先导式气力输送系统的应用

贺建平，袁 飞，刘 刚，高 琨，郝艳斌

（神华神东电力山西河曲发电有限公司，山西忻州 034000）

2号炉采用了先导式输灰方式，对原输灰系统进行了全面的改造，解决了以下几个问题：①解决了系统的能耗问题，机组在高负荷320 MW 时空压机运行数量降为6台，停运一台空压机；②解决了整个输灰系统磨损严重的问题；③提高了输灰系统出力、增强了输灰系统适应性，改造后输灰能力提高至110 t/h 以上。

1 应用背景

河曲CFB 电厂建设规模为2×350 MW 凝汽式超临界汽轮发电机组，冷却方式采用表面式间接空冷，锅炉采用循环流化床锅炉，两台机组分别于2015年9月28日和11月13日投产。

原#2 炉输灰系统设计：2 号炉均分为4 个输灰单元，其中第一输灰单元由电除尘A 侧1、2号仓泵与空预器A 侧1、2号仓泵串联起来共用一条DN175输灰管道至灰库，第二输灰单元由电除尘B 侧1、2号仓泵与空预器B 侧1、2号仓泵串联起来共用一条DN175输灰管道至灰库，第三输灰单元由布袋除尘器A 侧1、2、3号仓泵串联起来用一条DN175输灰管道至灰库，第四输灰单元由布袋除尘器B 侧1、2、3号仓泵串联起来用一条DN175输灰管道至灰库。

2 系统改造概况

（1）本次研究范围。#2机组预电除尘仓泵下气化室至灰库顶部输灰管道更换及加装先导阀及附件，并铺设伴气管道；空预器仓泵下气化室至预电除尘并管处在原输灰管道加装先导阀及附件，并铺设伴气管道；布袋除尘器仓泵下气化室至灰库底部加装先导阀及附件，并铺设伴气管道；系统改造为先导输灰控制方式。

（2）改造后输灰管线布置。①电除尘4台仓泵串联使用一根DN225输灰管道至灰库；②空预器4台仓泵串联后并入电除尘输灰管道至灰库；③袋区B 侧仓泵下气化室至灰库底部输灰管道至灰库；④袋区A侧仓泵下气化室输灰管道至灰库。

（3）沿输灰管道铺设一条先导阀专用伴气管道，给先导阀提供气源，同时在伴气管道末端安装排污阀，相对低点安装疏水系统。

（4）输灰系统的配气系统只保留原输送系统的主进气，所有的二次气、防堵助吹气等全部取消。

（5）从专用伴气管道上安装先导阀组件，并与先导阀连接。

（6）#2炉输灰用压缩空气气管上安装插入式流量计，以计量输灰压缩空气用量。

（7）优化控制逻辑以适应系统运行。

3 气力输灰介绍

3.1 传统气力输灰

气力输灰是一门利用有压管流输送粉粒状物体的输送技术，它具有生产率高，结构简单，可升可降，操作方便，长距离输送不受地域影响的特点，而且在输送过程中可以进行汇合、分流、混合、粉碎、分级、干燥、冷却除尘等工艺操作，过程封闭既保证物品不受潮、污损或混入异物，又能满足环境保护的要求。

气力输灰的形式分为浓相、稀相、正压、微正压、负压等多种形式。目前来说，国内使用较多的是浓相气力输灰。在浓相气力输灰系统中，堵管、远距离、磨损是相互制约和相互矛盾的，为了解决堵管，只有增加系统的用气量，增加系统的磨损，反之，系统容易发生堵管，一旦发生堵管处理不及时，容易发生恶性循环，从而造成一系列的严重后果，例如，除尘器放灰、机组降负荷、除尘器跳闸等。

3.2 先导式输灰特点

（1）彻底解决了输灰堵管现象（永不堵管）。提高输灰系统的输送效率，由于堵管现象的消除，相应节省了处理堵管时间，一定程度上保证系统长时间连续运行，使输灰系统进入良性循环状态。

可适应任何粉体物料的输送系统，安装自动成栓阀后系统永远不会发生堵管，且可靠性非常高，即便想人为让系统堵管几乎都没有可能。

（2）可以实现理想中的远距离输送，想送多远送多远（远距离输送）。目前成功案例中在国内、外众多输送设备厂家中唯一可以实现真正的远距离（如2 000m 以上的）且可以稳定运行的，只有新型栓塞输送系统。当输送距离超过800m 时，常规输送系统必须通过合理的配气、控制等进行调节，此时只能降低系统的灰气比；当输送距离超过1 200m 时，常规输送系统必须增加管路增压器，以进行对管道内的物料二次流化，防止气灰分层，又一次降低灰气比、增加系统流速、增加管道磨损。

（3）实现节能效果（低能耗、效率高）。常规输送系统输送分为四个过程，进料、加压流化、输送、管道吹扫；先导输灰系统只有三个过程，进料、加压输送，省略了管道吹扫。管道吹扫的过程有以下几个特点，流速高、灰气比小、浪费大量压缩空气。先导输灰系统可以实现所有物料的满管输送，流速低，仓泵里面没有灰时就可停止输送，在管道内的物料不会影响下一个过程的输送，不会堵管。同等输灰管径输送量是常规输送系统的一倍以上，同等的系统配置，使用先导输灰系统后，输送能力可提高一倍以上。

（4）本系统的用气量单独安装流量计进行计数（就地式）。对系统用气量进行考核，改造前先安装流量计，对原系统用气量进行计量，双方确认用气量结果后，再对改造后的用气量进行计量，前后对比节气量效果达到50%～70%。

（5）延长管道使用寿命（磨损小）。先导输灰系统因为是满管输送，所以输送流速低，流速和磨损成正比，对管道弯头等的磨损比常规输送系统低很多。输送流速平均不超过5 m/s，灰库端不超过8 m/s。输灰设备、管道同样材质的情况下先导输灰系统的使用寿命是传统输灰系统的2～3倍。

（6）系统做减法处理（简配置、免维护）。系统配置相当简单，没有繁琐的控制，没有繁琐的配气，仓泵只有主进气一个进气点，所有的仓泵流化、一次气、二次气都不需要，减少了系统的故障点、控制点。

本次改造方案采用先导输灰系统技术，系统具备运行稳定，不堵管，磨损小，输送效率高，无故障运行，用气小等特点。

4 应用效果及结果分析

4.1 耗气量测量

在2号机组停运前在输灰母管处安装智能涡街流量计，于2022年1月20日安装完毕。该流量计出厂前已经过校准并调零，流量计示值准确。经试验各方认可，可以作为试验数据的来源。分别在输灰系统改造前后6天时间内，记录2号机组流量计的空气耗量累计值，计算各自的每天耗气量并进行节气率对比。

4.2 试验结果

输灰系统全天耗气量试验。2号机组先导输灰系统改造前耗气量开始时间为：2022 年1 月21 日00：00：00，结束时间为2022 年1 月26 日01：00：00，试验阶段保持先导输灰系统正常运行。试验结果如下表1所示。

表1 2号机组先导输灰系统改造前压缩空气耗量

2号机组先导输灰系统改造后耗气量开始时间为：2022年4月6日16：30：00，结束时间为2022年4月11日16：30：00，试验阶段保持输灰系统正常运行。试验结果如表2所示。

表2 2号机组输灰系统改造后压缩空气耗量

根据以上结果可以看出，在保持输灰系统日常运行的状态下，2 号机组改造前的每日平均耗气量为84325.66 Nm3，2 号机组改造后的耗气量为34988 Nm3，2号机组改造后相比于改造前节气率为58.5%。

4.3 先导输灰系统最大出力能力分析

1号机组先导输灰系统最大出力试验从2022年4月10日18 ∶40开始，至2022年4月10日19：40结束，试验过程为：①将2号炉输灰系统进行灰料积攒过程（电场区持续落料190 s，空预器持续落料190 s，布袋区持续落料80 s）；②将2号炉输灰系统投入自动运行，进行最大出力试验。输灰过程中，输灰母管的总压力为0.32～0.35 MPa。

现场试验过程中，2号炉落灰情况良好，管道输运稳定，输灰压力曲线平稳且规律性较强。

2号炉先导输灰系统最大出力试验总时长为1 h。试验过程中，主进气门开启灰管压力上升代表输灰循环开始，下降至100 kPa 以下代表输灰循环结束，电场区单个循环的平均时间为9 min，1 h 内持续输灰6个循环，时间充足。空预器单个循环的平均时间为7 min，1 h 内持续输灰8个循环，时间充足。布袋区单个循环的平均时间为9 min，1 h内持续输灰6个循环，时间充足。

#2 炉电场区先导输灰系统最大出力=6（1h 输送次数）×4（仓泵数量）×2.83（电场区仓泵容积）×1（仓泵充满度）×1（灰堆积密度）=67.92 t/h；

#2 炉空预器先导输灰系统最大出力=8（1h 输送次数）×4（仓泵数量）×0.74（电场区仓泵容积）×0.8（仓泵充满度）×1（灰堆积密度）=18.944 t/h；

#2 炉布袋区先导输灰系统最大出力=6（1h 输送次数）×6（仓泵数量）×2.47（电场区仓泵容积）×0.8（仓泵充满度）×1（灰堆积密度）=71.136 t/h。

根据以上数据计算，2号炉先导输灰系统最大出力的试验结果为电场区每小时出力+空预器1h 出力+布袋区每小时出力，为158 t/h。

5 结束语

通过对改造前、后压缩空气用量对比气耗效果，#2炉节气比原系统超过50%，高负荷状态下可停运一台空压机。气源减压阀后输送压力为低压输送，不高于0.35 MPa，先导系统的动作压力不高于0.3 MPa，解决堵灰的问题。低压输送，输送流速降低至6～8 m/s，磨损速度降低至少2/3，管道及阀组的寿命延长至少2/3，解决因输灰系统长时间运行造成的设备磨损、故障等问题，减少维护工作，节约维护费用。先导输灰系统灰气比由原来的20 ∶1提高至40 ∶1，2号炉满罐满管输送能力提高到158 t/h，完全满足锅炉煤质掺烧工况，对火电企业的经营发展，节能环保的贡献非常大。