紊流雙套管氣力輸送技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

王玉華

石家莊良村熱電有限公司 河北 石家莊 050026

1 引言

國內(nèi)大型火力發(fā)電廠氣力除灰系統(tǒng)過去常采用稀相懸浮式輸送，這種輸送方式不可避免帶來輸送速度高、輸送濃度低、磨損大等不利之處。實(shí)踐表明，紊流雙套管氣力輸灰技術(shù)與常規(guī)氣力除灰方式相比具有較大的優(yōu)越性，具有輸送固氣混合比高、能耗低、磨損小、穩(wěn)定性高、尾氣處理較簡單等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)階段非常理想的氣力除灰系統(tǒng)。

2 紊流雙套管氣力輸送基本原理

作為一種創(chuàng)新型的小倉泵雙套管輸灰技術(shù)，其所采取的干除灰模式在上世紀(jì)90年代引入我國后，已經(jīng)在眾多電廠得到廣泛應(yīng)用。雙套管輸送的技術(shù)原理就是大管套小管，主要的具體做法就是在普通的鋼管內(nèi)壁上安裝1根管徑相對(duì)來說比較小的管子，然后在小管上每隔一定的距離開出1個(gè)“V”型的口，同時(shí)在開口處再焊接1塊孔板。

雙套管的原理建立在2個(gè)基礎(chǔ)上:

(1)水平輸送管道,由于重力影響,氣固混合物在管道內(nèi)形成管道上部氣多固少、管道下部固多氣少的狀態(tài)。

(2)當(dāng)水平輸送管道發(fā)生堵管現(xiàn)象時(shí)，粉料首先在管道下壁開始堆積，逐漸向上堆積到管道上壁，最終將管道完全堵死。把雙套管作為輸灰管道應(yīng)用于氣力輸送的水平管道，可以有效地防止灰管堵塞，其防堵的機(jī)理就在于雙套管的特殊結(jié)構(gòu)。當(dāng)灰氣混合物在管道內(nèi)流 動(dòng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)由于種種原因?qū)е赂苫以诠艿纼?nèi)部逐漸沉積導(dǎo)致堵管。當(dāng)管道內(nèi)的干灰開始沉積將要堵 管時(shí)，壓縮空氣會(huì)通過小管流過，經(jīng)過小管開孔和節(jié)流孔板的作用,對(duì)堵塞的部分進(jìn)行擾動(dòng)，將沉積的干灰逐漸吹動(dòng)，從而避免將輸送管道堵死。

3 紊流雙套管氣力輸送系統(tǒng)

3.1 雙套管氣力輸送系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1.1 系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高 紊流雙套管系統(tǒng)獨(dú)特的工作原理，保證了除灰系統(tǒng)管道不易堵塞，即使短時(shí)的停運(yùn)后再次啟動(dòng)時(shí)，也能迅速疏通，從而保證除灰系統(tǒng)的安全性和可靠性。該除灰系統(tǒng)輸送壓力變化平緩，空壓機(jī)供氣量波動(dòng)小，系統(tǒng)運(yùn)行工況比較穩(wěn)定，從而改善了除灰空壓機(jī)的運(yùn)行工況，延長設(shè)備使用壽命，比常規(guī)的單管氣力除灰系統(tǒng)性能要好。

3.1.2 低流速，低磨損率 一般認(rèn)為：管道磨損量與物料輸送速度的3-4次方成正比。所以要減少管道磨損最直接的方法：降低管內(nèi)流速。紊流權(quán)套管系統(tǒng)的除灰管內(nèi)灰氣混合物平均流速為10m/s。而稀相除灰系統(tǒng)平均流速約為20m/s。這表明紊流雙套管除灰管道的磨損量僅為稀相除灰的1/8—1/16，紊流雙套管系統(tǒng)的除灰管道壽命為稀相系統(tǒng)的8-16倍。

3.1.3 投資省，能耗低 由于紊流雙套管除灰系統(tǒng)灰氣混合物流速低、磨損小，所以不需采用耐磨材料和厚壁管道，這樣便可大大降低除灰管道的投資和維護(hù)費(fèi)用。由于輸送濃度高，相應(yīng)的空氣消耗量也減少，設(shè)備投資費(fèi)也減少，同時(shí)設(shè)備配套功率減少，能耗降低。多年實(shí)際運(yùn)行證明，其動(dòng)力消耗要比稀相的氣力除灰系統(tǒng)低30%—50%，紊流雙套管系統(tǒng)一般為4-6kW·h/(t·km)，年運(yùn)行費(fèi)用因此而降低。

3.1.4 輸送濃度高、出力大、輸送距離遠(yuǎn) 雙套管除灰系統(tǒng)輸送起始速度較低，可使灰氣混合充分，輸送濃度(氣灰質(zhì)量比) 一般能大于 25 以上。高濃度輸送使得在同等輸送管徑和輸送速度下輸送出力大大提高，可達(dá) 100 t/ h。此外，管內(nèi)物料的強(qiáng)烈紊流輸送，使得在同樣的動(dòng)力條件下輸送距離大大提高，可達(dá) 1000 m以上。

3.2 氣力輸灰系統(tǒng)設(shè)備

3.2.1 空壓機(jī) 空氣壓縮機(jī)主要由壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)組件，冷卻、潤滑系統(tǒng)，分離系統(tǒng)，微電腦控制系統(tǒng)組成

(1)冷卻與潤滑系統(tǒng)。機(jī)組不設(shè)壓縮機(jī)冷卻潤滑油油泵，冷卻潤滑油在系統(tǒng)壓力的作用下，從油氣分離器通過溫控閥進(jìn)入冷卻器進(jìn)行熱交換，冷卻后的油經(jīng)過油過濾器過濾，送到壓縮機(jī)噴油口和各潤滑點(diǎn)，隨同壓縮空氣一起又進(jìn)入油氣分離器，如此循環(huán)工作。

(2)分離系統(tǒng)。冷卻油和空氣從壓縮機(jī)排出后進(jìn)入油氣分離器?；旌象w沿筒內(nèi)壁流動(dòng)，在離心力的作用下油滴聚合后落入分離器底部。內(nèi)部擋板維持空氣和油滴不斷旋轉(zhuǎn)，方向持續(xù)不斷地改變，使越來越多的油滴從空氣中清除出去。這是空氣流中只剩下一些非常細(xì)小的油霧，他們隨著空氣一起進(jìn)入油氣分離器濾芯。油氣分離器濾芯用高品質(zhì)的纖維濾紙制成，內(nèi)外由鋼絲網(wǎng)支乘。濾芯的法蘭邊固定在分離器上法蘭面上，氣流進(jìn)入油氣分離器濾芯后，油氣凝聚在纖維上形成液滴，液滴匯集在分離器濾芯的底部，經(jīng)過二次回油管路回到壓縮機(jī)油路或進(jìn)氣口。油氣分離器濾芯應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更換，其一般壽命為4000小時(shí)(150天)。

(3)控制與安全保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功用是根據(jù)氣量負(fù)荷的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)氣控制閥的開度，以達(dá)到壓縮機(jī)的排氣壓力基本維持不變，而機(jī)組偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，起到保護(hù)作用。它主要由以下幾部分組成：進(jìn)氣控制閥、自動(dòng)卸荷閥、電磁閥。

(4)微電腦操作系統(tǒng)。螺桿機(jī)組的微電腦操作系統(tǒng)能達(dá)到以下功能：控制功能、報(bào)警功能、保護(hù)功能、設(shè)置功能、顯示功能、記錄功能。

3.2.2 冷干機(jī) 冷干機(jī)主要由壓縮機(jī)、熱交換、蒸發(fā)器、冷凝器、二次冷凝器(預(yù)冷回?zé)崞?、旋風(fēng)分離器(氣水分離器)、熱氣旁路閥、熱力膨脹閥或毛細(xì)管(節(jié)流閥)、自動(dòng)排水閥、干燥過濾器等設(shè)備組成。主要儀表由壓縮機(jī)空氣壓力表、冷媒高壓表、冷媒低壓表組成；主要控制器由ON/OFF按鈕開關(guān)、冷凍系統(tǒng)高低保護(hù)開關(guān)、防凍開關(guān)組成。

冷干機(jī)的主要工作原理：潮濕高溫的壓縮空氣流入前置冷卻器(高溫型專用)散熱后流入熱交換器與從蒸發(fā)器排出來的冷空氣進(jìn)行熱交換，使進(jìn)入蒸發(fā)器的壓縮空氣的溫度降低。

換熱后的壓縮空氣流入蒸發(fā)器通過蒸發(fā)器的換熱功能與制冷劑熱交換，壓縮空氣中的熱量被制冷劑帶走，壓縮空氣迅速冷卻，潮濕空氣中的水份達(dá)到飽和溫度迅速冷凝，冷凝后的水分經(jīng)凝聚后形成水滴，經(jīng)過獨(dú)特氣水分離器高速旋轉(zhuǎn)，水分因離心力的作用與空氣分離，分離后水從自動(dòng)排水閥處排出。經(jīng)降溫后的空氣壓力露點(diǎn)最低可達(dá)2℃。

降溫后的冷空氣流經(jīng)空氣熱交換與入口的高溫潮濕熱空氣進(jìn)行熱交換，經(jīng)熱交換的冷空氣因吸收了入口空氣的熱量提升了溫度，同時(shí)壓縮空氣還經(jīng)過冷凍系統(tǒng)的二次冷凝器(同行獨(dú)有的設(shè)計(jì))與高溫的冷媒再次熱交換使出口的溫度得到充分的加熱，確保出口空氣管路不結(jié)露。同時(shí)充分利用了出口空氣的冷源，保證了機(jī)臺(tái)冷凍系統(tǒng)的冷凝效果，確保了機(jī)臺(tái)出口空氣的質(zhì)量。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)單管輸送技術(shù)出力低，輸灰能力差，易出現(xiàn)經(jīng)常性的堵管；因?yàn)殪o電除塵器灰斗灰位高而停運(yùn)電場(chǎng)現(xiàn)象,易造成環(huán)境污染；處理堵管時(shí)要拆管疏通,人工勞動(dòng)強(qiáng)度大。紊流雙套管輸灰技術(shù)能有效地解決傳統(tǒng)單管所無法解決的磨損和堵管相互矛盾的問題，在提高輸灰能力、降低能耗、保障輸灰系統(tǒng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是粉料氣力輸送領(lǐng)域一次成功的嘗試。