正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)在低氣源壓力下的應(yīng)用

摘 要：隨著國家節(jié)能減排的持續(xù)深入推進(jìn)，各電廠對氣力輸送系統(tǒng)的節(jié)能降耗也非常重視，文章詳細(xì)介紹了LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)對低氣源壓力的適用性及技術(shù)特點(diǎn)，為今后低氣源壓力氣力輸送的推廣提供了非常好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：氣力輸送；低氣源壓力；節(jié)能

中圖分類號：TK223.27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0044-03

隨著我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的步伐加快，國家對各領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格，雖然氣力輸送系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡單、輸灰管線布置靈活、工作可靠、無需消耗水資源等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠飛灰輸送，但是氣力輸送系統(tǒng)作為電廠的“耗氣大戶”通過節(jié)能措施的實(shí)施在保證設(shè)計(jì)最大出力的情況下有效降低工程造價(jià)及能耗迫在眉睫。本文詳細(xì)介紹了一種滿足低氣源壓力下穩(wěn)定運(yùn)行的LQD 型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)對低氣源空壓機(jī)的適應(yīng)性及技術(shù)特點(diǎn)，通過空壓機(jī)排氣壓力的降低有效實(shí)現(xiàn)了工程造價(jià)及能耗的降低[1]，為今后低氣源壓力氣力輸送的推廣提供了非常好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)適應(yīng)低氣源壓力 的技術(shù)措施

1.1 倉泵技術(shù)

氣力輸送系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行必須滿足的先決條件是物料能夠從倉泵穩(wěn)定、順暢、均勻可調(diào)地進(jìn)入輸送管道，低氣源壓力下更是如此，所以倉泵型式及配氣、流化方式的優(yōu)越性對低氣源壓力輸送的成功與否起到了關(guān)鍵作用。

將空氣以一定速度滲入粉料層，顆粒因受氣流包圍而彼此分開，并在氣流中運(yùn)動，料層出現(xiàn)均勻膨脹，呈現(xiàn)出類似液體一樣可以流動的性質(zhì)，稱為流態(tài)化。而物料輸送的難易于其流態(tài)化狀態(tài)下的流動性有關(guān)，在輸送前進(jìn)行充分流化，可以有效減小其內(nèi)磨擦角，防止料粒間彼此楔入，有效降低輸送壓力、提高物料的最小輸送初速度。龍凈環(huán)保通過對國內(nèi)主要煤種不同磨煤機(jī)及機(jī)組飛灰的流態(tài)化性能測試分析及輸送試驗(yàn)，研究開發(fā)的LQD-M型倉泵通過倉泵下部的流化裝置及倉泵內(nèi)置出料結(jié)構(gòu)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)的整個輸送過程倉泵內(nèi)物料的整體、實(shí)時流化，倉泵內(nèi)物料流化率達(dá)到了95%以上，從而有效降低了輸送壓力，繼而有力的確保了低氣源壓力下的穩(wěn)定輸送。這一技術(shù)已在多個低氣源壓力項(xiàng)目就不同物料（如PTA、粉煤灰，省煤器灰、石灰石粉、脫硫灰、燒結(jié)鐵粉等）得到了成功應(yīng)用，解決了低氣源壓力下不出料或出料不均出料輸灰不流化、流化不均造成的輸送壓力大幅波動造成無法實(shí)現(xiàn)低氣源壓力輸送的問題。

LQD-M型倉泵在適應(yīng)低氣源壓力的同時可以實(shí)現(xiàn)1-8臺倉泵共用一個出料閥作為一個輸送單元輸送，可以根據(jù)灰樣變化及時調(diào)整調(diào)節(jié)出力，一個典型的600 MW機(jī)組一電場輸送單元配置圖，如圖1所示。同時LQD型正壓濃相輸送系統(tǒng)考慮了氣源壓力下的極端工況情況，配置了擁有發(fā)明專利的防堵工藝[2][3]，當(dāng)料性產(chǎn)生劇烈變化時系統(tǒng)檢測到堵管趨勢后系統(tǒng)自動對LQD-M型倉泵的出料進(jìn)行有效控制以避免堵管，確保氣源壓力在350 kPa左右不發(fā)生過堵管現(xiàn)象，同時還配置了擁有發(fā)明專利的低氣源壓力下電除塵器一電場高壓退出時的沉降灰輸送工藝[4]以確保電除塵故障時沉積灰在低氣源壓力下的穩(wěn)定輸送。1.2 倉泵配氣方式

低氣源壓力輸送系統(tǒng)倉泵一般配置有位于倉泵底部的流化氣閥用于倉泵內(nèi)物料的流化、位于輸送單元尾部的輸送氣閥以確保物料進(jìn)入輸送管道前的進(jìn)一步混合，位于倉泵出料閥外側(cè)輸送管道上的流動調(diào)節(jié)閥，上述各進(jìn)氣閥的一端經(jīng)進(jìn)氣管和輸送系統(tǒng)連接、另外一端經(jīng)進(jìn)氣管和輸送氣母管連接。由于低氣源壓力輸送系統(tǒng)氣源壓力低，進(jìn)氣管管徑的選擇至關(guān)重要，LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)氣管管徑在綜合考慮物料料性、倉泵流化裝置透氣性、輸送壓力、氣源壓力以及各進(jìn)氣管功效的基礎(chǔ)上開發(fā)了一套各進(jìn)氣管管徑設(shè)計(jì)軟件，經(jīng)試驗(yàn)線及工程驗(yàn)證設(shè)計(jì)選型準(zhǔn)確，為低氣源壓力氣力輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。

1.3 LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)運(yùn)行工藝及方式

LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)集多項(xiàng)發(fā)明專利技術(shù)于一身，運(yùn)行一般分為如下幾個步驟：

第一步：進(jìn)料；

第二步：流化、輸送，通過倉泵下部的流化裝置及獨(dú)特的內(nèi)置出料結(jié)構(gòu)使物料得以充分流化，在確保倉泵內(nèi)物料穩(wěn)定、順暢、均勻、可調(diào)地進(jìn)入輸送管道的同時有效有效降低了輸送壓力、提高了物料的最小輸送初速度，同時輸送管道通過合理的變徑點(diǎn)及變徑幅度設(shè)計(jì)又確保了變徑后輸送速度的合理性及壓力損失的最小化，為低氣源壓力下的穩(wěn)定輸送提供了堅(jiān)實(shí)的保障；

第三步：調(diào)整固氣混合料的流動速度，進(jìn)一步對物料及壓縮空氣進(jìn)行混合以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入輸送管道的物料的完全流態(tài)化，進(jìn)一步有效降低輸送壓力、提高物料的最小輸送初速度，為低氣源壓力下輸送壓力的穩(wěn)定性及可控性提供保證；

第四步：輸送過程中的防堵監(jiān)控及防堵[2][3]，當(dāng)輸送壓力出現(xiàn)異常升高時防堵工藝迅速投入并有效控制輸送壓力以保證輸送壓力的穩(wěn)定；

第五步：整個氣力輸送系統(tǒng)的節(jié)能控制[5]，通過對多臺爐或一臺爐所有氣力輸送、空壓機(jī)系統(tǒng)的綜合節(jié)能控制及調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)確保氣源壓力穩(wěn)定的前提下既能把各灰斗灰量送空，空壓機(jī)的開啟數(shù)量又最少，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

1.4 氣源配置方式

龍凈環(huán)保通過對低氣源壓力正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)的系統(tǒng)研究、試驗(yàn)及工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)證開發(fā)了一套低氣源壓力下保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的氣源配置最優(yōu)配置方式，具體如圖2所示，空壓機(jī)排氣經(jīng)支管匯總至母管后分別進(jìn)入干燥機(jī)，經(jīng)干燥的壓送空氣經(jīng)過支管再次匯總至母管后進(jìn)入儲氣罐，最后壓縮空氣通過空氣目前輸送至各臺爐的用氣點(diǎn)。氣源系統(tǒng)通過安裝在儲氣罐上的壓力變送器控制各臺空壓機(jī)加載、卸載的同步性及連續(xù)加載以提高空壓機(jī)的工作效率及最長壽命。

1.5 料性法的輸送管道設(shè)計(jì)技術(shù)

氣力輸送系統(tǒng)的輸送管道設(shè)計(jì)是氣力輸送的設(shè)計(jì)核心，要使物料能夠在管道內(nèi)穩(wěn)定輸送，輸送管道起始點(diǎn)及變徑后的速度必須大于該物料的最小輸送初速度，否則很難穩(wěn)定輸送，而物料的最小輸送初速度和物料的料性、流化性能、流動性、輸送氣量等密切相關(guān)[6]，而采用管道進(jìn)行輸送必然會產(chǎn)生壓力損失，所以對低氣源壓力輸送系統(tǒng)管道的變徑點(diǎn)及變徑幅度的合理設(shè)計(jì)對氣力輸送系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，龍凈環(huán)保在LQZ型氣力輸送系統(tǒng)建立的通過預(yù)測輸送管道的壓力損失及計(jì)算輸送所需氣量、最后通過計(jì)算獲得輸送灰氣比的計(jì)算方法[7]的基礎(chǔ)上通過對上100種物料的料性、流化性、流動性分析及試驗(yàn)線試驗(yàn)、模擬及工程驗(yàn)證，取得了一套完善可靠的針對各種灰樣的低氣源壓力氣力輸送系統(tǒng)壓力損失設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，能夠精確預(yù)測低氣源壓力氣力輸送系統(tǒng)的管道壓力損壞，從能實(shí)現(xiàn)了變徑點(diǎn)及變徑幅度的設(shè)計(jì)的合理性及正確性。

2 運(yùn)行案例分析

2.1 LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)在石化企業(yè)PTA輸送 中的應(yīng)用

2.1.1 系統(tǒng)改造前整體情況介紹

PTA作為化工基礎(chǔ)原料，應(yīng)用廣泛，其堆積密度一般為800～900 kg/m3，中位徑一般在100～150 μm，某石化企業(yè)PTA輸送系統(tǒng)由上海某粉體輸送公司設(shè)計(jì)，采用氮?dú)忾]路循環(huán)輸送，2臺4 m3倉泵共用一根DN150/DN175/DN200輸送管道，系統(tǒng)如圖3所示，輸送管道當(dāng)量距離1 020 m，系統(tǒng)出力無法滿足下游生產(chǎn)13.5 t/h的實(shí)際需要量。氮?dú)忾]路循環(huán)中設(shè)置3臺德國AERZEN VM37R型增壓壓縮機(jī)，如圖4所示，日常運(yùn)行為2開1備，壓縮機(jī)出口排氣標(biāo)稱壓力350 kPa，壓縮機(jī)入口標(biāo)稱壓力 3 kPa，壓縮機(jī)入口和出口設(shè)置有相應(yīng)的閥組，系統(tǒng)運(yùn)行期間通過該閥組的開關(guān)或開關(guān)量大小來保證壓縮機(jī)的安全運(yùn)行及避免含氧量超標(biāo)。

由于原系統(tǒng)頻繁堵管、出力無法滿足下游實(shí)際生產(chǎn)需要以及頻繁堵管、輸送壓力過高導(dǎo)致的壓縮機(jī)跳機(jī)及機(jī)頭損壞，改造前系統(tǒng)運(yùn)行壓力曲線如圖5所示，受委托對原系統(tǒng)利用LQD型正壓濃相氣力輸送技術(shù)結(jié)合PTA輸送專利技術(shù)[8]進(jìn)行了改造，改造后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、出力滿足了委托方要求的大于下游生產(chǎn)需要量的要求，改造后系統(tǒng)運(yùn)行壓力曲線如圖6所示。

2.1.2 系統(tǒng)改造措施

①對原倉泵的流化裝置進(jìn)行更改以確保物料的流化效果；

②對倉泵的進(jìn)氣方式及進(jìn)氣比例進(jìn)行調(diào)整，確保出料的順暢、可控及流化效果；

③在輸送過程中防堵工藝，確保輸送壓力在低氣源壓力下的穩(wěn)定性；

④對氣力輸送系統(tǒng)增加節(jié)能控制工藝及壓縮機(jī)限壓保護(hù)工藝以保證氣力輸送在低氣源壓力下的節(jié)能穩(wěn)定運(yùn)行、避免了輸送壓力過高造成的壓縮機(jī)的跳機(jī)及機(jī)頭損壞。

通過上述改造后系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在310 kPa的低氣源壓力下氣力輸送系統(tǒng)及壓縮機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，出力達(dá)到了14.5 t/h、滿足了大于下游生產(chǎn)需要量的要求。其中圖為改造前系統(tǒng)運(yùn)行壓力曲線，圖為改造后系統(tǒng)運(yùn)行壓力曲線。

2.2 LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)在電力行業(yè)飛灰輸送 中的應(yīng)用

2.2.1 系統(tǒng)改造前整體情況介紹

某發(fā)電廠5號爐采用一電三袋的電袋除塵器，每個電場設(shè)有4個灰斗，氣力輸送系統(tǒng)原來采用雙套管輸送系統(tǒng)，后由于煤質(zhì)變化、灰量增加以及輸送氣氣源壓力低、一般為300 kPa，氣力輸送系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；2013年業(yè)主經(jīng)過對國內(nèi)主要?dú)饬斔蛷S家的考察和對比后，最終采用LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)對#5爐原氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行改造，通過各項(xiàng)低氣源壓力輸送技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)改造后在氣源部分的空壓機(jī)、干燥機(jī)等全部利舊的原有低氣源壓力下運(yùn)行穩(wěn)定、出力滿足設(shè)計(jì)要求、對煤質(zhì)及灰量變化適應(yīng)性大幅提高。下面以一電場輸送系統(tǒng)為例就改造情況進(jìn)行介紹。

2.2.2 設(shè)計(jì)條件

飛灰中位徑d50>130 ？滋m、飛灰堆積密度1 000 kg/m3，輸送當(dāng)量距離535 m，要求一電場設(shè)計(jì)出力滿足70 t/h、氣源部分的空壓機(jī)及干燥機(jī)等全部利舊。

2.2.3 氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試結(jié)果

根據(jù)出力要求、灰樣特性、氣源壓力的特點(diǎn)，采用LQD型正壓濃相氣力輸送技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一電場采用2臺倉泵作為一個輸送單元、兩個輸送單元共用一根輸送管道，系統(tǒng)圖如圖7所示，經(jīng)過計(jì)算獲得系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)見表1。系統(tǒng)改造完成后經(jīng)調(diào)試在氣源壓力300 kPa左右運(yùn)行穩(wěn)定，輸送壓力曲線如圖8所示，系統(tǒng)出力70.5 t/h，具體見表2。

3 結(jié) 論

氣力輸送采用低排氣壓力的空壓機(jī)有效降低了工程造價(jià)、節(jié)約了運(yùn)行成本，已經(jīng)成為電力行業(yè)節(jié)能減排的方向。在大量試驗(yàn)、研究的基礎(chǔ)上研發(fā)成功的LQD型正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)結(jié)果及多項(xiàng)先進(jìn)發(fā)明專利技術(shù)在低氣源壓力氣力輸送工程項(xiàng)目成功應(yīng)用的實(shí)踐證明，LQD型正壓濃相氣力輸送技術(shù)完全可以適應(yīng)及應(yīng)對低氣源壓力下不同料性的物料的穩(wěn)定輸送，為今后低氣源壓力氣力輸送系統(tǒng)的推廣提供了非常好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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