正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)在某鋁廠節(jié)能降耗中優(yōu)化分析

王守彬

（大唐魯北發(fā)電有限責(zé)任公司，山東 濱州 256600）

目前，正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)是國內(nèi)外燃煤火力發(fā)電廠采用的最為廣泛的輸灰系統(tǒng)，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、布置靈活、DCS/PLC可控程度高、投資少、灰氣比高、流速低、檢修維護(hù)量少、運(yùn)行可靠成本低等特點(diǎn)，主要由裝料閥、排氣閥、倉泵、主吹閥、伴吹閥、助吹閥及管道等組成，在DCS/PLC控制系統(tǒng)下自動按序?qū)﹄妶龌虿即鼌^(qū)逐個(gè)進(jìn)行輸灰，輸送動力為壓縮空氣。

輸灰壓縮空氣主要通過空氣壓縮設(shè)備消耗電能做功而產(chǎn)生，在此過程中，做功熱量損失較大，系統(tǒng)損失能耗較高[1]。因此，在確保正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)安全可靠的前提下，盡可能的減少壓縮空氣使用量，就可大幅降低壓縮空氣系統(tǒng)能耗，提升經(jīng)濟(jì)效益。

1 正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)簡介

我公司除塵系統(tǒng)為電袋復(fù)合式除塵器，根據(jù)電區(qū)、袋區(qū)將每臺機(jī)組輸灰系統(tǒng)分為電場區(qū)A/B、布袋一區(qū)A/B、布袋二區(qū)、布袋三區(qū)六個(gè)輸灰單元，電場區(qū)A和布袋一區(qū)A、電場區(qū)B和布袋一區(qū)B、布袋二區(qū)和布袋三區(qū)分別共用一個(gè)輸灰母管，共三個(gè)輸灰母管，輸送至灰?guī)?。單臺機(jī)組輸灰單元分布，如圖1所示：

圖1 單臺機(jī)組輸灰單元分布

近期，對我公司輸灰系統(tǒng)邏輯進(jìn)行優(yōu)化，將1、2號機(jī)組獨(dú)立、24小時(shí)同步輸灰模式修改為1、2號機(jī)組順序、間隔輸灰，減少輸灰系統(tǒng)耗氣量，減少輸灰空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間，尤其是在機(jī)組深度調(diào)峰、低負(fù)荷時(shí)，節(jié)能降耗經(jīng)濟(jì)效益尤為明顯。

2 正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)同步輸灰邏輯

1、2號機(jī)組同步輸灰邏輯為：1、2號機(jī)組輸灰系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置、24小時(shí)同步輸灰，兩臺機(jī)組之間輸灰系統(tǒng)互不影響。

圖4 順序輸灰模式

當(dāng)兩臺機(jī)組均運(yùn)行時(shí)，無論負(fù)荷高低，為確保輸灰系統(tǒng)運(yùn)行正常、輸灰壓縮空氣壓力正常，需維持兩臺輸灰空壓機(jī)運(yùn)行，輸灰耗氣量較大，系統(tǒng)能耗較高。

同步輸灰模式，如圖2所示：

圖1 同步恢復(fù)邏輯

3 正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)順序輸灰邏輯

1、2號機(jī)組順序輸灰邏輯為：1、2號機(jī)組輸灰系統(tǒng)邏輯有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)1、2號機(jī)組順序、間隔輸灰，當(dāng)1號機(jī)組輸灰時(shí)，2號機(jī)組自動停止輸灰；當(dāng)2號機(jī)組輸灰時(shí)，1號機(jī)組自動停止輸灰。

在啟停機(jī)、深度調(diào)峰或正常運(yùn)行時(shí)，均可維持一臺空壓機(jī)運(yùn)行，減少空壓機(jī)設(shè)備耗電量。當(dāng)采用順序輸灰時(shí)停運(yùn)一臺空壓機(jī)，另一臺空壓機(jī)加載時(shí)間延長，卸載時(shí)間縮短，從而整體達(dá)到節(jié)省電量的目的，也提高了設(shè)備的有效利用率，避免出現(xiàn)頻繁加卸載現(xiàn)象。

順序輸灰模式，如圖3所示：

圖3 同步輸灰模式

4 正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)順序輸灰邏輯節(jié)能分析

通過對輸灰系統(tǒng)輸灰邏輯進(jìn)行優(yōu)化，將1、2號機(jī)組同步輸灰調(diào)整為順序輸灰，可以實(shí)現(xiàn)啟停機(jī)過程、低負(fù)荷深度調(diào)峰甚至正常負(fù)荷下間斷停運(yùn)空壓機(jī)，從而達(dá)到減少壓縮空氣設(shè)備耗電量，降低輸灰系統(tǒng)能耗的目的。

通過對輸灰邏輯進(jìn)行調(diào)整，每個(gè)輸灰單元輸送間隔時(shí)間大比例延長，單次輸灰灰量增加，大幅度降低輸灰耗氣量，一臺空壓機(jī)運(yùn)行即可滿足兩臺機(jī)組輸灰用氣量，大幅度降低輸灰系統(tǒng)耗電量。2號爐電場A區(qū)單元輸灰邏輯調(diào)整前后對比，同一時(shí)間內(nèi)輸灰次數(shù)明顯減少，輸灰耗氣量明顯降低，如圖4所示：

4.1 啟停機(jī)節(jié)能降耗分析

在機(jī)組啟、停階段投入順序輸灰，充分利用機(jī)組負(fù)荷變化及灰斗暫存粉煤灰的功能，停運(yùn)一臺空壓機(jī)，僅運(yùn)行一臺空壓機(jī)，減少輸灰空壓機(jī)耗電量。

表1 啟停機(jī)節(jié)能降耗分析表

啟機(jī)時(shí)：從輸灰系統(tǒng)試運(yùn)、輸灰管道清掃直至負(fù)荷正常，按照8小時(shí)計(jì)算，每小時(shí)節(jié)約220～280Kw.h，每次啟機(jī)可節(jié)約1760～2240Kw.h。

停機(jī)時(shí)：利用灰斗暫存粉煤灰空間提前投入順序輸灰直至鍋爐拉灰結(jié)束、灰斗存灰輸送完畢，按照15小時(shí)計(jì)算，每小時(shí)節(jié)約220～280Kw.h，每次停機(jī)可節(jié)約3300～4200Kw.h。

按照一年兩臺機(jī)組停運(yùn)15次計(jì)算，在機(jī)組啟、停階段充分利用順序輸灰模式，每年可節(jié)約7.59～9.66萬Kw.h，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4.2 深度調(diào)峰及低負(fù)荷時(shí)節(jié)能分降耗析

為充分利用風(fēng)電，減少棄電現(xiàn)象，提高綠色能源的使用率，越來越多的機(jī)組參與深度調(diào)峰或者降低機(jī)組負(fù)荷。在低負(fù)荷下，粉煤灰產(chǎn)生量較低，若繼續(xù)維持兩臺輸灰空壓機(jī)運(yùn)行，勢必造成壓縮空氣及電量的大量浪費(fèi)。

通過實(shí)驗(yàn)獲得，在機(jī)組深度調(diào)峰或低負(fù)荷階段，若兩臺機(jī)組負(fù)荷均在200MW以下或兩臺機(jī)組負(fù)荷總量在400MW以下時(shí)，可長期維持一臺輸灰空壓機(jī)運(yùn)行，每小時(shí)節(jié)約220～280Kw.h，每天可節(jié)約5280～6720Kw.h，按照秋冬季節(jié)及春節(jié)調(diào)峰30天計(jì)算，可節(jié)約15.84～20.16萬Kw.h；

4.3 機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)節(jié)能分析

當(dāng)兩臺機(jī)組均正常運(yùn)行，負(fù)荷維持在較高水平時(shí)，此時(shí)機(jī)組產(chǎn)生灰量較大，此時(shí)若長期停運(yùn)一臺輸灰空壓機(jī)，勢必造成灰斗積灰增多，甚至出現(xiàn)高料位，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

但是通過實(shí)驗(yàn)獲得，可間斷停運(yùn)一臺輸灰空壓機(jī)運(yùn)行，充分利用灰斗暫存粉煤灰的功能，停運(yùn)時(shí)間控制在6—12小時(shí)。

通過實(shí)驗(yàn)獲得，當(dāng)兩臺機(jī)組負(fù)荷均在200MW以上時(shí)，每天可間斷停運(yùn)一臺空壓機(jī)約6小時(shí)，每小時(shí)可節(jié)約220～280Kw.h，每天約1320～1680Kw.h，按照雙機(jī)運(yùn)行200天計(jì)算，可節(jié)約26.4～33.6萬Kw.h。

以2018年4月17日輸灰系統(tǒng)耗電為例分析，發(fā)電量、輸灰耗電量、輸灰耗電率統(tǒng)計(jì)如下表，變化曲線（為便于對比，將三條曲線合理移動）如圖5所示：

圖5 輸灰系統(tǒng)耗電比例

通過對2018年4月17日發(fā)電量、輸灰耗電量、耗電率數(shù)據(jù)及變化曲線分析，當(dāng)采用順序輸灰模式時(shí)平均每小時(shí)可節(jié)約248Kw.h、電率下降0.0488%，節(jié)能降耗效果顯著。

對全年機(jī)組啟停次數(shù)、深度調(diào)峰天數(shù)、正常運(yùn)行天數(shù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約電量約49.83～63.42萬Kw.h。

5 結(jié)語

通過對1、2號機(jī)組輸灰系統(tǒng)邏輯進(jìn)行節(jié)能降耗優(yōu)化調(diào)整，有效地降低機(jī)組輸灰時(shí)間，減少壓縮空氣耗氣量，降低輸灰系統(tǒng)耗電量，同時(shí)輸灰時(shí)間縮短，使輸灰倉泵、管道等系統(tǒng)磨損程度降低，設(shè)備使用壽命延長。

在未增加任何設(shè)備投資的情況下，僅是通過邏輯優(yōu)化調(diào)整，就使輸灰系統(tǒng)達(dá)到了較高的節(jié)能降耗效果，此方法廣泛適合同類發(fā)電機(jī)組輸灰系統(tǒng)或者其它粉粒物料輸送系統(tǒng)，值得廣泛試驗(yàn)、采用。