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电厂新型栓塞式气力输送技术探讨与应用
（国电菏泽发电厂 菏泽市开发区光明路1号 274032）
摘 要: 密相气力输送技术升级改进，新型栓塞式气力输送新技术探讨与应用；国内密相气力输送技术综述，分析各种形式输灰装置的技术指标及性能。弥补密相气力输送技术的不足，解决高浓相输灰与堵管相互关联与制约的矛盾。
关键词: 密相输送技术革命；新型栓塞式气力输送新技术；探讨与应用
前言：
从密相气力输送的流动模式及机理分析，密相气力输送可分为非栓塞式密相气力输送和栓塞式气力输送两种。在粉体密相气力输送中，实现高浓度输送与防止堵管是一对相互关联又相互制约的矛盾，而本文探讨的新型栓塞式气力输送技术彻底解决了这一课题。
1.密相气力输送的流动模式介绍:
1.1常规密相气力输送模式：
1.1.1 传统除灰系统通常是将输送用气全部加到仓泵内(双套管系统除外)，使物料在仓泵内形成流态化的灰气混合物，形成足够的动压克服管道阻力来实现输送。
1.1.2 从输送实例来看，所使用的平均气源压力一般是0.4～0.45MPa，实际气灰比为1：20以内（kg:kg）。这类系统是目前国内火电厂应用最广的一种输送方式，系统存在投资小，运行稳定及磨损和易损件等都在一个较合理的范围之内。
1.1.3 但本系统所存在的缺点是不能进行远距离输送，输送距离超过500m以后，往往引起管道中的物料分层沉降，造成堵管，特别是输灰管道现场布置复杂，弯头较多时；再加上燃煤飞灰量增大，输灰系统很有可能无法正常投运，造成主体设备被迫停运，发生严重后果。
1.2紊流双套管输送系统：
1.2.1 为了解决较远距离输送的难题，在80年代后期国内引进了德国莫洛公司生产的双套管输送技术，输送管道内始终处于高度紊流状态，管内空气的起始流速为2～5m/s，适合输送松散比重为0.5～1.2g/cm3，粒径为20～200μm之间的物料。
1.2.2 紊流双套管技术在一定程度上解决了较远距离输送的问题，但双套管输送技术对物料有一定的要求，比重大或颗粒较大的物料对双套管磨损非常严重，且很容易发生堵管情况，堵管后很难处理，另外双套管维修、更换等费用较高。所以双套管技术并对远距离、大颗粒、大比重的物料输送系统没有优势，没有在国内气力输送行业中大面积推广。
1.2.3 双套管较常规的输送效率有一定的提高，但也存在一些系统不能克服的缺陷，如系统一次性投资较高，套管脱落后不易维修，堵管后不容易清堵。但其最大的缺陷还是不能解决远距离输送的难题，当工程输送几何距离超过1200m后，存在耗气量严重超标，输送能力急剧下降，且极易发生堵管，堵管后清堵困难等现象。
1.3助推器式输送系统（柱塞式输送）：
1.3.1 本系统是国内众多气力输灰厂家对远距离输送常用的一种输送方法。其高浓度栓流输灰系统，是同输灰管线并行附设一气源管道，并按一定间距分布安装若干助推器。输送用气并不全部加入仓泵，加入仓泵的空气只是起到将物料推进管道的作用，另外的空气通过助推器直接进入灰管。通过助推器加入空气可使物料获得克服管道阻力所必需的能量。
1.3.2 此助推式栓流输送系统，由于被输送的物料在输送管中呈集团流态或栓状流态，而非完全悬浮状态，物料运动速度低，克服管道阻力的能量主要是压能，从而可以降低系统的耗气量，并有效降低管道磨损。即使物料在管道中发生停滞，无论输送距离有多长，助推器都能使之重新启动。其工作压力在0.15～0.3MPa之间，料速为1～9m/s，固气比在20～100之间。
1.3.3 但此柱塞式输送系统存在至命的缺点是实际用气量比理论用气量大，尤其是在堵管时进气点较多，在不堵管的位置也同时进气，所以在瞬间气源会有很大的波动，且堵管后清堵很慢，所以使用助推器的系统并不能真正实现远距离输送和节省用气量。助推器只能在输送系统中仅作为备用的防堵辅助进气和清堵作用。
1.3.4 此系统是通过压力传感器测定堵塞位置，并将信号反馈给自动控制系统，然后头部二次进气电磁阀打开，使高压空气进入管道进行吹堵。但由于灰管道沿程安装了许多压力传感器及阀门，因此造价偏高，电气系统复杂，系统运行的可靠性不高。
2.新型栓塞输送系统流动模式介绍：
2.1 新型栓塞输送工艺流程类似柱塞式输送模式，但新型栓塞式输送系统与柱塞式输送模式的区别是实现了点进气，哪里堵管哪里进气，且堵管消除后自动停止进气，进气时堵管压力根据实际输送距离、介质、粉体浓度来实现现场调节、整定。
2.2 本系统的主体设备是自动成栓装置，现就新型栓塞式输送系统的工作原理及各种特殊工况下的工作情况作详细说明。
2.2.1工作原理：根据介质、管径、输送距离、输灰管线几何布置等实际，设计间隔加装自动成栓装置。仓泵进气采用顶部静压进气，仓泵进气口采用减压阀，输送时仓泵内保持一定的低于气源压力的恒压，压力的高低设计取决于总气源压力和要求的输送量，压力高则出灰速度快输送效率同时提高。在仓泵出口处是满管输送，当介质输送到一定距离时管内会产生压升现象，此时安装在管道上的自动成栓装置会自动检测输灰管内的压力，当管道内的压力达到自动成栓装置开启的压力时，阀门会自动打开向管道内补气，管道内的介质受到进气的扰动，会自动疏松，此点的堵管现象消除，阀门自动关闭，管道内的介质继续向前运动。
2.2.2工作方式调节：新型栓塞式输送系统可实现无吹扫停泵，当输送距离远时更能节省压缩空气的用量，当仓泵内的介质完全送入管道后，仓泵压力还会继续维持在一定的高压工况范围，除非管内输送介质完全进入灰库，但作为栓塞输送系统，只要将物料送入管道，就可以关闭出料阀打开仓泵排气和进料阀开始下一个新的循环。（下附成栓原理图）
3.新型栓塞式输送系统技术研究
3.1 科学的实现了堵管处点进气的工作方式，不堵的地方不进气，堵管消除后自动停气，所以在最大程度上节省了耗气量，且输送距离可以实现无限远输送，输送距离越远，节气效果比其它输送方式越明显。新型栓塞输送最大的优点就是运行稳定，输送效率高。
3.2 达到了粉体连续输送，新型栓塞式输送存在的优点是输送系统可以实现管道不间断工作，当仓泵内的介质完全进入管道后就可以停止此泵的进气，另外的仓泵接力输送，来实现管道不间断工作，此种工作方式除了可以节省大量的吹扫用气外，还对管道和弯头的磨损大大减小。
3.3 此自动成栓装置在管道输送系统中自动运行,无需维护,运行稳定，特别适于输送距离远,输送颗粒大等高难度的工程，实现了安全稳定运行的可行性。经过大量实践证明,自动成栓装置运行可靠,投资小,使用寿命长,在最大程度上解决了输送效率低，堵管,磨损,用气量大及阀门的磨损等一系列的难题。真正实现了零开关压差，更加节省耗气量，使气力输灰系统的工作流程更为理想,用气量更小,粉体输送效率更高。
4.工程实例一：
4.1 国电菏泽发电厂一期工程为2×125WM机组，配备2台电除尘器，下设一二三电场。锅炉原设计煤耗53.6t/h,校核煤种：51.8－54.2t/h；原设计收到基灰分Aar=20.33%(23.84%),干燥无灰基挥发份vdaf=12.28%(12.48%)；电除尘器一电场灰斗收集灰量占总产灰量78%。
4.2 进入2008年以来，由于国内煤炭市场紧张等众多因素影响，一期2×125WM机组实际燃煤煤质发生较大变化，煤质差，含灰量较高,实际入炉煤空气干燥基灰分平均约Aad=34.5%。原设计电除尘器一电场仓泵出力不能满足实际输灰要求，输灰效率较低，灰斗料位上升，高料位时常报警，严重时造成电除尘器电场短路无法投运。
4.3 2008年10月份，对一期2台电除尘器一电场仓泵输灰系统进行了实验性优化改造，在输灰管线加装新型栓塞助推装置，同时优化仓泵输灰控制逻辑。根据实际输灰气源压力重新调整仓泵本体出灰整定气压及助推装置自身开启压力值，即将常规密相气力输送模式升级为新型栓塞式输送控制模式。
4.4 优化改造后，国电菏泽发电厂一期工程为2×125WM机组电除尘器一电场输灰效率提高30％－40％，耗气量节省20％－30％。实践得知同一输灰模式下改造前后一电场每仓泵单循环输灰流程总耗时由450s减少至250s；优化改造半年来，＃1＃2电除尘器一电场未发生一次因灰斗高料位而造成电场短路现象。
5.工程实例2
5.1内蒙华能乌海发电厂三期工程2*330MW机组，配套四室四级静电除尘器，下设一二三四电场各四个仓泵，一电场仓泵容积为1.27m3共四台，二电场仓泵容积为0.8m3共四台。
5.2一电场四台仓泵合用一根输灰管径为DN200，二电场四台仓泵合用一根为DN125。
5.3三四电场不在本次技改之内。
5.4进入2009冬季年以来，由于国内煤炭市场紧张等众多因素影响，三期2×330WM机组实际燃煤煤质发生很大变化，煤质差，含灰量较高,实际入炉煤空气干燥基灰分平均约Aad=42.5%。实测飞灰比重为1.0左右。气力输灰系统频繁堵管，造成系统不能正常投运，一电场及二电场静电除尘器短路，无法投运，灰斗的积灰全部是人工现场放灰，现场环境极其恶劣，工人劳动强度大。
5.5基于以上情况，公司于2009年11月份对输灰系统进行栓塞式改造。首先对最严重的6-1输灰管路进行栓塞输送改造，工程实工周期为三天，改造于下午六点钟完成，6-1电场的四台仓泵正式投运，除尘器于下午三点钟左右停止人工放灰，积存料位，投运后每2.5分钟一个输送周期，每次打灰量4.2～4.5T左右，灰斗料位于晚上十二点左右全部打空，6-1电场气力输灰进入了良好的运行状况。
5.6其它系统的改造于一周内完成，投运后效果达到设计要求。
5.7本系统2*330MW机组气力输灰系统改造后完成了对气源的优化，本系统的气源由三台20m3/min螺杆空压机供气，原运行方式由仪表空压机向输灰用气补给，改造后三台空压机压力稳定在0.40～0.45之间。按计算节气量在25℅左右。
5.结语：
在节能降耗、提高输灰效率的前提下，对发电厂各类气力输送方式有待于进一步探讨与研究。以实践为基础，通过理论参数计算和输灰模式的优化，积极推广气力输送新技术的开发和应用，最大程度的节省人力和能耗。
手稿日期：2009年5月1日
参考文献; |/ L) w0 w" p4 C% t, d6 |
1．粉体密相气力输送理论与技术进展 高敬国 徐德龙 赵江平，1999
2．管道物料输送与工程应用[M].化学工业出版社，陈宏勋.2003
3．水平管密相气力输送压降研究综述〔J〕.化工冶金，1993，4(4)：376～387.
4．密相紊流气力输灰系统及工程应用〔J〕.浙江电力，储松年.
5．国电菏泽发电厂气力输灰运行检修规程 王新瑞.逯建， 2008
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