tǒng)）如圖6所示，改造后輸灰系統(tǒng)在機(jī)組負(fù)荷178WM時(shí)停運(yùn)2h等灰，兩次滿泵輸送，第三次輸送灰斗無料倉泵無法裝滿，落料時(shí)間由4min延長至16min進(jìn)行輸送，灰斗無灰停止實(shí)驗(yàn)。通過一電場(chǎng)輸灰能力可看出，先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)輸送能力是原系統(tǒng)的2倍以上。4.3.3

節(jié)氣量輸灰系統(tǒng)改造前后的耗氣量統(tǒng)計(jì)經(jīng)過電廠維護(hù)和廠家共同確認(rèn)?；叶认到y(tǒng)壓縮空氣耗量統(tǒng)計(jì)如表1所示。根據(jù)表1可以看出，輸灰系統(tǒng)改造前后用氣量變化很大：改造前用氣量為每噸灰平均耗氣量59.8m3；改造后用氣量（安全余量運(yùn)行）為每噸灰平均耗氣量23.8m3；改造后較改造前，在安全余量運(yùn)行情況下節(jié)氣率達(dá)到60.21%。

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結(jié)語先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)低壓、恒速、恒流、恒壓輸送，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、降