仓式泵输灰系统优化设想

仓式泵输灰系统优化设想

张剑飞刘锴李红亮

（华能新疆轮台热电分公司新疆轮台841600）

摘要：气力输灰系统发展至今，技术成熟。但因设计、安装、调节、使用及环境等因素各不相同，致使系统仍存在各种缺陷或潜能挖掘空间。通过对系统构成及运行方式的分析，化整为零寻找重点，有针对性的去分析、调式或改造处理，可使系统运行经济性、可靠性等均达到最优状态。

关键词：气力输灰；正压输灰；设计；优化；改造

一引言

气力输灰系统是火力电站煤灰输送的最常用手段。其中又以仓式泵正压浓相输送为主要。相较于其它输灰方式各项优点突出明显。但因各电站在设计、安装、调节、使用及环境等因素各不相同，气力输灰也存在着明显的偏差。因此运行期的调节优化或系统改造仍不可避免。

仓式泵气力输灰系统组合控制灵活，可按需要实现单仓泵间歇性输送或多仓泵成组连续系统化运行。每一个工作循环由进料、加压流化、输送、吹扫、等待这五个阶段组成，循环反复进而达到连续输灰的目的。在排除灰源固有特性对输灰系统的影响外。依据输灰过程阶段的不同，系统仍存在着不同的问题或优化潜力。详细分析如下：

二存在问题

1．进料阶段

进料阶段煤灰为由上部灰斗掉落并填充仓泵内部空间进行输送前储备的过程。该过程一般可选择采用仓泵料位计满信号或系统进料设定时间到为关闭进料阀信号，从而结束仓泵进料阶段。

受仓泵内最终灰量的影响。当灰量过大时，后部加压流化效果将变差，易造成堵管。当灰量过少时，系统循环未达到设计出力，造成经济性下降。

2．加压流化阶段

进料阶段完成后，系统通过向仓泵内输送一定压力的压缩空气，对仓泵内的储灰进行流化并同时加压，为后续的煤灰正压输送做好准备。当仓泵内压力或进气流化时间达到设定值时，系统开启出料阀，从而由加压流化阶段过渡为流化输送阶段。

该过程如压力不足时，煤灰流化程度差，易造成输送时煤灰呈现明显的不均匀状流动，轻则引起输灰管路气喘振动，重则直接堵塞管路。当压力过大时，仓泵内煤灰受压力影响由原较松散变为紧致堆积，同样也会使流化恶化。同时仓泵内压力过大时，当出料阀开启瞬间大量高浓度煤灰同时涌进管道，而又不法及时排空，极易堵塞管路。

3．输送阶段

仓泵内储灰在压缩空气的作用下，经由输灰管路输送至灰库。输送过程当输灰管路压力下降至设定值（压力下限）时，即认为输送阶段完成。

在该过程中输送管路极易出现堵管及漏泄缺陷。严重影响系统运行及生产环境。

4．吹扫阶段

在完成煤灰的输送后，管路压力下降至设定下限值。为防止管路内可能残存的煤灰堆积影响下一个输灰循环。特设定以时间为单位的管路吹扫阶段。

该吹扫过程时间过短无法吹尽管路存灰，时间过长则不利于节能控制。

5．等待阶段

在上述输灰阶段均完成后，即为完成一个输灰循环。依据系统设定，相关系统、设备将等待下一循环进行的指令后再进行再次作业。

该等待过程过长，输灰空压机闲置，不利于系统节能控制。过程短则影响气源压力，使其可能无法到最优化的输送压力，进而必须增大气源输出以满足出力需求，大大降低了输送灰气比。

三优化分析

1．进料阶段

仓泵内最终灰量的多少直接影响输灰系统运行的可靠性与经济性，因此仓泵料位控制的准确性、合理性就显得格外重要。仓泵的进灰量控制一般由时间继电器与料位计二者谁先达到设定值为准。为保证进灰量合理，一般优先采用料位高度控制模式。依据经验煤灰量达到仓泵内部空间的1/2～2/3时为最佳高度（依据煤灰粒度及密度而略有不同），即可有效保证流化效果，又满足了最大输送出力要求。

2．加压流化阶段

仓泵内煤灰在加压流化过程中，受设备结构特点影响较为理想的分布状态如图1所示，仓泵罐体内A区域的煤灰先被流化，B区的煤灰自由下降填补已被流化的A区空间，同时A区域的多余气体经过B区上升至罐内空置区域，达到加压目的。C区煤灰基本不参于流化过程，而是在B区煤灰减少后，下落填补A、B区空间，直至罐内煤灰完全输送完成。

由图1可见仓泵罐体内留有一定空置区有利于煤灰的流化，同时也可见如果流化风直接作用于A区域将有利于整体的流化效果并可同时达加压的目的。因此优化流化布风，合理把控出料阀及加压时间，即可达到煤灰流化充分、输送均匀的目的。

由图1分析仓泵内加压用风在实际应用中对系统流化及加压效果均不明显，但其可有效保证罐体内的煤灰被吹扫并输送干静。同时为防止罐体内压力过高引起其它气管的堵塞或落灰的不均匀，建议由加压风分担部分流化功能，降低流化风压防止引起不均匀落灰以及其它气管的堵塞。同时可适当延迟开启加压用风的投用，将其主要功能由原加压变更为吹扫补气用。

3．输送阶段

气力输灰系统受气体膨胀影响，煤灰在管路中的输送呈加速状。输送距离越长，系统需克服的阻力越大。为保证灰气混合物在输送过程中特别是在管路前端不发生堵管，管路内流速不可过低。而又因输灰管道的磨损与管内流速的三次方成正比，因此输灰管线末端管路磨损极为严重，特别是末端弯头区域。降低流速方能有效降低磨损。因此建议可将长距离（＞550m）的输灰管道划分为2～3段，分别采用不同管径沿输送管线逐渐增大，以保证每段管路在不发生堵管的同时又可将磨损降至最低。

变径点的选择是可参考管路压力坡降经验公式进行设计。公式如下：

i=K×ux×μy×10^-3

i－压力坡降K－管径系数u－管道内气流平均速度m/s

x－速度系数μ－质量混合比y－混合比系数

为保证输送阶段输灰管路不发生堵塞，需合理控制管路起始速度外，在起始管路前端需合理布置具用稳流加速作用的水平直管段，一般建议初始水平直管段长度应尽量≥5m，可有效防止输灰前端管路堵塞。

同时管路设计中应尽量减少弯头的使用。增大弯头弯曲半径或采用斜管段代替直角转向，均可有效减少压降，降低管道磨损。改变管路布置，缩减管路等效输送长度，可有效减少输灰时间，提升灰气比。同时可适当降低最终流速，减轻磨损。

4．吹扫及等待阶段

气力输灰系统理想状态下流量曲线可由4个状态组成（参见图2），分别为：输送初期的倾斜上升，到输灰过程稳定在一个固定值，再到吹扫阶段的倾斜下降，最后到相应阀门均关闭后流量归零进入等待阶段。

但实际运行中，气力输灰系统一般由多个管线重叠布置并列运行，受各管线运行时间影响，管内流量不同时期随受压力、输灰状态等因素影响呈现较明显的波动（参见图3）。该情况的出现极易引发因管路内流量的不足所致的堵管。

因此建议合理控制输灰系统吹扫及等待的时间，使各条管线中的输送过程一个紧接一个触发，避免输灰空压机出现闲置或重负载的情况，较好的利用空压机的气源量，减少输灰系统总用气量，使整个系统运行的灰气比保持较为平稳的状态。可大大提高输灰运行经济性。

5．其它影响

⑴泄漏缺陷

系统泄漏，将造成泄漏点后部设备或管道压力及流速下降，易造成堵管。及时消除设备及系统缺陷，可有效提升系统运行的可靠性与经济性。

⑵控制灵敏性

采用灵敏度高的检测设备及快切阀门组合，提升系统控制灵敏度。进而提升系统运行可靠性。定时检查校验表计正常使用精准度，保证系统运行可靠在控。

⑶单系统布置

尽量独立布置仓泵控制系统，提高输灰控制系统的稳定性及可靠性，可防止输灰故障扩大化，降低消缺处理风险，提升系统可靠性。

⑷煤灰流动性控制

控制煤灰粒径，减少压缩空气带水，提升煤灰温度，均可有效提升煤灰的流动性，从而提升灰气比，提高系统运行经济性的同时也大大降低了堵管的风险。

四、结束语

气力输灰系统发展至今，技术成熟。但因设计、安装、调节、使用及环境等因素各不相同，致使系统仍存在各种缺陷或潜能挖掘空间。

通过对系统组成及运行方式的分析，化整为零找出重点，有针对性的去实施分析改造或调式，可使系统运行经济性、可靠性等均达到最优状态。

参考文献：

［1］鲁幼勤、唐来永、许晓东，气力输送设备的研究与应用[J]，新世纪水泥导报，2008

［2］刘宗明、段广彬、赵军，低速高能效的浓相气力输送技术[J]，中国粉体技术，2005

［3］万承军，气力输灰系统中灰气比参数的选取[J],粉煤灰，2014

［4］金晏海，300MW机组输灰系统优化改造[J]，华电技术，2010

［5］杜滨，粉体性能对浓相气力输送特性的影响[D]，济南大学硕士学位论文，2008

［6］鹿鹏，高压超浓相气固两相流输送特性与流型的研究[D]，东南大这博士学位论文，2009

［7］吴晓，《柱塞式气力输灰技术》[M]，中国电力出版社，2006生产管理部，邮编：841600。