火力发电厂紊流双套管气力除灰技术与单管气力输灰技术浅析

火力发电厂紊流双套管气力除灰技术与单管气力输灰技术浅析

何绍峰卫丽姚均天钟慧慧

（中机国能电力工程有限公司上海200061）

摘要：为了适应我国环保节能减排要求,火力发电厂粉煤灰的输送均采用气力除灰。由于煤市场紧张,造成实际燃煤的发热量低、灰分高,远远超过气力除灰系统的设计指标,不能满足发电厂正常运行的要求,因此,采用紊流双套管气力除灰技术,既能提高设备可靠性,增强输送能力,又能节省电能。

关键词：紊流双套管；气力除灰技术；提高输送节省电能

1概述

目前我国气力除灰系统主要有两大类,即负压气力除灰系统和正压气力除灰系统。由于正压浓相气力除灰系统具有高效节能、流速低、磨损小、输送管道可用普通钢管、投资和维修费用少等诸多优点。所以,正压高浓度气力输送系统占我国燃煤电厂粉煤灰气力除灰系统的主导地位。比较典型的正压浓相气力输送系统有德国汉堡莫勒(moller)公司的紊流双套管技术(以下简称双套管技术)和英国克莱德的小仓泵单管输送技术(以下简称小仓泵单管技术)两种输送方式。以陡河发电厂为例,#3、4电除尘器干除灰系统采用的是克莱德的小仓泵单管输送技术,#5-8电除尘器干除灰系统采用的是紊流双套管技术,正压浓相气力输送系统和双套管气力输送系统因其输送浓度高、出力大、输送距离远和磨损小等优势在大型燃煤电厂应用最广泛。

2气力除灰系统简介

随着社会经济的快速发展，各行各领域对电力能源需求量不断加大，为了满足日益增长的电煤供应需求，提高除灰系统的除灰效率，就需要从煤种、灰质特性、灰量、管道以及管道等等多个方面入手，对现有的除灰系统进行改造升级。无论小仓泵单管输送技术,还是紊流双套管技术两种输送方式,均采用的是仓泵间歇式输送方式,每输送一组仓的粉煤灰,即为一个工作循环,每个工作循环分为四个阶段:

2.1进料阶段

进料阀呈开启状态,进气阀和出料阀关闭,仓泵内部与灰斗连通,仓泵内无压力(与除尘器内部等压),粉煤灰从除尘器灰斗进入仓泵,当仓泵内飞灰灰位高至与料位计探头接触,则料位计产生一料满信号,并通过现场控制单元进入程序控制器,在程序控制器的控制下,系统自动关闭进料阀,进料状态结束。

2.2加压流化阶段

进料阀关闭,进气阀开启,压缩空气通过流化盘均匀进入仓泵,仓泵内飞灰充分流态化,压力升高,当压力高至双压力开关上限压力时,则双压力开关输出上限压力信号至控制系统,系统自动打开出料阀,加压流化阶段结束,进入输送阶段。

3气力输灰系统设备

目前国内大型火力发电厂普遍采用螺杆式空

3.1空压站设备

压机加冷冻式干燥机或组合式干燥机的空压站配置，在选用此类设备时应注意以下几点：

（1）空压设备的铭牌出力是特定情况下的理论值，实际出力受气压、温度等环境因素影响可能偏低。空冷式空压机如通风不利，夏季出力会明显下降，甚至会因排气高温频繁跳闸。而多数品牌的空压机不同程度都存在出力小于铭牌数值的情况。因此综合考虑到干燥系统和管道系统的损耗，恶劣灰质下的粗灰输送等因素，建议空压机设计选型时铭牌出力不低于系统实际耗气量的130%。另外应重视夏季高温对空压机的影响，如有必要应选用水冷式空压机，其冷却水源来自闭式水系统，其压力、流量、水质均可保证冷却效果。

（2）国内一些品牌的冷冻式干燥机采用了小功率压缩机，此类设备要求使用环境很严格，如某一品牌冷冻式干燥机要求“使用温度45℃”，并不是指环境温度45℃。而是指压缩空气入口温度大于

3.2管道、弯头

目前国内几大公司采用的输灰管道、弯头质量基本过关，管道磨损的主要原因是安装偏心或弯曲。弯头磨损主要跟系统设计不合理、管道流速过快有关。在设计中应根据灰分特性合理选择灰气比，并对灰管的变径点认真核算。采用双套管的系统尤其要注意控制流速，有个别电厂存在内管完全脱落的现象。

3.3控制、仪表

输灰系统的自动控制仪表主要是料位计和压力变送器（压力开关）。无论何种料位计都存在误报警现象，运行、维护中应及时调整料位计灵敏度、清理积灰，保证料位计正常工作。因为飞灰会磨损或堵塞压力开关，所以压力开关应尽量安装在输送管道的气源侧。

控制程序的设计应充分考虑到特殊工况下的输送要求，预存两套甚至三套控制方案。有的控制系统上位机组态界面可调项仅间隔时间一项。一旦飞灰变粗，无论怎么调整运行间隔都是一输送就堵管，只能手动输送。

45℃。而大型螺杆式空压机在夏季普遍的出口温度

达到80℃~90℃，在没有预冷设备的情况下，此冷干机根本无法正常工作。组合式干燥机也存在再生耗气量远大于铭牌值、干燥剂老化过快等问题。

国产设备虽然存在上述问题，但相对进口设备有明显的价格优势和较高的性价比。实际选用时应多方比较，综合考虑。

4.系统工作流程

浓相正压气力除灰系统采用间歇式输灰方式，每输送1罐干灰为1个工作循环。1个工作循环为4个阶段。

4.1进料阶段

进料阀及排气阀呈开启状态，进气阀及出料阀呈关闭状态。干灰由除尘器灰斗进入，当罐内干灰灰位高至与料位计探头接触时，则料位计产生料满信号并通过阀门控制箱进入PLC程序控制器，在程序控制器控制下，系统自动关闭进料阀及排气阀，进料阶段结束。

4.2进气发打开，进入气压，出料阀自动打开，出气阀打开，灰被管路内气流扰动，吹动，实现运输，进入输送阶段。

此时进料阀及排气阀仍呈关闭状态，出料阀呈开启状态。这一阶段主要作用是通过压缩空气把飞灰送入灰库，最后呈纯空气流动状态，系统阻力下降至稳定值。此阶段为定时输送，吹扫时间一到，出料阀关闭，进料阀、打开，这一过程结束，将进入下一个工作循环。

4.3输送阶段

出料阀、进气阀呈开启状态，进料阀、回风阀呈关闭状态。此时仓泵一边进气，一边把气灰混合物输送到灰管中，当仓泵内飞灰输送完毕，管路阻力下降，仓泵内压力降低，当降低到双压力开关事先整定的下限压力（指吹扫压力）时，输送阶段结束，进入吹扫阶段。

4.4吹扫阶段

进气和出料阀仍开启，压缩空气吹扫罐底和输灰管道，此时罐内无飞灰，管道内飞灰逐步减少，最后几乎呈空气流动状态。系统阻力下降，管内压力下降至一稳定值。定时一段时间后，吹扫结束，关闭进气阀、出料阀，然后打开进料阀，仓泵恢复进料状态。

4.5系统特点

正压浓相气力除灰系统可实现高浓度、高效率、低速度的输送，其主要性能指标和特点为：

a．输送灰气比高其输送灰气比一般可达到30%，空气消耗量仅为微正压系统或负压系统的1／3～1／2。

b．输送速度低输送速度仅为8～15m／s，仅是微正压系统或负压系统的1／2，大大降低了灰气对管道、阀门的磨损，因此输灰管道采用普通无缝钢管就可以满足长期正常运行的需要。

c．输送距离长正压浓相气力除灰系统可实现长距离输送。

5气力输灰系统设备

目前国内大型火力发电厂普遍采用螺杆式空

5.1空压站设备

压机加冷冻式干燥机或组合式干燥机的空压站配置，在选用此类设备时应注意以下几点：

（1）空压设备的铭牌出力是特定情况下的理论值，实际出力受气压、温度等环境因素影响可能偏低。空冷式空压机如通风不利，夏季出力会明显下降，甚至会因排气高温频繁跳闸。而多数品牌的空压机不同程度都存在出力小于铭牌数值的情况。因此综合考虑到干燥系统和管道系统的损耗，恶劣灰质下的粗灰输送等因素，建议空压机设计选型时铭牌出力不低于系统实际耗气量的130%。另外应重视夏季高温对空压机的影响，如有必要应选用水冷式空压机，其冷却水源来自闭式水系统，其压力、流量、水质均可保证冷却效果。

（2）国内一些品牌的冷冻式干燥机采用了小功率压缩机，此类设备要求使用环境很严格，如某一品牌冷冻式干燥机要求“使用温度45℃”，并不是指环境温度45℃。而是指压缩空气入口温度大于

5.2管道、弯头

目前国内几大公司采用的输灰管道、弯头质量基本过关，管道磨损的主要原因是安装偏心或弯曲。弯头磨损主要跟系统设计不合理、管道流速过快有关。在设计中应根据灰分特性合理选择灰气比，并对灰管的变径点认真核算。采用双套管的系统尤其要注意控制流速，有个别电厂存在内管完全脱落的现象。

5.3控制、仪表

输灰系统的自动控制仪表主要是料位计和压力变送器（压力开关）。无论何种料位计都存在误报警现象，运行、维护中应及时调整料位计灵敏度、清理积灰，保证料位计正常工作。因为飞灰会磨损或堵塞压力开关，所以压力开关应尽量安装在输送管道的气源侧。

控制程序的设计应充分考虑到特殊工况下的输送要求，预存两套甚至三套控制方案。有的控制系统上位机组态界面可调项仅间隔时间一项。一旦飞灰变粗，无论怎么调整运行间隔都是一输送就堵管，只能手动输送。而大型螺杆式空压机在夏季普遍的出口温度达到80℃~90℃，在没有预冷设备的情况下，此冷干机根本无法正常工作。组合式干燥机也存在再生耗气量远大于铭牌值、干燥剂老化过快等问题。国产设备虽然存在上述问题，但相对进口设备有明显的价格优势和较高的性价比。实际选用时应多方比较，综合考虑。

6结束语

上述分析及实际应用表明火力发电厂除灰系统采用紊流双套管技术,符合目前我国节能减排的大趋势,适应我国煤炭市场紧张,燃煤发热量低,灰份变化较大的要求。并且运行实践证明气力输灰是适合我国国情的一种送灰方式。目前，国内已完全掌握本项技术，国产设备也基本成熟，因此300MW及以上燃煤机组的飞灰处理系统已经可以完全国产化。但是在气力输灰系统的设计、运行、维护中依然存在着一些问题，需要我们去认真加以研究和解决。

同时双套管气力输送系统具有输送速度低，磨损小，能耗低，不易堵管等优点，且该厂的1号机组的输送距离为800m，已是正压浓相气力输送系统的极限距离，因此，从技术角度该厂适合采用双套管力气输送系统;从经济角度，虽然双套管气力输送系统初期投资稍高，但该系统能耗小、运行费用低，长期经济性能更好一些。

参考文献

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[2]刘磊.火力发电厂紊流双套管气力除灰技术与单管气力输灰技术浅析[J].科技创新导报,2012,03:62-63.

[3]莫伟军.双管紊流密相气力除灰系统试验研究[D].华北电力大学（北京）,2006.

[4]张良斌,曹利民,张轲轲.双套管气力输送技术在超超临界2×1000MW机组长距离飞灰输送中的应用[J].热力发电,2008,06:49-52.