淺論氣力輸灰管道泄漏的因素分析及對策

摘 要：依據沖蝕磨損機理對氣力輸灰系統在輸灰過程中產生的輸灰管道泄漏的影響因素進行了探討分析，并根據分析結果提出了相應對策，為氣力輸灰系統的改進提供了參考。

關鍵詞：氣力輸灰；輸灰管道；泄漏；對策

隨著各地環保力度的加大、除塵技術的改進及氣力輸送技術的提高，氣力輸灰技術在中小型電廠煤灰轉運過程中得到廣泛應用，伴隨而來的堵管、泄漏等問題也相應引起研究者、使用者的關注。本文對氣力輸灰系統在使用過程中產生泄漏的現象、影響因素進行了探討并提出了相應對策。

一、問題現象

因脫硫脫硝系統改造要求，原布袋除塵系統改為預電除塵+布袋除塵，采用下引式倉泵系統由兩根輸灰管送往灰庫。同時由于運行需要，單設了一臺倉泵及管道輸送返料灰。運行一段時間后，返料灰輸送管道后部出現泄漏，位置多發生在彎頭、變徑處，隨后，電除塵輸灰管路也出現類似情況。從現場泄漏部位可明顯看到管道被灰粒切削的痕跡，且灰顆粒粒徑較原來增大。

二、因素分析

氣力輸灰是利用壓縮空氣的能量在管道中將煤灰輸送至灰庫，在管道中運動的灰顆粒就會與管壁產生踫撞和撞擊從而導致輸送管道的磨損，一般認為此類磨損是由小于100μm的松散顆粒在小于550m/s的沖擊速度下造成的。[1，2] Irina V.Putilova等[3]在總結了磨損機制的研究成果基礎上給出了一個對干灰、煤粉及其他細粉體易腐蝕顆粒的管道腐蝕磨損計算公式：

現結合上式對輸灰管道磨損的影響因素分析如下：

（一）輸送速度。為保證輸送物料在管道中的正常流動，存在一個最低流速以保證物料在管道內不沉積，這個速度由物料性質決定。但在實際操作過程中為降低堵管概率，一般取較大的輸送速度UM，隨速度的增加，輸送顆粒對管道金屬表面的切削能力增強，從而加大了管道磨損。增加管道內徑D可降低流動速度，另一方面，由克拉伯龍方程可知，隨輸送氣體壓力的降低，輸送氣體體積增大從而使后部輸送速度增加。

（二）質量濃度。質量濃度m越大，管道內輸送顆粒間的碰撞概率增加有利于降低顆粒對管道金屬表面的切削能量，從而降低管道磨損。但質量濃度受流化空間及輸送壓力的制約，單純提高質量濃度將極易造成堵管，影響設備運行，

（三）管道材料。管道金屬材質抗切削能力越強，管道磨損量越小。管道材料的相對磨損因數Kizn是由材料的Viekers硬度決定的。

（四）輸送顆粒的性質。輸送顆粒的硬度越高，顆粒對管壁的切削能力越大，一般以SiO2含量的相對因數KSiO2表示，同時顆粒的當量直徑越大，即顆粒的質量與其表面積之比Kp越大，磨損能力越強。但輸送顆粒的性質無法改變。

（五）輸送管道的形狀。直管段、垂直管段、曲線段的重力阻力系數不同，對管內顆粒流動的影響也不同，公式中給定了不同數值，特別對曲線段還有一個彎曲半徑的影響，一般來講管道轉彎半徑與管道內徑比值越大，顆粒變向對磨損的影響越小。受設備布置的限制，可以控制的部位只有曲線段處。

三、采取對策

對輸送材料確定的條件下，做好輸送管道設計是減少磨損的前提，加強運行管理是減少磨損的根本。但主要是對輸送速度的控制。

1、將輸送管道設計成多級管道：隨輸送管道末端壓力的降低，輸送氣體體積增大，后部管道內徑需增加以減小體積膨脹對流速的影響，在較長輸送管道中可設為三級增大，一般將末端流速取值為控制在12m/s以內。在輸灰管道末端增加管道內襯，以增加管壁耐磨強度。隔斷閥門與變徑、彎頭部位間隔一定距離，減少輸送流場的變化導致輸送顆粒對閥門的磨損。2、轉彎半徑與管道內徑比值盡量增加，可采取減磨彎頭的形式，對于重點部位可在彎頭外側設置耐磨材料包裹，增加彎頭的使用期限。在輸送管道后部，最好不要使用現場制做彎頭。3、輸送設備投運前進行試運，試運的目的是確定最小輸送壓力。一般而言，輸送壓力決定了輸送速度，在實際操作過程中，為防止堵管，一般均加大了輸送壓力，為末端管道磨損留下隱患。實際試運操作可采取斷開后部管道的辦法，實際觀察實際流動速度，從而確定合理的運行壓力，但需做好收塵工作。4、若運行中發現輸送顆粒粒徑變化，則需對后部管道內徑進行加大處理。粒徑變化不僅增加了堵管概率，也加大了管道磨損量。5、一旦發生堵管現象不要輕易增大運行壓力，壓縮空氣帶水、流化效果差等原因都會產生堵管現象，查明原因后再適當調整運行參數。

四、結論

1、輸送管道的磨損是由于移送中粒子與管壁之間的踫撞和撞擊引起的，是不可避免的。但可通過管道設計與運行管理減少磨損的發生，延長管道使用壽命。2、在輸送材料一定的條件下，控制輸送速度是減少磨損的有效途徑之一，輸送速度的控制最終反應在輸送壓力的控制上。3、運行期間初始階段加強輸送顆粒粒徑變化的觀察，粒徑增大則意味著后部磨損量的增加。

參考文獻：

[1]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.

[2]何獎愛，王玉瑋.材料磨損與耐磨材料[M].沈陽：東北大學出版社，2002.

[3]董剛.材料沖蝕行為及機理研究[D].浙江工業大學碩士學位論文，2004.

作者簡介：譚波（1973-），男，山東萊蕪，鍋爐專工，碩士研究生學歷，現山東華聚能源有限公司興隆莊礦電廠安技室工作，主要從事熱動力設備技術工作。endprint