一種高效安全節(jié)能的輸灰系統(tǒng)應用研究

1原輸灰系統(tǒng)概況

某電廠4號鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造,該鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、自然循環(huán)汽包鍋爐,鍋爐采用全鋼構架及懸吊結構。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng),配套的磨煤機是長春發(fā)電設備總廠配供的MPs212HP-11型中速磨煤機,1臺鍋爐配5臺磨煤機,燃燒煤種時,4臺運行,1臺備用,每臺磨煤機帶一層燃燒器。

電除塵器共設置4個電場,每個電場分s有4個別倉,灰泵斗至灰?guī)熳钸h水平距離約為220m,輸灰空壓機共4臺全部運行。

2系統(tǒng)改造概況

輸灰系統(tǒng)改造采用先導式、自動成栓式治堵防磨滿管輸送系統(tǒng),將其安裝在原輸灰系統(tǒng)上。設計調整的部分在原設計基礎上進行,接入或容納于原設計系統(tǒng)。設備設計需要考慮投資少、改動少、工期短、壽命長、免維護、遠距離、不堵管、降磨損、指標優(yōu)等因素。

某電廠4號爐改造范圍為所有灰泵出料閥及別倉進料閥(包含別倉進料閥）至灰?guī)烨袚Q閥處范圍內的管道設備,主要包括以下部分:

(1）電場輸灰及主管路先導式自動成栓設備及伴氣系統(tǒng)設備安裝:

(2）電場輸灰先導式自動成栓設備及伴氣系統(tǒng)設備安裝。

3氣力輸灰介紹

3.1傳統(tǒng)氣力輸灰

氣力輸送是一種利用有壓管流輸送粉粒狀物體的輸送技術,具有生產率高、結構簡單、可升可降、操作方便、長距離輸送不受地域影響的特點,而且在輸送過程中可以進行匯合、分流、混合、粉碎、分級、干燥、冷卻除塵等工藝操作,過程封閉,既能保證物品不受潮、受污損或混入異物,又能滿足環(huán)境保護要求。

氣力輸灰的形式分為濃相、稀相、正壓、微正壓、負壓等多種形式。目前來說,國內使用較多的是濃相氣力輸灰。在濃相氣力輸灰系統(tǒng)中,堵管、遠距離、磨損三者之間是相互制約、相互矛盾的。為了解決堵管問題,只有增加系統(tǒng)的用氣量,增加系統(tǒng)磨損:反之,系統(tǒng)容易堵管,一旦發(fā)生堵管,若處理不及時,容易發(fā)生惡性循環(huán),從而造成一系列嚴重后果,例如除塵器放灰、機組降負荷、除塵器跳閘等。傳統(tǒng)濃相氣力輸送控制過程主要分為4個階段,即進料階段、流化階段、輸送階段和吹掃階段。

3.2先導式輸灰

3.2.1先導式輸灰特點

3.2.1.1永不堵管

先導式輸灰可提高輸灰系統(tǒng)的輸送效率,由于消除了堵管現(xiàn)象,相應節(jié)省了處理堵管是時間,一定程度上保證了系統(tǒng)的長時間連續(xù)運行,使輸灰系統(tǒng)進入良性循環(huán)狀態(tài)。同時,可適應任何粉體物料的輸送,安裝自動成栓閥后,系統(tǒng)永遠不會發(fā)生堵管問題,且可靠性非常高。

3.2.1.2遠距離輸送

目前在國內外眾多輸送設備廠家中,唯一可以真正實現(xiàn)遠距離(2000m以上）且穩(wěn)定運行的只有新型栓塞輸送系統(tǒng)。當輸送距離超過800m時,常規(guī)輸送系統(tǒng)必須通過合理的配氣、控制等進行調節(jié),此時只能降低系統(tǒng)的灰氣比:當輸送距離超過1200m時,常規(guī)輸送系統(tǒng)必須增加管路增壓器,以對管道內的物料進行二次流化,防止氣灰分層,進一步降低灰氣比,增加系統(tǒng)流速,增加管道磨損。

3.2.1.3低能耗、效率高

常規(guī)輸送系統(tǒng)的輸送分為4個過程,進料、加壓流化、輸送、管道吹掃。先導式輸灰系統(tǒng)只有3個過程,進料、加壓流化、輸送,省略了管道吹掃。管道吹掃過程有以下幾個特點:流速高、灰氣比小、浪費大量壓縮空氣。先導式輸灰系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有物料的滿管輸送,流速低,別倉里面沒有灰時就可停止輸送,在管道內的物料不會影響下一個過程的輸送,不會堵管。同等輸灰管徑的先導式輸灰系統(tǒng)輸送量是常規(guī)輸送系統(tǒng)的一倍以上,同等的系統(tǒng)配置,使用先導式輸灰系統(tǒng)后,輸送能力可提高一倍以上。

本系統(tǒng)的用氣量單獨安裝了流量計進行計數(shù)(就地式）,對系統(tǒng)用氣量進行考核,改造前先安裝流量計,對原系統(tǒng)用氣量進行計量,確認用氣量結果后,再對改造后的用氣量進行計量,前后對比節(jié)氣量效果達到50%～70%。

3.2.1.4磨損小

先導式輸灰系統(tǒng)因為是滿管輸送,所以輸送流速低,流速和磨損成正比,對管道彎頭等的磨損比常規(guī)輸送系統(tǒng)低很多。輸送流速平均不超過5m/9,灰?guī)於瞬怀^8m/9。輸灰設備、

管道材質同樣的情況下,先導式輸灰系統(tǒng)的使用壽命是傳統(tǒng)輸灰系統(tǒng)的2～3倍。

3.2.1.5配置簡單

系統(tǒng)配置相當簡單,沒有繁瑣的控制,沒有繁瑣的配氣,倉泵只有主進氣一個進氣點,所有的倉泵流化、一次氣、二次氣都不需要,減少了系統(tǒng)的故障點、控制點。

總之,先導式輸灰系統(tǒng)運行穩(wěn)定,不堵管,磨損小,輸送效率高,無故障運行,用氣量小。

3.2.2先導式輸灰原理

(1）裝料時間:裝料時間一般有兩種控制方式,一種是時間,另一種是料位信號。先導式系統(tǒng)最好達到料位信號最佳,讓倉泵盡可能多裝料,一次輸送量越多越好。

(2）只保留一個主進氣,因為倉泵內滿料,使倉泵迅速升壓,以啟動栓塞系統(tǒng)工作。

(3）栓塞系統(tǒng)被啟動后,先導式系統(tǒng)觸發(fā),啟動介質流動方向的一個栓塞閥自動啟動。

(4）布置在輸灰管道上的栓塞閥開啟壓力各不相同,根據(jù)輸送現(xiàn)場情況進行調節(jié),可實現(xiàn)點進氣,哪里堵管哪里進氣,不堵管的地方不進氣,以達到最佳輸送效率。

(5）本系統(tǒng)的工作原理好比接力賽,前一個成栓閥負責把輸送介質傳遞給后面一個成栓閥,通過先導式輸灰系統(tǒng)工作原理(圖1）可知,先導式輸灰系統(tǒng)的作用猶如一個推車,進行推拉模式,更有利于輸送,且輸送要求氣源壓力更低,好比汽車,原來二驅,加入先導系統(tǒng)后成了四驅。先導式輸灰系統(tǒng)現(xiàn)場安裝如圖2所示。

4應用效果及結果分析

為了解決輸灰系統(tǒng)經常出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象的問題,保證鍋爐深度摻燒安全,某廠4號爐對輸灰系統(tǒng)進行了改造,使用了先導式輸灰系統(tǒng)。

4.1改造前情況

改造前,在4號爐倉泵間輸灰用壓縮空氣母管某一處上加裝流量計進行計量,由維護人員和廠家每天統(tǒng)計耗氣量,在DCs上統(tǒng)一調取入爐煤量,化驗室出具煤化驗報告。

流量計為2019年7月30日17:00安裝完成,8月3日08:00開始計量,改造前系統(tǒng)為雙套管形式,瞬間流量為7358.90Nm3/h,如圖3所示。

4.2改造后情況

輸灰系統(tǒng)投運為2019年9月22日08:30,將其投運到原母管流量計(圖4）上。

改造后使用原流量計計量,正常滿泵輸送瞬時流量為1000Nm3/h,兩條管道同時輸送,輸灰結束時最大流量為2048Nm3/h,因現(xiàn)場倉泵無高料位報警功能,灰斗無連續(xù)料位計,為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,不論負荷大小,均按照機組最大負荷運行頻次調整(一電場6次/h、二電場2次/h、三電場1.5次/h、四電場1次/h）,正常運行瞬時流量較改造前節(jié)約72.17%(先導式輸灰系統(tǒng)每次裝灰越多,所需壓縮空氣量越少）。

4.3綜合分析

4.3.1輸灰頻次

改造前,機組平均負荷在179Mw時,每小時一電場運行約21次,如圖5所示。

改造后,機組平均負荷在179Mw時,一電場安全余量運行約6次。

4.3.2輸送能力

一電場輸送能力(12:30,停運輸灰系統(tǒng):14:30,啟動輸灰系統(tǒng)）如圖6所示,改造后輸灰系統(tǒng)在機組負荷178Mw時停運2h等灰,兩次滿泵輸送,第三次輸送灰斗無料倉泵無法裝滿,落料時間由4min延長至16min進行輸送,灰斗無灰停止實驗。

通過一電場輸灰能力可看出,先導式輸灰系統(tǒng)輸送能力是原系統(tǒng)的2倍以上。

4.3.3節(jié)氣量

輸灰系統(tǒng)改造前后的耗氣量統(tǒng)計經過電廠維護和廠家共同確認。灰度系統(tǒng)壓縮空氣耗量統(tǒng)計如表1所示。

根據(jù)表1可以看出,輸灰系統(tǒng)改造前后用氣量變化很大:改造前用氣量為每噸灰平均耗氣量59.8m3:改造后用氣量(安全余量運行）為每噸灰平均耗氣量23.8m3:改造后較改造前,在安全余量運行情況下節(jié)氣率達到60.21%。

5結語

先導式輸灰系統(tǒng)可以實現(xiàn)低壓、恒速、恒流、恒壓輸送,真正實現(xiàn)了節(jié)能降耗、降低磨損的目的,節(jié)能效果至少達到50%,在輸送過程中,堵管點的自動成栓閥可以自動打開下一個自動成栓閥,提前對管道進行吹掃,清除障礙,使輸送更流暢,降低伴氣管道與輸灰管道的壓差,以最小的進氣量達到最高的輸送效率。該電廠4號爐經過上述改造后,經過驗證,輸灰效果明顯,從根本解決了原輸灰系統(tǒng)存在的問題,大大提高了整個輸灰系統(tǒng)的運行可靠性、經濟性,具有很大的應用推廣前景。