正壓濃相氣力輸灰系統在某鋁廠節能降耗中優化分析

王守彬

（大唐魯北發電有限責任公司，山東 濱州 256600）

目前，正壓濃相氣力輸灰系統是國內外燃煤火力發電廠采用的最為廣泛的輸灰系統，具有系統結構簡單、布置靈活、DCS/PLC可控程度高、投資少、灰氣比高、流速低、檢修維護量少、運行可靠成本低等特點，主要由裝料閥、排氣閥、倉泵、主吹閥、伴吹閥、助吹閥及管道等組成，在DCS/PLC控制系統下自動按序對電場或布袋區逐個進行輸灰，輸送動力為壓縮空氣。

輸灰壓縮空氣主要通過空氣壓縮設備消耗電能做功而產生，在此過程中，做功熱量損失較大，系統損失能耗較高[1]。因此，在確保正壓濃相氣力輸灰系統安全可靠的前提下，盡可能的減少壓縮空氣使用量，就可大幅降低壓縮空氣系統能耗，提升經濟效益。

1 正壓濃相氣力輸灰系統簡介

我公司除塵系統為電袋復合式除塵器，根據電區、袋區將每臺機組輸灰系統分為電場區A/B、布袋一區A/B、布袋二區、布袋三區六個輸灰單元，電場區A和布袋一區A、電場區B和布袋一區B、布袋二區和布袋三區分別共用一個輸灰母管，共三個輸灰母管，輸送至灰庫。單臺機組輸灰單元分布，如圖1所示：

圖1 單臺機組輸灰單元分布

近期，對我公司輸灰系統邏輯進行優化，將1、2號機組獨立、24小時同步輸灰模式修改為1、2號機組順序、間隔輸灰，減少輸灰系統耗氣量，減少輸灰空壓機運行時間，尤其是在機組深度調峰、低負荷時，節能降耗經濟效益尤為明顯。

2 正壓濃相氣力輸灰系統同步輸灰邏輯

1、2號機組同步輸灰邏輯為：1、2號機組輸灰系統獨立設置、24小時同步輸灰，兩臺機組之間輸灰系統互不影響。

圖4 順序輸灰模式

當兩臺機組均運行時，無論負荷高低，為確保輸灰系統運行正常、輸灰壓縮空氣壓力正常，需維持兩臺輸灰空壓機運行，輸灰耗氣量較大，系統能耗較高。

同步輸灰模式，如圖2所示：

圖1 同步恢復邏輯

3 正壓濃相氣力輸灰系統順序輸灰邏輯

1、2號機組順序輸灰邏輯為：1、2號機組輸灰系統邏輯有機結合在一起，實現1、2號機組順序、間隔輸灰，當1號機組輸灰時，2號機組自動停止輸灰；當2號機組輸灰時，1號機組自動停止輸灰。

在啟停機、深度調峰或正常運行時，均可維持一臺空壓機運行，減少空壓機設備耗電量。當采用順序輸灰時停運一臺空壓機，另一臺空壓機加載時間延長，卸載時間縮短，從而整體達到節省電量的目的，也提高了設備的有效利用率，避免出現頻繁加卸載現象。

順序輸灰模式，如圖3所示：

圖3 同步輸灰模式

4 正壓濃相氣力輸灰系統順序輸灰邏輯節能分析

通過對輸灰系統輸灰邏輯進行優化，將1、2號機組同步輸灰調整為順序輸灰，可以實現啟停機過程、低負荷深度調峰甚至正常負荷下間斷停運空壓機，從而達到減少壓縮空氣設備耗電量，降低輸灰系統能耗的目的。

通過對輸灰邏輯進行調整，每個輸灰單元輸送間隔時間大比例延長，單次輸灰灰量增加，大幅度降低輸灰耗氣量，一臺空壓機運行即可滿足兩臺機組輸灰用氣量，大幅度降低輸灰系統耗電量。2號爐電場A區單元輸灰邏輯調整前后對比，同一時間內輸灰次數明顯減少，輸灰耗氣量明顯降低，如圖4所示：

4.1 啟停機節能降耗分析

在機組啟、停階段投入順序輸灰，充分利用機組負荷變化及灰斗暫存粉煤灰的功能，停運一臺空壓機，僅運行一臺空壓機，減少輸灰空壓機耗電量。

表1 啟停機節能降耗分析表

啟機時：從輸灰系統試運、輸灰管道清掃直至負荷正常，按照8小時計算，每小時節約220～280Kw.h，每次啟機可節約1760～2240Kw.h。

停機時：利用灰斗暫存粉煤灰空間提前投入順序輸灰直至鍋爐拉灰結束、灰斗存灰輸送完畢，按照15小時計算，每小時節約220～280Kw.h，每次停機可節約3300～4200Kw.h。

按照一年兩臺機組停運15次計算，在機組啟、停階段充分利用順序輸灰模式，每年可節約7.59～9.66萬Kw.h，經濟效益可觀。

4.2 深度調峰及低負荷時節能分降耗析

為充分利用風電，減少棄電現象，提高綠色能源的使用率，越來越多的機組參與深度調峰或者降低機組負荷。在低負荷下，粉煤灰產生量較低，若繼續維持兩臺輸灰空壓機運行，勢必造成壓縮空氣及電量的大量浪費。

通過實驗獲得，在機組深度調峰或低負荷階段，若兩臺機組負荷均在200MW以下或兩臺機組負荷總量在400MW以下時，可長期維持一臺輸灰空壓機運行，每小時節約220～280Kw.h，每天可節約5280～6720Kw.h，按照秋冬季節及春節調峰30天計算，可節約15.84～20.16萬Kw.h；

4.3 機組正常運行時節能分析

當兩臺機組均正常運行，負荷維持在較高水平時，此時機組產生灰量較大，此時若長期停運一臺輸灰空壓機，勢必造成灰斗積灰增多，甚至出現高料位，影響機組安全運行。

但是通過實驗獲得，可間斷停運一臺輸灰空壓機運行，充分利用灰斗暫存粉煤灰的功能，停運時間控制在6—12小時。

通過實驗獲得，當兩臺機組負荷均在200MW以上時，每天可間斷停運一臺空壓機約6小時，每小時可節約220～280Kw.h，每天約1320～1680Kw.h，按照雙機運行200天計算，可節約26.4～33.6萬Kw.h。

以2018年4月17日輸灰系統耗電為例分析，發電量、輸灰耗電量、輸灰耗電率統計如下表，變化曲線（為便于對比，將三條曲線合理移動）如圖5所示：

圖5 輸灰系統耗電比例

通過對2018年4月17日發電量、輸灰耗電量、耗電率數據及變化曲線分析，當采用順序輸灰模式時平均每小時可節約248Kw.h、電率下降0.0488%，節能降耗效果顯著。

對全年機組啟停次數、深度調峰天數、正常運行天數進行分類統計分析，預計每年可節約電量約49.83～63.42萬Kw.h。

5 結語

通過對1、2號機組輸灰系統邏輯進行節能降耗優化調整，有效地降低機組輸灰時間，減少壓縮空氣耗氣量，降低輸灰系統耗電量，同時輸灰時間縮短，使輸灰倉泵、管道等系統磨損程度降低，設備使用壽命延長。

在未增加任何設備投資的情況下，僅是通過邏輯優化調整，就使輸灰系統達到了較高的節能降耗效果，此方法廣泛適合同類發電機組輸灰系統或者其它粉粒物料輸送系統，值得廣泛試驗、采用。