石子煤正壓氣力輸送系統的開發與應用

邱生祥

(福建龍凈環保股份有限公司，福建省龍巖市，364000)

0 引言

隨著我國火力發電機組向大容量、高參數的方向發展，磨煤機的選型也越來越傾向于MPS或者HP型中速磨。與傳統的鋼球磨相比，中速磨具有噪音低、占地小、電耗小、系統簡單等優點，但運行過程中也會產生一些問題，如石子煤的處理問題。石子煤排放不及時，易造成磨煤機內部著火或部件損壞，影響安全運行。

隨著電廠石子煤排放量的增加，人工處理方式下，現場煤粉外泄污染嚴重、勞動強度大；水力輸送方式下，系統復雜、耗水以及運行效率低；機械輸送方式下，占地多、土建隧道工作量較大［1-4］；負壓吸送方式下，存在磨損嚴重、管道堵塞、無法處理大顆粒石子煤、輸送效率低等缺點［5-7］。由此，電廠迫切需要一種可靠、清潔的石子煤處理方法。

正壓輸送方式，因具有系統簡單、布置靈活、占地小、不耗水、輸送氣源可考慮直接從電廠集中空壓機站獲取、運行能耗較小等優點，是輸送石子煤的一種較好的方式。通過采取市場調查、理論研究與試驗相結合的手段，成功研發了石子煤正壓氣力輸送系統，并應用于某電廠600 MW機組，運行效果良好。

1 系統的開發

1.1 輸送形式

正壓氣力輸送石子煤解決了長期困擾火電廠的石子煤處理問題，典型系統配置如圖1［1］所示。

1.2 輸送方案

開發的裝置能輸送最大直徑為50 mm的石子煤顆粒。空氣是可壓縮的，要確定管道內的速度與分布，就必須準確地預測壓力損失，選擇合適的氣源設備。不同粒徑的石子煤，所需的空氣輸送速度不同。當空氣速度高時，石子煤顆粒的輸送速度隨之增大，對管道磨損和彎頭的沖擊加大，同時對彎頭的點蝕加劇；當空氣速度低于一定值，石子煤顆粒沉積在管底，無法輸送。因此，需有效控制輸送壓損和速度。

圖1 石子煤正壓氣力輸送系統流程Fig.1 Flow chart of positive pneumaticm ill reject conveying system

1.3 輸送發送器

現有的各種細粉料氣力輸送發送器，用于輸送石子煤時，產生的問題是：對于下出料結構形式的發送器，石子煤出料太快，很短時間內就把管道堵死；對于上出料結構形式的發送器，進入發送器的壓縮空氣從石子煤顆粒間逃逸，造成石子煤在發送器內不出料［8-11］。因此，本文重點研究發送器結構及布氣方式的設計，采用導料彎頭形式，通過對不同布氣結構作排料輸送試驗，確定了適應石子煤輸送的技術經濟性最佳的發送器結構和技術要求。

發送器的倉泵采用導料彎頭形式，如圖2所示。該形式的倉泵能夠克服上引式和下引式倉泵的缺點，具有出料順暢可控、不易堵塞的優點。給氣裝置由增壓、引導、輸送和補氣4個部分組成。通過對各股氣流流量的有效調節，在滿足出力要求的前提下，保證粗石子煤有序進入管道，順利送出。

圖2 石子煤輸送倉泵結構Fig.2 Structure ofm ill reject conveying bin pump

1.4 運行工藝

不同于粉料輸送，石子煤在輸送管道內的運動狀態是滾動向前的。根據這個特點，結合模擬試驗，確定合理的運行工藝，并設計了可靠的管路消堵技術。采用正壓充氣、負壓反抽式自動消堵裝置，解決了異常堵管后的消堵問題。由于石子煤顆粒粗、質量大，正常運行時管道底部有部分石子沉積。因此，在每個輸送循環結束時，進行短時吹掃，有效解決管道沉積問題。根據石子煤正壓輸送特性，合理設置參數，包括輸送時間、堵管壓力以及清堵壓力等，確保每個輸送循環的正常運行。

1.5 石子煤箱的開發

有效濾除超過輸送顆粒粒徑范圍的石子煤顆粒，防止大顆粒在輸送管道中產生機械性堵管，是保證石子煤正常輸送的關鍵。由于磨機高度限制，不能采用成熟的濾除設備(如振動過濾篩)實現粗細分離，因此，需重點進行石子煤箱的過濾裝置設計，解決石子煤在過濾裝置上的堆積問題。通過對不同過濾板孔尺寸、過濾板安裝角度、過濾板清掃裝置的石子煤箱做石子煤下料試驗，確定了適應石子煤下料的過濾結構。開發的石子煤箱能夠保證小于輸送顆粒粒徑范圍的石子煤顆粒順利通過過濾裝置進入發送器輸送，而超出輸送粒徑范圍的顆粒又不至于堆積在過濾裝置上。

(1)過濾形式采用多孔板結構，孔徑φ60 mm，開孔率75％。該過濾板既能確保粗顆粒的濾除，又具有足夠的強度，滿足使用要求。

(2)過濾板的安裝角度可調(調節范圍為20°～35°)，以適應磨機工況的變化，當石子煤量小時，板的角度調小；反之則調大。

(3)過濾板加裝氣動振打裝置，確保板上的粗顆粒能夠順利滑入到對應的排放口。

1.6 閥門

石子煤是大顆粒物料，倉泵進滿料后，現有的適合粉煤灰等細粉料輸送的閥門不能有效阻斷物料。通過對不同形式閥門的實驗，發現擺動閥具有較好的擠開石子煤的功能，在此基礎上，通過對原閥板、空腔、導軌等的創新優化，開發出了能滿足石子煤輸送的專用擺動閥，外形如圖3所示。

圖3 專用擺動閥Fig.3 Special rocker valve

專用擺動閥具有如下特點：

(1)閥板、閥座采用硬質合金，保證氣密性的同時又提高了耐磨性。

(2)閥門具有全流通結構，確保在閥體空腔內不會因細煤粉存積而影響動作靈敏度。

(3)單板的擺動閥，具有較好的擠壓石子煤的功能，確保料滿時閥門能夠關閉。

2 工程應用

某電廠600 MW機組2號爐A-F磨配備了石子煤正壓氣力輸送系統，設計輸送氣源直接從電廠集中空壓機站獲取，無需另行增加氣源設備。系統主要設計參數見表1。

表1 某電廠600 MW機組2號爐設計參數Tab.1 Design parameters of unit No.2 in 600 MW power p lant

系統于2010年8月順利通過調試及負載運行。2011年10月，四川省電力工業調整試驗所對A磨進行了性能測試，實測數據與設計要求值比較見表2。

表2 某電廠600 MW機組2號爐A磨測試數據Tab.2 Test data for m ill A of unit No.2 in 600 MW power p lant

由此可見，石子煤正壓氣力輸送系統的應用效果良好。

3 結論

(1)實驗室實驗和工業應用驗證表明，較均勻的石子煤粗顆粒較好輸送；當輸送含有較多細粉的物料時，所需氣量比輸送由篩網篩過的大顆粒物料的氣量增加了45％，因現場濕度較大，細粉在管道中易粘附在管道內壁以及沉淀在管道底部，因此需用較大的速度和氣量才能保證穩定輸送。為減小耗氣量，建議電廠改進磨機運行工藝，以減少石子煤中細粉含量。

(2)大于60 mm的顆粒或雜物較難輸送，容易在出料口等處形成機械卡塞，并且所需輸送氣量也更大。某電廠1號爐F磨與2號爐A、B磨相比，粗顆粒和雜物少且細粉料又少，因此輸送耗氣量小且順暢。為實現石子煤的零排放，還需從源頭上杜絕雜物和大顆粒物料，即在燃煤進入磨機前，將燃煤顆粒直徑限制在60 mm以下，同時杜絕鋼筋、鐵絲等雜物進入磨煤機內。

［1］許華，王仕能，潘仁湖，等.石子煤正壓氣力輸送系統在成都金堂電廠的試運［J］.電力建設，2010，31(8)：82-84.

［2］付小平，湯培榮.真空氣力輸送石子煤系統在泰州1 000 MW機組工程中的應用［J］.電力建設，2009，30(10)：103.

［3］潘仁湖，邱生祥.LQZ型正壓濃相氣力除灰系統在火電廠的應用［J］.除灰技術，2009(1)：48-50.

［4］金維勤.氣力除灰實際應用中應關注的事項［J］.電力建設，2008，29(9)：50-52.

［5］陳宏勛.管道物料輸送與工程應用［M］.北京：化學工業出版社，2003：12-14.

［6］潘仁湖.散料料性及其氣力輸送流動模式［J］.硫磷設計與粉體工程，2006(3)：1-5.

［7］蔡淵.正壓濃相氣力輸灰系統運行解析［J］.除灰技術，2008(2)： 25-29.

［8］范仁東.氣力除灰閥門磨損原因和對策［J］.除灰技術，2009(2)： 25-29.

［9］許華.大型機組電廠除灰渣系統設計優化和節能降耗［J］.電力建設，2007，28(12)：82-85.

［10］潘仁湖，許華，吳亮斌.LQZ型氣力輸送系統在成都金堂電廠除灰改造中的應用［J］.電力工程技術，2010，5(2)：12-17.

［11］原永濤.火力發電廠氣力除灰技術及其應用［M］.北京：中國電力出版社，2002：21-22.