宣威電廠氣力除灰系統的設計和運行狀況論文

宣威電廠氣力除灰系統的設計和運行狀況論文

　　摘要：宣威電廠#8、#9號爐一電場輸灰系統，除灰系統采用氣力輸送方式，宣威電廠經過慎重調研和嚴格招標，最終選用了北京國電富通科技發展有限責任公司開發的適用于雙套管紊流新型除灰技術。本文介紹了雙套管氣力除灰系統的特點以及宣威電廠氣力除灰系統的選擇和設計情況。

　　關鍵詞：雙套管 煤粉灰 容重 顆粒度 灰氣比 磨損

　　1.前言

　　宣威電廠五、六期工程為2×300MW燃煤機組，除灰系統采用雙套管氣力除灰方式。在初步設計階段，對于大出力和長距離的干灰輸送系統，國內外常規干灰輸送系統的應用業績還較少。基于宣威電廠灰量大、灰比重大的特點，為了選擇安全可靠、經濟適用的除灰系統，從而達到優化設計、降低工程造價、保證電廠安全生產的目的，宣威電廠對全國使用氣力除灰比較典型的有關電廠進行了認真調研。根據調研情況和結果嚴格的招標程序，慎重選擇了北京國電富通科技發展有限責任公司提供的雙套管紊流除灰系統。經過一年多的運行實踐，充分證明了雙套管氣力除灰系統不堵管、出力大、輸送距離遠等顯著特點，為整個電廠的安全生產提供了保障。

　　2.除灰系統簡介

　　2.1概述

　　宣威發電廠始建于1958年，先后共進行過四期擴建，四期建設后形成總裝機容量200MW（4×25+2×50），1998年宣威電廠開工建設五期擴建工程2×300MW機組（#7、#8機組），并分別于2000年12月和2001年10月投產運行。根據國家及云南省有關小火電退役計劃安排，原有200MW機組已于2001年退役拆除，現有運行機組四臺（4×300MW）。

　　2.2機組概述

　　國電宣威發電有限責任公司機組主機設備為：（1）武漢鍋爐廠生產的型號為WGZ/1025/18.24—4型壓臨界自然循環汽包鍋爐，單爐膛、 一次再熱、平衡通風、半露天島式布置、鋼結構、燃用宣威地區煙煤、煤粉鍋爐、固態排渣。（2）東方氣輪機廠生產的型號為N300—16.7/537/537—6型、單軸、雙缸雙排汽，高中壓合缸中間再熱凝汽式氣輪機。（3）東方電機廠生產的型號為QFSN—300—2—20、額定功率300MW、額定容量353MVA發電機。

　　鍋爐制粉系統采用國產中速磨煤機直吹式制粉系統，配有5臺磨煤機；裝有兩臺五電場靜電除塵器，每個電場4個灰斗，除塵器設計效率為99%，與#7鍋爐共用一座210m高的煙囪，出口直徑為7.5m；采用脫水倉水力出渣系統和干式氣力輸灰系統，廠內設有終端灰庫，用汽車將灰渣運至灰場存儲。原除灰系統采用氣力輸送方式，分兩級輸送，第一級輸送將電除塵器灰送到中間緩沖灰庫（共3個，2粗1細）。第二級輸送為從中間緩沖倉用TD泵送到670米外的終端灰庫，共有兩條粗灰管道，一條細灰管道。飛灰輸送粗細分送，電除塵器第一電場四個灰斗的灰送到中間緩沖粗灰庫，二、三、四電廠的灰送到中間緩沖細灰庫。

　　2.3工程主要原始資料

　　2.3.1氣象特征：歷年平均氣溫13.4℃；歷年極端最高氣溫33.9℃；歷年極端最低氣溫-14.9℃；最熱月（7月）平均氣溫19.4℃；最冷月（1月）平均氣溫5.4℃；歷年平均相對濕度72%；歷年平均風速3.5m/s；全年主導風向SSW（23%）；歷年平均降雨量982.4mm；日最大降雨量153.1mm；歷年平均蒸發量2255.3mm；歷年平均雷擊日50d；歷年平均霜凍日147.1d；歷年平均氣壓80.19kpa。

　　2.3.2廠區地震烈度： 6度

　　2.3.3燃煤：煤種為宣威地區煙煤；煤質成分分析資料如下：

　　2.3.4.2電除塵器灰斗的飛灰一般正常溫度：128℃

　　2.3.4.3電除塵器灰斗的飛灰最高沖擊溫度：350℃

　　2.3.4.4飛灰堆積容重：1.05t/m3

　　2.3.4.5飛灰對各種材料的磨損性：強

　　2.4除灰系統改造依據：

　　2.4.1系統出力不足：原設計飛灰的容重按0.75t/m3計；機組燃煤設計煤種灰分35.1%。由于燃煤煤質發生變化，現實際燃用煤種灰分達48%、機組燃煤量有時達到180 t/h，加上實際飛灰的堆積密度達到1.05t/m3。因此常常使機組產生的飛灰不能及時輸送。影響機組安全穩定運行。

　　2.4.1.2由于燃煤灰分和飛灰堆積密度的變化，超出原設計工況。現場調整，加大輸送氣量等，又使得飛灰輸送系統磨損加大。引起運行能耗和維護量增加。

　　2.4.2除灰系統飛灰參數：

　　2.4.2.1灰量：按煤種灰分48%、機組燃煤量180t/h，飛灰的堆積密度1.05 t/m3，除塵器灰量按總灰量的90%計，為78t/h；一電場灰量按80％計，為62.4 t/h。

　　2.4.2.2輸送系統邊界條件：除灰系統輸送距離，從除塵器下到中間緩沖灰庫為200m，中間緩沖灰庫到終端灰庫為670m，提升35m。

　　2.5改造系統參數設計概況

　　鍋爐形式和數量： 1025t/h鍋爐（300MW機組）

　　灰 量： 62.4t/h.爐（一電場）

　　灰斗數量 ＃8爐電除塵器一電場4個灰斗

　　輸送系統型式： 氣力

　　輸送技術： 雙套管氣力輸送系統

　　輸送物料： 靜電除塵器飛灰

　　飛灰溫度： ＜150℃

　　飛灰容重： 1.05t/m3

　　飛灰粒度分析： 按一般粉煤灰考慮

　　輸灰管數量： 每臺爐1條

　　系統出力： 每臺爐80t/h

　　輸送距離 最大水平幾何距離 670米(除塵器灰斗至終端灰庫)

　　提升高度 約35米。

　　通過對現場實地考察及與國電宣威發電有限責任公司有關技術人員研究、討論。擬對機組一電場的干除灰系統進行改造，改造系統按國電宣威發電有限責任公司的飛灰特點（灰量大、堆積密度大等）設計；利用雙套管紊流除灰系統的特點，按一電場飛灰直接送到終端灰庫，在保證輸送性能和安全、可靠運行的基礎上，極大地簡化輸送系統。同時，還將使輸送系統的能耗大大降低。

　　改造系統：爐電除塵器一電場利用一套雙套管密相氣力除灰系統，每個電除塵器灰斗下各設一臺輸送罐，共計4臺輸送罐。＃1電除塵器的兩個灰斗組成一個單元；＃2電除塵器的兩個灰斗組成一個單元，共組成2個一電場輸送單元。該2個輸送單元共用一條DN250/DN300雙套管輸送至終端粗灰庫。該輸送管道在中間灰庫處設2臺分路閥，通過分路閥切換，使一電場的灰即可進入中間灰庫或終端灰庫。輸送管道的輸送出力為80t/h。輸送氣壓力0.35MPa。灰氣比為20kg/kg，輸送當量長度為750m。最終可實現將電除塵器一電場粗灰直接輸送到終端灰庫。

　　3.除灰系統的選擇

　　3.1雙套管氣力輸送技術的基本原理

　　紊流雙套管氣力除灰系統屬于正壓氣力除灰方式，該系統的工藝流程和設備組成與常規正壓氣力除灰系統基本相同：即通過壓力發送器（倉式泵）把壓縮空氣的能量（靜壓能和動能）傳遞給被輸送物料，克服沿程各種阻力，將物料送往貯料庫。但是雙套管系統的輸送機理與常規氣力除灰系統不盡相同，主要不同點在于該系統采用了特殊結構的輸送管道，沿著輸送管的輸送空氣保持連續紊流，這種紊流是采用第二條管來實現的。即管道采用大管內套小管的特殊結構形式，小管布置在大管內的上部，在小管的下部每隔一定距離開有扇形缺口，并在缺口處裝有圓形孔板。正常輸送時大管主要走灰，小管主要走氣，壓縮空氣在不斷進入和流出內套小管上特別設計的開口及孔板的過程中形成劇烈紊流效應，不斷撓動物料，低速輸送會引起輸送管道中物料堆積，這種堆積物引起相應管道截面壓力降低，所以迫使空氣通過第二條管（即內套小管）排走，第二條管中的下一個開孔的孔板使“旁路空氣”改道返回到原輸送管中，此時增強的氣流將吹散堆積的物料，并使之向前移動，以這種受控方式產生擾動，從而使物料能實現低速輸送而不堵管。如圖所示：

　　3.2雙套管氣力輸送系統的特點

　　3.2.1系統適應性強，可靠性高

　　紊流雙套管系統獨特的工作原理，保證了除灰系統管道不堵塞，即使短時的停運后再次啟動時，也能迅速疏通，從而保證了除灰系統的安全性和可靠性。由于煤種變化導致干灰品質變差，系統也能正常運行，充分證明了雙套管系統的適應性強的特點。輸送壓力變化平緩，空壓機供氣量波動小，系統運行工況比較穩定，從而改善了輸灰空壓機的運行工況，延長設備使用壽命，比常規的單管氣力除灰系統性能要好。

　　3.2.2低流速，低磨損率

　　紊流雙套管系統的輸灰管內灰氣混合物起始流速為2～6m/s，末速約為15m/s，平均流速為10m/s。而常規除灰系統起始速度為10m/s，末速約為30m/s，平均流速約20m/s。磨損量與輸送速度的3～4次方成正比，這表明紊流雙套管輸灰管道的磨損量僅為常規氣力1/8～1/16，同樣材質的雙套管輸灰管道壽命為常規系統的8～16倍。

　　3.2.3投資省，能耗低

　　出力大，可以減少輸灰管道的數量，流速低，磨損小，輸灰管道不需采用耐磨材料和厚壁管道；輸送濃度高，耗氣量少，不僅可以減少空壓機數量，而且可以減少灰庫布袋除塵器的過濾面積。不僅大大降低了初期投資，而且減少了維護費用。同時由于設備配套功率減少，能耗降低。通過對幾個電廠的調研，多年的實際運行證明，其動力消耗要比常規的氣力除灰系統低30%～50%。據有關資料統計，稀相氣力除灰系統單位電耗一般為7～10kW·h/ (t·km)，而紊流雙套管系統一般為4～6kW·h/(t·km)，年運行費用因此而大大降低。

　　3.2.4輸送出力大，輸送距離遠

　　通常，隨著輸送距離的增加，濃度將降低，系統輸送出力也就降低。而紊流雙套管除灰系統出力可達100t/h以上，輸送距離可達1000m以上，這是其它氣力除灰系統難以實現的。

　　3.2.5國產設備與進口設備相比，性能相近，造價相差很大

　　目前我國紊流雙套管除灰技術均來源于德國莫勒公司的專利技術，我國有7個電廠先后采用該公司的雙套管氣力除灰系統，但價格相對偏高。如浙江嘉興電廠2×300MW機組所引進的雙套管除灰系統價格為427萬美元，1995年投運，輸送距離為1100米，輸送出力為每臺爐35t/h，物料溫度為130℃；華北某電廠2×350MW機組所引進的雙套管除灰系統價格為450萬美元，1999年投運，輸送距離為850米，輸送出力為每臺爐65t/h，物料溫度為400/200/100℃。與進口設備相比較，國產設備的性能與進口設備相差不大，但投資造價只相當于進口設備的1/4，因此只有走國產化的道路才能降低工程造價。

　　3.3進口、國產系統國內應用情況

　　自1994年第一套紊流雙套管氣力除灰系統引進以來，又先后有幾個電廠采用該除灰系統。從運行情況來看，均能突出系統簡單、運行平穩、安全可靠、能耗低、輸送距離較長、出力大、管道磨損小、不易堵管等優點。另外，系統控制簡單方便、維護工作量小，很受電廠好評。

　　目前國內有數家設計制造這套系統，共有100臺套系統正在使用或安裝中。從已運行的電廠的情況證明，國產系統和設備是可行的，可以替代進口，實際上國外系統中的發送器（輸送罐）和雙套管也是在國內加工制做的，只不過采用了外商的圖紙技術要求。但對國產系統中的進出口閥門、料位計必須采購進口部件，控制系統采用CRT+PLC，顯示操作比較直觀實用。

　　根據初步設計和調研情況，經過經濟技術比較，認為選用正壓一級輸送系統比氣力兩級輸送系統具有系統相對簡單、控制簡便，占地面積省，管理集中等優點，故除灰系統擬采用正壓一級濃相雙套管氣力輸送方式。該系統灰量大、飛灰的堆積密度大的特點，很適合宣威電廠的條件。

　　4待完善的地方

　　由于電除塵器錐斗角度的問題，在進料閥采用DN300的情況下，系統排氣管道出口連接到煙道處，由于負壓系統的緣故，排氣管道磨損嚴重。計劃加大排氣管道直徑，用耐磨管道，同時將管道出口移置電除塵器灰斗高料位處。

　　5結束語

　　宣威電廠9號爐、8號爐兩臺機組分別于2005年8月和10月投入運行，除灰系統至今始終保持安全穩定的運行狀態，沒有發生過堵管、漏灰等故障。雙套管氣力除灰系統在宣威電廠的應用表明，該系統完全能夠滿足輸送距離遠、灰量大的運行要求。整個系統組成相對簡單，不僅提高了系統運行的穩定性，而且有效地降低了系統的能耗，減少了運行成本。

【宣威電廠氣力除灰系統的設計和運行狀況論文】相關文章：

電廠除灰皮帶系統粉塵綜合治理04-28

氣力出灰控制系統的優化運行04-29

電廠煙氣脫硫和除灰改造技術原理及特點04-25

大唐渭河發電廠除灰渣系統設計運行小結04-28

FGD廢水對水力除灰系統影響初探04-26

火電廠廠用電電氣系統的設計和實例分析05-01

溫度和COD對SBR反硝化同時除磷系統除磷能力的影響05-02

除灰管理制度11-12

系統設計開發論文致謝詞04-27

水平氣力輸送系統中顆粒波狀流的模擬04-29