一种高效安全节能的输灰系统应用研究

1原输灰系统概况

某电厂4号锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造,该锅炉为亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、自然循环汽包锅炉,锅炉采用全钢构架及悬吊结构。制粉系统采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统,配套的磨煤机是长春发电设备总厂配供的MPs212HP-11型中速磨煤机,1台锅炉配5台磨煤机,燃烧煤种时,4台运行,1台备用,每台磨煤机带一层燃烧器。

电除尘器共设置4个电场,每个电场分s有4个别仓,灰泵斗至灰库最远水平距离约为220m,输灰空压机共4台全部运行。

2系统改造概况

输灰系统改造采用先导式、自动成栓式治堵防磨满管输送系统,将其安装在原输灰系统上。设计调整的部分在原设计基础上进行,接入或容纳于原设计系统。设备设计需要考虑投资少、改动少、工期短、寿命长、免维护、远距离、不堵管、降磨损、指标优等因素。

某电厂4号炉改造范围为所有灰泵出料阀及别仓进料阀(包含别仓进料阀）至灰库切换阀处范围内的管道设备,主要包括以下部分:

(1）电场输灰及主管路先导式自动成栓设备及伴气系统设备安装:

(2）电场输灰先导式自动成栓设备及伴气系统设备安装。

3气力输灰介绍

3.1传统气力输灰

气力输送是一种利用有压管流输送粉粒状物体的输送技术,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,既能保证物品不受潮、受污损或混入异物,又能满足环境保护要求。

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、磨损三者之间是相互制约、相互矛盾的。为了解决堵管问题,只有增加系统的用气量,增加系统磨损:反之,系统容易堵管,一旦发生堵管,若处理不及时,容易发生恶性循环,从而造成一系列严重后果,例如除尘器放灰、机组降负荷、除尘器跳闸等。传统浓相气力输送控制过程主要分为4个阶段,即进料阶段、流化阶段、输送阶段和吹扫阶段。

3.2先导式输灰

3.2.1先导式输灰特点

3.2.1.1永不堵管

先导式输灰可提高输灰系统的输送效率,由于消除了堵管现象,相应节省了处理堵管是时间,一定程度上保证了系统的长时间连续运行,使输灰系统进入良性循环状态。同时,可适应任何粉体物料的输送,安装自动成栓阀后,系统永远不会发生堵管问题,且可靠性非常高。

3.2.1.2远距离输送

目前在国内外众多输送设备厂家中,唯一可以真正实现远距离(2000m以上）且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1200m时,常规输送系统必须增加管路增压器,以对管道内的物料进行二次流化,防止气灰分层,进一步降低灰气比,增加系统流速,增加管道磨损。

3.2.1.3低能耗、效率高

常规输送系统的输送分为4个过程,进料、加压流化、输送、管道吹扫。先导式输灰系统只有3个过程,进料、加压流化、输送,省略了管道吹扫。管道吹扫过程有以下几个特点:流速高、灰气比小、浪费大量压缩空气。先导式输灰系统可以实现所有物料的满管输送,流速低,别仓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。同等输灰管径的先导式输灰系统输送量是常规输送系统的一倍以上,同等的系统配置,使用先导式输灰系统后,输送能力可提高一倍以上。

本系统的用气量单独安装了流量计进行计数(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,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%。

3.2.1.4磨损小

先导式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5m/9,灰库端不超过8m/9。输灰设备、

管道材质同样的情况下,先导式输灰系统的使用寿命是传统输灰系统的2～3倍。

3.2.1.5配置简单

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。

总之,先导式输灰系统运行稳定,不堵管,磨损小,输送效率高,无故障运行,用气量小。

3.2.2先导式输灰原理

(1）装料时间:装料时间一般有两种控制方式,一种是时间,另一种是料位信号。先导式系统最好达到料位信号最佳,让仓泵尽可能多装料,一次输送量越多越好。

(2）只保留一个主进气,因为仓泵内满料,使仓泵迅速升压,以启动栓塞系统工作。

(3）栓塞系统被启动后,先导式系统触发,启动介质流动方向的一个栓塞阀自动启动。

(4）布置在输灰管道上的栓塞阀开启压力各不相同,根据输送现场情况进行调节,可实现点进气,哪里堵管哪里进气,不堵管的地方不进气,以达到最佳输送效率。

(5）本系统的工作原理好比接力赛,前一个成栓阀负责把输送介质传递给后面一个成栓阀,通过先导式输灰系统工作原理(图1）可知,先导式输灰系统的作用犹如一个推车,进行推拉模式,更有利于输送,且输送要求气源压力更低,好比汽车,原来二驱,加入先导系统后成了四驱。先导式输灰系统现场安装如图2所示。

4应用效果及结果分析

为了解决输灰系统经常出现堵灰现象的问题,保证锅炉深度掺烧安全,某厂4号炉对输灰系统进行了改造,使用了先导式输灰系统。

4.1改造前情况

改造前,在4号炉仓泵间输灰用压缩空气母管某一处上加装流量计进行计量,由维护人员和厂家每天统计耗气量,在DCs上统一调取入炉煤量,化验室出具煤化验报告。

流量计为2019年7月30日17:00安装完成,8月3日08:00开始计量,改造前系统为双套管形式,瞬间流量为7358.90Nm3/h,如图3所示。

4.2改造后情况

输灰系统投运为2019年9月22日08:30,将其投运到原母管流量计(图4）上。

改造后使用原流量计计量,正常满泵输送瞬时流量为1000Nm3/h,两条管道同时输送,输灰结束时最大流量为2048Nm3/h,因现场仓泵无高料位报警功能,灰斗无连续料位计,为确保系统安全稳定运行,不论负荷大小,均按照机组最大负荷运行频次调整(一电场6次/h、二电场2次/h、三电场1.5次/h、四电场1次/h）,正常运行瞬时流量较改造前节约72.17%(先导式输灰系统每次装灰越多,所需压缩空气量越少）。

4.3综合分析

4.3.1输灰频次

改造前,机组平均负荷在179Mw时,每小时一电场运行约21次,如图5所示。

改造后,机组平均负荷在179Mw时,一电场安全余量运行约6次。

4.3.2输送能力

一电场输送能力(12:30,停运输灰系统:14:30,启动输灰系统）如图6所示,改造后输灰系统在机组负荷178Mw时停运2h等灰,两次满泵输送,第三次输送灰斗无料仓泵无法装满,落料时间由4min延长至16min进行输送,灰斗无灰停止实验。

通过一电场输灰能力可看出,先导式输灰系统输送能力是原系统的2倍以上。

4.3.3节气量

输灰系统改造前后的耗气量统计经过电厂维护和厂家共同确认。灰度系统压缩空气耗量统计如表1所示。

根据表1可以看出,输灰系统改造前后用气量变化很大:改造前用气量为每吨灰平均耗气量59.8m3:改造后用气量(安全余量运行）为每吨灰平均耗气量23.8m3:改造后较改造前,在安全余量运行情况下节气率达到60.21%。

5结语

先导式输灰系统可以实现低压、恒速、恒流、恒压输送,真正实现了节能降耗、降低磨损的目的,节能效果至少达到50%,在输送过程中,堵管点的自动成栓阀可以自动打开下一个自动成栓阀,提前对管道进行吹扫,清除障碍,使输送更流畅,降低伴气管道与输灰管道的压差,以最小的进气量达到最高的输送效率。该电厂4号炉经过上述改造后,经过验证,输灰效果明显,从根本解决了原输灰系统存在的问题,大大提高了整个输灰系统的运行可靠性、经济性,具有很大的应用推广前景。