發(fā)電機(jī)組先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)改造研究探討

國(guó)能蚌埠發(fā)電有限公司 孟 培

蚌埠公司4號(hào)爐為660MW國(guó)產(chǎn)超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝裝置。除塵器為電除塵器，五級(jí)電場(chǎng)。輸灰系統(tǒng)采用正壓濃相雙套管氣力輸送系統(tǒng)。一電場(chǎng)A、B側(cè)分別設(shè)置4個(gè)倉(cāng)泵用一根DN200輸灰雙套管到灰?guī)?；二電?chǎng)A、B側(cè)各設(shè)置4個(gè)倉(cāng)泵，A、B側(cè)兩組合并用一根輸灰雙套管到灰?guī)?。省煤器A、B側(cè)分別用DN150輸灰雙套管并入電除塵器一電場(chǎng)A、B側(cè)輸灰管上。

現(xiàn)有正壓濃相雙套管氣力輸灰系統(tǒng)輸送效率較低，存在一些不能克服的缺陷，如輸灰系統(tǒng)管道磨損嚴(yán)重、檢修頻率高，維護(hù)費(fèi)用較高，套管脫落后不易維修，堵管后不易判斷位置，不容易清堵。當(dāng)手套、纖維等軟質(zhì)物料和較大顆粒物等易堵塞雙套管噴口、尖銳部分，造成耗氣量嚴(yán)重超標(biāo)，輸送能力急劇下降，極易發(fā)生堵管，堵管后清堵困難等現(xiàn)象。

1 先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)工作原理及優(yōu)點(diǎn)

1.1 先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)改造的必要性

現(xiàn)有氣力輸灰系統(tǒng)采用紊流雙套管技術(shù)，雙套管輸送技術(shù)對(duì)物料和輸送流化比例都有一定的要求，省煤器和一電場(chǎng)的大顆粒的灰對(duì)雙套管磨損較為嚴(yán)重，雙套管局部灰掉落在高流速管道中運(yùn)動(dòng)，對(duì)管道及后續(xù)設(shè)備沖擊破壞較大，易造成輸灰管堵塞且外部很難判斷堵管位置，一旦堵管，清理難度大，清理工作量也較大；現(xiàn)有雙套管的氣力輸灰系統(tǒng)，灰氣比例低，輸灰耗用壓縮空氣大。目前，維持#4爐電除塵器、省煤器氣力輸灰系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行需不小于150m3（折合2.5臺(tái)60m3空壓機(jī)供氣量）壓縮空氣供給量，輸送最大灰量小于87T/h，灰氣比已大大小于設(shè)計(jì)值（25：1）。

現(xiàn)有輸灰用壓縮空氣管路復(fù)雜，倉(cāng)泵混料箱處流化裝置和管道沿線閥門布置較多，日常維護(hù)中流化用閥門失效嚴(yán)重，流化系統(tǒng)灰倒入堵塞，造成系統(tǒng)堵管，灰管、彎頭和灰?guī)炻┗业热毕荩瑱z修中對(duì)管道堵塞無較好的排堵措施易造成局部環(huán)境污染；目前輸灰管道及彎頭運(yùn)行中受灰氣混合物沖刷，雙套管厚度減薄，除塵器輸灰管受灰氣比較低、流化裝置可靠性的影響，管壁磨損嚴(yán)重、輸灰管堵塞頻繁，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較高；現(xiàn)有輸灰系統(tǒng)維持高壓力運(yùn)行輸送，輸送周期較短且輸送結(jié)束需空吹導(dǎo)致系統(tǒng)耗氣量大，可靠性和經(jīng)濟(jì)性較差。

1.2 先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)工作原理

新型先導(dǎo)式低壓節(jié)能栓塞輸送技術(shù)系統(tǒng)保留一個(gè)主進(jìn)氣，倉(cāng)泵內(nèi)下料至滿料，讓倉(cāng)泵迅速升壓，以啟動(dòng)栓塞系統(tǒng)，觸發(fā)先導(dǎo)式系統(tǒng)。布置在輸灰管道上先導(dǎo)式栓塞裝置開啟，可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)進(jìn)氣（將堵管位置附近的栓塞閥開啟進(jìn)氣），實(shí)現(xiàn)無堵管輸送，達(dá)到最佳輸送效果。輸灰管道內(nèi)的灰在成栓前近似滿管，相當(dāng)于近似堵塞狀態(tài)，管道內(nèi)壓力增加，當(dāng)輸送管道內(nèi)的壓力達(dá)到先導(dǎo)式栓塞裝置開啟壓力（此壓力可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，原始設(shè)定在0.25MPa）時(shí)，先導(dǎo)式栓塞裝置開始工作，把管道內(nèi)的灰進(jìn)行成栓，將近乎滿管的灰分成若干個(gè)成栓單元，此時(shí)每個(gè)成栓閥門的作用就是把本單元的灰向灰?guī)旆较蛲七M(jìn)。

隨著先導(dǎo)式栓塞裝置的進(jìn)氣和栓柱在管道中向灰?guī)旆较虻倪\(yùn)動(dòng)，栓塞會(huì)漸漸退化，同時(shí)輸灰管道內(nèi)的壓力會(huì)慢慢下降，當(dāng)壓力下降到設(shè)定值時(shí)（原始設(shè)計(jì)值為0.21MPa，可調(diào)整設(shè)定值），先導(dǎo)式栓塞裝置進(jìn)氣閥門會(huì)聯(lián)鎖關(guān)閉，管道內(nèi)的灰自由流動(dòng)，又會(huì)恢復(fù)到堵管或近似堵管的狀態(tài)，又到了成栓前的條件，系統(tǒng)周而復(fù)始地進(jìn)行“成栓前，栓塞形成，栓塞退化”等過程。

采用先導(dǎo)式輸送方式輸送溫度高、大顆粒的灰，根據(jù)介質(zhì)特性、管徑大小、輸送距離、輸灰管線布置情況等，合理布置間隔加裝先導(dǎo)式栓塞裝置。在倉(cāng)泵出口處是滿管輸送，當(dāng)介質(zhì)輸送到一定距離時(shí)管內(nèi)壓力會(huì)升高，當(dāng)檢測(cè)到管道內(nèi)的壓力達(dá)到裝置開啟的壓力時(shí)，先導(dǎo)式栓塞裝置閥門會(huì)聯(lián)鎖打開向管道內(nèi)進(jìn)氣，管道內(nèi)的物料受到進(jìn)氣的擾動(dòng)，會(huì)自動(dòng)疏松成栓，并向灰?guī)旆较蛲七M(jìn)，此點(diǎn)的堵管現(xiàn)象消除，管道內(nèi)的壓力隨之降低，先導(dǎo)式栓塞裝置閥門聯(lián)鎖關(guān)閉（根據(jù)壓力設(shè)定值），管道內(nèi)的介質(zhì)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。

1.3 先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)可用來輸送任何粉體、物料，系統(tǒng)通過間隔安裝自動(dòng)成栓閥后一般不會(huì)發(fā)生堵管現(xiàn)象，運(yùn)行可靠性較高。先導(dǎo)式輸送系統(tǒng)只有下料、流化、輸送三個(gè)過程，省略了管道吹掃，管道吹掃時(shí)流速高、灰氣比小、沖刷管壁較為嚴(yán)重，同時(shí)浪費(fèi)大量壓縮空氣。采用先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)低壓輸送，輸送時(shí)間短，在節(jié)約用氣方面尤為突出，充分達(dá)到節(jié)能效果。先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)物料滿管輸送，物料流速低，管道及彎頭磨損沖刷小，設(shè)備壽命延長(zhǎng)，檢修頻率降低。先導(dǎo)式輸送系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送，先導(dǎo)式栓塞系統(tǒng)可看成一個(gè)輸送單元，遠(yuǎn)距離輸送時(shí)，就是多個(gè)輸送單元的組合疊加，通過合理的間隔布置先導(dǎo)式栓塞裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送。

2 宿州公司先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)改造調(diào)研

2.1 宿州公司改造背景

宿州公司#5、#6（350MW）機(jī)組電袋除塵氣力輸灰系統(tǒng)由一、二電場(chǎng)A列每4臺(tái)倉(cāng)泵串聯(lián)（容積8臺(tái)2.0m3）合并通過一根內(nèi)套管式流化正壓主氣輸送管（DN200）輸送飛灰；一二電場(chǎng)B列每4臺(tái)倉(cāng)泵串聯(lián)（容積8臺(tái)2.0m3）合并通過一根內(nèi)套管式流化正壓主氣輸送管（DN200）輸送飛灰；一二布袋每8臺(tái)倉(cāng)泵串聯(lián)（容積16臺(tái)0.5m3）合并通過一根內(nèi)套管式流化正壓主氣輸送管（DN150）輸送飛灰；省煤器4臺(tái)倉(cāng)泵串聯(lián)（容積4臺(tái)0.5m3）通過一根內(nèi)套管式流化正壓主氣輸送管（DN125）輸送飛灰。通過管道切換閥進(jìn)行切換進(jìn)入原灰?guī)旎虼只規(guī)?，輸送距離250m。

輸灰管道采用雙套管，倉(cāng)泵底部加裝4個(gè)流化閥，倉(cāng)泵出口處又加裝助吹閥二次加壓輸送飛灰。電袋除塵及省煤器氣力輸灰系統(tǒng)自投運(yùn)以來一直處于較高的能耗狀態(tài)，存在磨損、堵管、耗氣量大、能耗高等問題。

2.2 宿州公司輸灰系統(tǒng)改造方案

#5、#6機(jī)組電袋除塵及省煤器輸灰倉(cāng)泵底部所有流化閥門及氣管拆除或隔離；#5、#6機(jī)組電袋除塵及省煤器倉(cāng)泵與倉(cāng)泵之間雙套管內(nèi)的內(nèi)套管抽出；電袋除塵一、二電場(chǎng)及一、二布袋每8臺(tái)倉(cāng)泵串聯(lián)合并用一根DN200無縫鋼管到灰?guī)臁Ｊ∶浩鲉为?dú)一根輸灰管到灰?guī)欤?5、#6機(jī)組電袋除塵及省煤器倉(cāng)泵出口的助吹加壓閥拆除并隔離；#5、#6機(jī)組電袋除塵及省煤器第一個(gè)倉(cāng)泵主進(jìn)氣入口加裝對(duì)夾式單向閥（DN80，對(duì)夾型）、DR單向閥（DN80,DR型）、主阻灰器（ZQ200）、節(jié)流孔板、管道過濾器（GQ200）、調(diào)壓閥（DN80PN16）、氣動(dòng)進(jìn)氣閥（DN80）、流量計(jì)等。

沿#5、#6機(jī)組電袋除塵及省煤器輸灰管道加裝伴氣管道（DN80）至灰?guī)鞆濐^爬高處，并在伴氣管道入口處加裝調(diào)壓閥、管道過濾器，在伴氣管道末端加裝排污閥，低洼處加裝排水閥；先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥（ZCX-IV-16-20）的安裝：每個(gè)倉(cāng)泵與相鄰倉(cāng)泵中間根據(jù)倉(cāng)泵間距不同安裝先導(dǎo)式成栓閥3～8個(gè)，約1.0～2.0m/個(gè)；除塵器輸灰母管每3.0～4.0m安裝一個(gè)，省煤器輸灰母管每2.5～3.5m安裝一個(gè)；每個(gè)彎頭前安裝一個(gè)，每個(gè)彎頭后0.5m安裝一個(gè)；壓力變送器安裝方式：壓力變送器安裝到每個(gè)輸灰單元第一個(gè)倉(cāng)泵主進(jìn)氣管道節(jié)流孔板與倉(cāng)泵入口之間管道上；運(yùn)行程序與畫面修改，參數(shù)修改，氣動(dòng)閥門控制點(diǎn)的連接等。

2.3 宿州公司改造后效果

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，改造前每分鐘平均耗氣量67.14M3，改造后19.39M3/min，改造后比改造前節(jié)能率為71%。通過調(diào)研宿州公司#5、#6機(jī)組檢修中電袋除塵及省煤器氣力輸灰先導(dǎo)式優(yōu)化改造項(xiàng)目實(shí)施后，輸灰系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單可行，輸送距離遠(yuǎn)，減少了管道磨損，提高了輸送效率，減少了輸灰耗氣量，減輕了檢修勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了日常維護(hù)費(fèi)用，改造達(dá)到了預(yù)期效果。

3 蚌埠公司先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)改造項(xiàng)目

技術(shù)改造需要解決輸灰堵管問題、降低除塵器及省煤器輸灰系統(tǒng)輸灰耗氣量、減少氣力輸灰易損設(shè)備，降低維護(hù)、檢修工作量、降低管道磨損、提高閥門使用壽命。

3.1 先導(dǎo)式輸灰系統(tǒng)改造方案主要內(nèi)容

本次改造方案采用先導(dǎo)式低壓節(jié)能栓塞輸送技術(shù)，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，用氣小等特點(diǎn)。#4爐電除塵一、二電場(chǎng)及省煤器新增輸灰管先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥338套及沿線配氣管道，實(shí)現(xiàn)#4電除塵一、二電場(chǎng)與省煤器輸灰至灰?guī)臁CS程序及畫面升級(jí)，以適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行要求。為達(dá)到先導(dǎo)式栓塞輸送的最佳效果，現(xiàn)有輸灰系統(tǒng)需要做以下改動(dòng)：

#4爐除塵器一電場(chǎng)：原A列四個(gè)倉(cāng)泵一組，B列四個(gè)倉(cāng)泵一組，每組各一條輸灰管道，改為A、B列兩組串聯(lián)，用一根輸灰管道到灰?guī)?。取消所有倉(cāng)泵的流化閥、補(bǔ)氣閥、防堵閥等，只保存第一個(gè)倉(cāng)泵的主進(jìn)氣閥；#4爐除塵器二電場(chǎng)：原A列四個(gè)倉(cāng)泵一組，B列四個(gè)倉(cāng)泵一組，兩組并聯(lián)用一條輸灰管道，改為A、B列兩組串聯(lián)，用一根輸灰管道到灰?guī)?。取消所有倉(cāng)泵的流化閥、補(bǔ)氣閥、防堵閥等，只保存第一個(gè)倉(cāng)泵的主進(jìn)氣閥。

#4爐省煤器：原A列6個(gè)倉(cāng)泵一組，B列6個(gè)倉(cāng)泵一組，每組各并入一電場(chǎng)A、B列輸灰管道上，改為A、B列兩組串聯(lián)，12個(gè)倉(cāng)泵為一組用一根輸灰管接入二電場(chǎng)輸灰管道上到灰?guī)臁Ｈ∠袀}(cāng)泵的流化閥、補(bǔ)氣閥、防堵閥等，只保存第一個(gè)倉(cāng)泵的主進(jìn)氣閥；先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥專用伴氣管道：原則上有輸灰管道的地方就有先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥伴氣管道。伴氣管道給先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥供氣，針對(duì)每個(gè)不同的輸送單元，都有不同的分支，目的是達(dá)到更好的節(jié)能。每條先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥伴氣管道都安裝有入口手動(dòng)隔離閥，入口氣動(dòng)隔離閥，末端手動(dòng)排污閥。

先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥的安裝方式：每個(gè)倉(cāng)泵與相鄰倉(cāng)泵中間根據(jù)倉(cāng)泵間距不同安裝先導(dǎo)式自動(dòng)成栓閥3～8個(gè)，約1.0～2.0m/個(gè)；除塵器輸灰母管每3.5～4.5m安裝一套，省煤器輸灰母管每2.5～3.5m安裝一套；在管道彎頭前后0.5m各安裝一個(gè)。在除塵器一、二電場(chǎng)及省煤器輸灰第一個(gè)倉(cāng)泵進(jìn)氣的管道上加裝節(jié)流孔板，#4爐省煤器倉(cāng)泵出口處加裝管道清理器，在#4爐除塵器一、二電場(chǎng)及省煤器輸灰氣源管道上加裝穩(wěn)壓閥及流量計(jì)等。#4爐除塵器一、二電場(chǎng)及省煤器輸灰管內(nèi)的內(nèi)套管全部抽出。原系統(tǒng)的所有流化閥、補(bǔ)氣閥、防堵閥全部取消。DCS程序升級(jí)，以適應(yīng)系統(tǒng)要求，需要時(shí)增加模塊。

3.2 改造后預(yù)期達(dá)到的效果

先導(dǎo)式輸灰改造后，可實(shí)現(xiàn)滿泵、滿管輸送，輸送效率大大提高，輸送頻率大大降低，所以降低輸灰系統(tǒng)的用氣量，同時(shí)降低系統(tǒng)的磨損，提高彎頭、閥門、管道的使用壽命，從節(jié)能、檢修等帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。先導(dǎo)式輸灰改造后，輸灰氣源壓力由原來的0.60MPa降低至0.35MPa，新型先導(dǎo)式低壓節(jié)能栓塞式輸送系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無吹掃停泵，當(dāng)輸送距離遠(yuǎn)時(shí)更能節(jié)省壓縮空氣的用量，當(dāng)倉(cāng)泵內(nèi)的介質(zhì)完全送入管道后，倉(cāng)泵壓力還會(huì)繼續(xù)維持在一定的高壓工況范圍，節(jié)約大量能耗，節(jié)能效率可達(dá)50%～60%或以上。

原#4爐電除塵一二電場(chǎng)及省煤器輸灰系統(tǒng)現(xiàn)存在耗氣量大，管道磨損嚴(yán)重，輸送循環(huán)次數(shù)過多，閥門磨損嚴(yán)重，灰量一大就會(huì)堵管等，及時(shí)更改后可徹底解決管道磨損及堵管、電除塵器堵灰導(dǎo)致電場(chǎng)短路的安全隱患，從而保證了機(jī)組的長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；同時(shí)可減少輸灰能耗高的問題，有利于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；同時(shí)減少了因堵管清理時(shí)造成的環(huán)境污染問題。

3.3 改造結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸灰系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，#4爐MCR工況需要開1臺(tái)空壓機(jī)，兩臺(tái)爐共設(shè)計(jì)5用1備，目前輸灰系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況#4爐啟用1臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行，且省煤器經(jīng)常出現(xiàn)堵管，輸灰可靠性差。改造后通過檢修維護(hù)中定期清理雜物可實(shí)現(xiàn)輸灰系統(tǒng)常年不堵管，提高了輸灰系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

按設(shè)計(jì)煤種運(yùn)行下，#4爐氣力輸灰系統(tǒng)只需0.5～1.0臺(tái)空壓機(jī)就可滿足運(yùn)行。具有較好的節(jié)能效果。先導(dǎo)式輸灰改造后，可實(shí)現(xiàn)滿泵、滿管輸送，輸送效率大提高，輸送頻率大大降低，所以降低輸灰系統(tǒng)的用氣量，同時(shí)降低系統(tǒng)的磨損，提高彎頭、閥門、管道的使用壽命，從節(jié)能、檢修等帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。鑒于先導(dǎo)式輸灰要求的氣源壓力比較低，輸灰氣源壓力可從原來的0.55MPa降低至0.3MPa，節(jié)約大量耗氣量，節(jié)能效果可達(dá)50%或以上。通過減少輸灰用氣量，保證機(jī)組壓縮空氣系統(tǒng)安全運(yùn)行，防止機(jī)組其他設(shè)備因用氣量不足、輸灰系統(tǒng)故障而導(dǎo)致負(fù)荷受限或非計(jì)劃停運(yùn)，影響機(jī)組供電、供熱能力。通過提高輸灰系統(tǒng)可靠性，減少漏灰造成的環(huán)境污染問題。