先導(dǎo)式氣力輸灰系統(tǒng)性能試驗分析

［摘 要］大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口分公司2×300 MW 亞臨界蒸汽發(fā)電機(jī)組，其原正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)，存在系統(tǒng)出力不足、空壓機(jī)負(fù)荷高、壓縮空氣消耗量大、磨損大、堵管等問題。文章介紹了影響輸灰系統(tǒng)運行的因素，分析了原因，提出了使用先導(dǎo)式氣力輸送技術(shù)對原輸灰系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過對改造前后的輸送壓力、氣耗量、輸送速度、出力、噪聲等性能參數(shù)進(jìn)行對比可知，先導(dǎo)式氣力輸灰在輸灰領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)越性。

［關(guān)鍵詞］氣力輸灰；先導(dǎo)閥；耗氣量；節(jié)氣率

［中圖分類號］F24 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）04–0160–03

1 原輸灰系統(tǒng)概況

大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口分公司建設(shè)了規(guī)模為2×300 MW 的亞臨界蒸汽發(fā)電機(jī)組，1 號機(jī)組于2009 年12 月投產(chǎn)。電除塵器為雙室五電場的靜電電除塵器，每個除塵器灰斗下方裝有1 個發(fā)送器，通過氣力輸送系統(tǒng)輸送至灰?guī)臁Ｆ渲幸浑妶鰝}泵形式為下引式，倉泵數(shù)量為4 個，倉泵容積為2.5 m3，使用1 條DN200 灰管道輸送至灰?guī)臁．?dāng)前鍋爐整體產(chǎn)灰量為60 t/h，一電場除塵效率為80%，1 號機(jī)組除塵器至灰?guī)燧敾夜艿谰嚯x約360 m。原輸灰系統(tǒng)采用正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)。

2 輸灰系統(tǒng)影響因素及存在問題

2.1 輸送物料特性

物料顆粒粒徑、成分、形狀、密度及粘附性等會對管道的磨損產(chǎn)生影響，其中灰的硬度對管道磨損的影響較為顯著，硬度越高，輸送過程中管道磨損越大。而灰的粒度越大，硬度就越高。粒度對磨損速率的影響如圖1 所示。

輸送物料特性不合格時還會導(dǎo)致堵管現(xiàn)象頻發(fā)。如若電除塵器故障不能正常工作時，產(chǎn)生的沉降灰顆粒較大；點火階段煤油混燒也會造成灰的粘附性大；吹灰階段也會出現(xiàn)灰量多、灰粒大的情況；灰溫較低時，灰分中含水時，灰的黏性增大，并且容易結(jié)塊，導(dǎo)致輸送過程中阻力增大。這些情況的出現(xiàn)都會造成輸灰系統(tǒng)容易發(fā)生堵灰現(xiàn)象，降低輸灰系統(tǒng)效率。

2.2 管道介質(zhì)流速與沖擊角

管道磨損量大致與管道內(nèi)灰顆粒沖擊管壁的速度的3 次方成正比，因此管道內(nèi)流速變化對磨損量影響較大。但在氣力輸灰系統(tǒng)中，為了解決堵管，會增加系統(tǒng)的用氣量，提高流速，這就導(dǎo)致系統(tǒng)的磨損增加。所以氣力輸灰系統(tǒng)須尋求介質(zhì)最佳流速。電廠采用無縫鋼管，灰顆粒以20°與30°沖擊角與鋼管接觸時，磨損最大；隨著灰濃度增加，磨損加劇，然而濃度過高時，粒子間的相互影響，反而使磨損程度減輕，因此現(xiàn)行輸灰系統(tǒng)都采用高灰氣比減低流速的方法使磨損減小。

2.3 料氣比

料氣比與輸送物料特性、輸送距離等密切相關(guān)。起始速度與料氣比的關(guān)系如圖2 所示，當(dāng)采用濃相輸送時，料氣比的大小與起始速度成反比。但料氣比太小，輸灰的起始速度大，管道磨損會增大，并且能耗增大。而料氣比太大，雖然速度減小，磨損減小，但系統(tǒng)的壓力損失也大，容易造成輸灰管道堵塞。因此應(yīng)選擇合適的料氣比，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，盡量使能耗最小。但是現(xiàn)行的輸灰系統(tǒng)為保證安全運行，料氣比很難繼續(xù)增大，一般將料氣比設(shè)置在μ=5～20，此時輸送的壓力值處于0.5～0.6 MPa，給電廠節(jié)能帶來了壓力。

2.4 輸送距離的影響

長距離輸送需要消耗更多的能量，因此在選擇輸送方式時需要考慮能耗的大小，以確定最經(jīng)濟(jì)的輸送方式。長距離輸送還需要更高的輸送速度來維持物料的連續(xù)輸送，因此需要考慮輸送速度是否滿足要求。長距離輸送也需要輸送大量的物料，因此需要選擇具有足夠輸送能力的輸送方式。

2.5 壓縮空氣氣源的影響

氣源氣壓不夠，容易發(fā)生堵管；氣量不足，灰氣比增大，輸送濃度過大，造成管道阻力增大，易發(fā)生堵管；氣源帶油、帶水，脫硝系統(tǒng)氨逃逸高會使灰黏性增大，流動阻力增大，造成管道堵塞。

2.6 系統(tǒng)內(nèi)部故障

電源、進(jìn)出閥門、排氣閥門、出料閥、料位計、倉泵、除塵器等設(shè)備中，任何一個設(shè)備發(fā)生故障都會導(dǎo)致輸灰不暢問題。系統(tǒng)安裝和大修過程中如鍋爐爐膛和電除塵器內(nèi)部未清掃干凈，尺寸較大的雜物進(jìn)入灰斗，也會造成輸灰系統(tǒng)堵塞。

2.7 沒有實際的運行參數(shù)

工作人員若缺乏一定的業(yè)務(wù)知識與實踐操作經(jīng)驗，無法進(jìn)行輸灰調(diào)節(jié)，可能導(dǎo)致在輸灰工作中沒有及時對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或操作能力不佳，使輸送氣流次數(shù)降低，會造成輸灰不暢的問題發(fā)生。

2.8 設(shè)計輸灰能力與實際輸灰能力偏差

在設(shè)計輸灰系統(tǒng)時，根據(jù)鍋爐設(shè)計收到基灰分確定其輸送能力，并保留一定的富余量。但是當(dāng)實際運行期間收到基灰分與設(shè)計值偏差較大，且鍋爐設(shè)計收到基低位發(fā)熱量與實際運行期間收到基地位發(fā)熱量相差較大時，由于發(fā)熱量、灰分與設(shè)計值偏差較大，導(dǎo)致灰渣量較設(shè)計值偏大，所以實際運行過程中，高負(fù)荷期間會出現(xiàn)輸送能力超出最大可能輸灰能力的情況，從而造成輸灰系統(tǒng)堵灰，甚至造成設(shè)備坍塌，無法正常工作。

3 先導(dǎo)式氣力輸送技術(shù)改造及性能試驗

3.1 改造前后全天耗氣量及改造后節(jié)氣率

本次對1 號機(jī)組進(jìn)行先導(dǎo)式氣力輸送技術(shù)改造，2 號機(jī)組為原正壓濃相氣力輸送技術(shù)，為改造前后性能參數(shù)對比提供便利條件。

3.1.1 2號機(jī)組全天耗氣量

為便于將改造的1 號機(jī)組與未改造的2 號機(jī)組進(jìn)行耗氣量對比，改造前對2 號機(jī)組耗氣量進(jìn)行統(tǒng)計。

2023 年6 月19 日—26 日，每隔 24 h 讀取渦街流量計累計流量數(shù)值，記錄該時段內(nèi) 2 號機(jī)組入爐煤總量、入爐煤灰分，計算耗氣量，灰渣比為9 ∶ 1，電除塵改造前一電場收塵率為80%。

連續(xù)運行168 h 的情況下，輸灰系統(tǒng)改造前平均耗氣量為45.41 m3/t。2 號機(jī)組耗氣量見表1。

3.1.2 1號機(jī)組改造后全天耗氣量

2023 年6 月19 日—26 日，每隔24 h 讀取渦街流量計累計流量數(shù)值，記錄該時段內(nèi)1 號機(jī)組入爐煤總量、入爐煤灰分，計算耗氣量，灰渣比為9 ∶ 1，電除塵改造后一電場收塵率為85%。

連續(xù)運行168 h 的情況下，輸灰系統(tǒng)改造后平均耗氣量為19.98 m3/t。

由改造前后的耗氣量可知，改造后的1 號機(jī)組與未改造的2 號機(jī)組相比，平均節(jié)氣率為56%。

3.2 先導(dǎo)裝置噪聲

在除塵器一電場先導(dǎo)裝置處使用聲級計進(jìn)行噪聲測量發(fā)現(xiàn)，先導(dǎo)裝置處平均噪聲為79.83 dB（A）。

3.3 輸灰系統(tǒng)輸送頻次

1 號機(jī)組一電場改造前輸送頻次為24 次/h，二電場輸送頻次為15 次/h，三電場輸送頻次為12 次/h，四電場輸送頻次為12 次/h。先導(dǎo)式氣力輸送改造后，一電場輸送頻次為6 次/h ；二電場輸送頻次為5 次/h，三電場輸送頻次為4 次/h，四電場輸送頻次為3 次/h。

3.4 輸灰系統(tǒng)出力和輸送流速

2023年6月19日進(jìn)行最大輸灰出力試驗期間，記錄1 h 內(nèi)的用氣量，根據(jù)試驗過程記錄數(shù)據(jù)計算得到，1號機(jī)組一電場先導(dǎo)輸灰系統(tǒng)平均輸送流速為7.8 m/s。

2023 年6 月19 日將1 號機(jī)組輸灰系統(tǒng)循環(huán)時間降至420 s 以內(nèi)，落灰時間調(diào)至30 s 以上，倉泵高料位后進(jìn)行輸送，輸送結(jié)束以敲擊倉泵無灰為準(zhǔn)，記錄輸送時間每個循環(huán)時間不超過400 s，每小時可輸送8 次以上。根據(jù)試驗過程記錄數(shù)據(jù)計算得到，1 號機(jī)組一電場先導(dǎo)輸灰系統(tǒng)出力為80 t/h。

4 結(jié)論

根據(jù)以上性能試驗數(shù)據(jù)，先導(dǎo)式氣力輸灰系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)輸灰技術(shù)具有以下優(yōu)越性。

（1）耗氣量小。相同條件下未進(jìn)行改造的2 號機(jī)組一電場輸灰系統(tǒng)平均耗氣量為45.41 m3/t，改造后的1 號機(jī)組一電場先導(dǎo)輸灰平均耗氣量為19.98 m3/t。

（2）節(jié)氣率高。改造后的1 號機(jī)組與未改造的2號主機(jī)組相比，平均節(jié)氣率為56%。

（3）噪聲小。除塵器一電場先導(dǎo)裝置處平均噪聲為79.83 dB（A），滿足噪聲≤ 85 dB（A）的性能保證要求。

（4）輸送流速低。改造后先導(dǎo)輸灰系統(tǒng)平均輸送流速為7.8 m/s，小于原輸灰系統(tǒng)的平均流速10 m/s，從而使管道磨損降低。

（5）出力大。先導(dǎo)輸灰系統(tǒng)出力為80 t/h，可以滿足燃料灰分增大引起的灰量大于設(shè)計值的情況。

（6） 輸送壓力低。一電場改造后輸送壓力為0.30 MPa，小于原輸灰系統(tǒng)氣源壓力。

（7）輸送頻次少。由1 號機(jī)組除塵器一電場改造前后輸灰頻率對比可知，改造后的一電場先導(dǎo)輸灰系統(tǒng)輸送頻次相比改造前大幅降低，且在部分負(fù)荷下空壓機(jī)運行臺數(shù)由改造前的5 臺運行可降至4 臺運行，節(jié)省了空壓機(jī)用電量。

綜上所述，先導(dǎo)式氣力輸送技術(shù)有利于輸灰系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作，可提高全廠經(jīng)濟(jì)效益，并能為企業(yè)節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。

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