传统输灰系统与先导输灰系统在节气治堵方面的研究浅析

传统输灰系统与先导输灰系统在节气治堵方面的研究浅析

王文占

内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司内蒙古锡林浩特026000

摘要：本文对输灰系统发展历史进行介绍，传统输灰系统由于输送距离长、管道复杂、易发生堵塞等问题，导致运行不稳定、生产效率低下。先导输灰系统的出现可以有效地避免以上问题，实现输送平稳、快速、高效。本文对传统输灰系统与先导式输灰系统的运行原理、输送效率、堵塞防治等方面进行了比较分析，并提出了后续研究的展望。

关键词：输灰系统，传统输灰，先导输灰，输送效率，治堵防磨

Abstract: The ash conveying system is an important conveying system in power plants. Traditional ash conveying systems have unstable operation and low production efficiency due to long conveying distances, complex pipelines, and susceptibilities to blockage. The emergence of pre-guided ash conveying systems can effectively avoid these problems and achieve smooth, fast, and efficient conveying. This article compares and analyzes the operation principles, conveying efficiency, blockage prevention and other aspects of traditional ash conveying systems and pre-guided ash conveying systems, and proposes prospects for further research.

Key words: Ash conveying system, traditional ash conveying, pre-guided ash conveying, conveying efficiency, blockage prevention

前言

气力输灰系统是一种应用广泛的气力输送工程系统，是火电行业、冶金行业常用的输送技术。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。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。
一、正压浓相式气力输送系统的技术类型近30年来，新的低速、高浓度输送装置的出现，例如西德葛泰公司的内重管式气力输送装置，瑞士勒公司的外重管式气力输送装置，英国瓦伦一斯普林实验的脉冲气力式气力输送装置，把气力输送推向了一个崭新阶段。以后又相继出现了日本日曹公司的成栓器脉冲式、小松制造公司的球式装置，专门制造厂也逐步建立起来，日 、美、德、英、俄等国家都大力发展输送技术和输送设备。
1.1 德国MULLER双套管系统

双套管密相气力输送技术是九十年代应用的一种正压浓相气力输送技术，为了降低粉状物料的输送速度并保证管道不堵塞，开发了气力紊流双套管输送系统，其基本部件是在输送管道上部装设有一直径较小的辅助内管，内管每隔一定的间距设有一特制开口。

1.1.1 双套管结构和工作原理（如图一）

图一 双套管气力输灰管道输送原理

在输送管内上方增设一根辅助空气管，辅助空气管上每隔一定距离设置一个开口，开口中设置喷嘴。空气和物料混合物在输送气压的作用下，以较低的速度进入双套管，在管内缓慢向前运动。当管内物料因流速过低出现沉积和栓堵时，空气从辅助空气管内流过，并在喷口处以较高流速喷出，扰动沉积的物料，将沉积物料扰动吹通，使物料继续向前输送。不断的挠动使物料输送实现密相、低速输送而不堵管，确保系统的安全可靠运行，因为系统会出现瞬间的栓塞，所以该系统有局部栓流输送的成分，这种输送特点决定了双套管输送是低速、高灰气比的输送方式。

1.1.2双套管实际应用中存在的问题

（1）套管脱落、磨损，无法准确找到脱落点，不易检修，且套管脱落后对输灰管道进行阻塞，大多时候是在主管里脱落的套管与原有的套管重叠，对输灰管道通径形成节流，造成管道通径变小，从而造成输灰效率大大降低，如不能及时处理将造成严重后果（如图二）。

图二 磨损脱落内部套管

（2）由于气源系统含水或输送管路进水时，内套管容易板结，且无法进行处理或进行维修，只有成批的进行更换。（如图三）。

图三 板结堵塞内部套管

（3）使用有较大的局限性：双套管紊流输送系统对物料的流动指数、比重、悬浮速度有着严格的要求，如果超出其可承受的范围，其输送效果远不如常规浓相输送技术，并且因为套管的存在，会产生较大的用气量、磨损等后果，输送距离达到800米时，频繁出现堵管。

1.2 英国CLYDE系统、芬兰PNEUPLAN系统

两项技术师出一派，均为流化加压技术，输灰系统的工作原理是采用压缩空气将灰渣由仓泵吹出，通过管道的二次加压输送到目的地。由于管道距离长，空气管道复杂，很容易出现输送不畅、管道堵塞等问题。

主要原因如下：

1.如果烟气通过没有投入使用的电除尘器，则其中一部分的重力将大于烟气的浮力，因此降落在灰斗上，形成灰层;既有电除尘发生故障之后产生的沉降灰，也有锅炉点火过程中由于煤油的混烧而产生沉降灰;如果由于前者造成，则一般灰尘的颗粒较大，表面非常粗糙，极易引发事故;如果由于后者造成，则灰尘的粘性较强，灰粒会在输送过程中逐渐下降，引发堵管问题。

2. 储气罐出口母管压力波动造成输灰系统灰气比的增加，输送时间较长，管道阻力随之加大;其次，由于气源带水或者带油，也是引发堵管问题的重要原因。

3. 正压浓相输灰系统中，除了弯头以外，输灰管道主要应用无缝钢管，在长期运行的情况下，可能由于输灰管道的磨损较为严重，因此产生泄漏问题，此时泄漏点的后端压力有所下降，久而久之形成堵管故障。

4.煤质的变化会导致输送流速的升高，降低系统效率加剧管道磨损和设备磨损，降低传统输灰系统的使用寿命。

5.传统输灰系统所需的压缩空气用量较大，其能耗和运行成本较高，对电厂的经济效益产生不利的影响。

二、先导式气力物料输送系统

2.1先导输灰系统是一种近年来在应对大颗粒物料及降本创收大背景下出现的新型的输灰方式，其工作原理是借助先导气体作为动作及预动作信号，实现料栓的实时成型，逐级输送的工作方式。先导气体不仅可以降低管路摩擦阻力，增加输送的速度和稳定性，还可以减少系统启动时的瞬时值稳定气体压力。相对于传统输灰系统，先导输灰系统具有适应性强、流速低、结构简单、功耗低等优点。作为一种新型的输灰系统，先导输灰系统在输送效率、节能减排、防堵塞等方面受到广泛关注。

2.2先导式气力物料输送性能分析及特点

先导输灰系统是一种采用压缩空气利用先导气实现阀与阀之间的连锁，进而使得物料保持一定长度的新型输灰系统。与传统输灰系统相比，其工作原理更为简单，运行更加稳定。先导输灰系统是先进的气动输送技术，可以有效地减少管路摩擦阻力，增加单次输送量和提高系统稳定性，还可以减少气密性失效引起的粉尘泄漏等问题。先导输灰系统具有以下优点：

（1）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）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（例2000米以上的）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800米时，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1200米时，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）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）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5m/s，灰库端不超过8m/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。

（5）简配置：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，减少的系统的故障点、控制点。

三、总结

输灰系统是电厂锅炉后烟道重要的生产环节，传统输灰系统由于输送距离长、管道复杂、易发生堵塞等问题，导致运行不稳定、生产效率低下。对比传统浓相式气力输送，先导输送系统采用先进的输送技术原理，先导输灰系统的出现可以有效地避免以上问题，彻底解决堵灰的问题，降低管道及阀门磨损，延长管道及阀组的寿命，实现输送的平稳、快速、高效。因此，我们相信在今后的研究中，先导输灰系统将有望取代传统输灰系统，成为电厂输灰系统的主流技术，并为电厂节约能源，提高经济效益做出积极贡献。

［参考文献］
［1］王文慧．古交西山发电有限公司三期#2炉一电场先导输灰系统节能技术改造项目．2021年10月13日；

［2］傅强．古交西山发电有限公司三期#2炉一电场先导输灰系统节能技术改造方案.2021.10.05。
［3］楼建勇and 林江. "气力输送系统的研究现状及发展趋势." 轻工机械 26.3(2008):4.