［摘 要］文章基于國能錦界能源有限責任公司省煤器輸灰系統(tǒng)優(yōu)化改造項目，參考九江電廠、陳家港電廠等案例進行分析，設(shè)計基于先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)的優(yōu)化改造方案。結(jié)果表明，通過加裝先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)、安裝自動成栓閥專用伴氣管道等，并對原有控制系統(tǒng)進行優(yōu)化后，輸灰系統(tǒng)均未出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，節(jié)氣率明顯提升，節(jié)能效果顯著，為企業(yè)節(jié)約了大量的能源。

［關(guān)鍵詞］省煤器；輸灰系統(tǒng)；先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)

［中圖分類號］TM621.2 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）03–0099–04

1 背景

以前的火電廠輸灰方式不僅浪費大量的水資源，也對水資源造成了污染。并且在處置燃燒后的灰渣時，也增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了企業(yè)生產(chǎn)效益。而氣力輸灰系統(tǒng)，不僅節(jié)約了水資源，還不用掩埋煤灰，保護了環(huán)境。而且可以將產(chǎn)生的灰渣作為商品進行銷售，增加了企業(yè)效益。但在實際的工程設(shè)計時，正確設(shè)計和選擇氣力輸送系統(tǒng)要根據(jù)被輸送物料的特性（如輸送量、輸送距離、環(huán)境條件等）進行。但火電廠輸灰系統(tǒng)實際運行條件較惡劣，經(jīng)常出現(xiàn)輸灰系統(tǒng)堵灰堵管的現(xiàn)象。因此為解決輸灰系統(tǒng)堵灰堵管問題，提高生產(chǎn)效益，改良輸灰系統(tǒng)和研發(fā)新的輸灰技術(shù)勢在必行。

國能錦界能源有限責任公司位于陜西省神木市錦界工業(yè)園區(qū)，是一個擁有6 臺空冷燃煤發(fā)電機組的大型發(fā)電企業(yè)。盡管該公司的裝機容量高達3 720 MW，但其省煤器輸灰系統(tǒng)卻存在著一些嚴重的問題。由于輸灰管道沿途沒有設(shè)置合理的助吹補氣裝置，以及灰粒徑大、不易形成柱塞或栓塞等因素，使得輸灰系統(tǒng)頻繁發(fā)生堵管故障，同時也造成了管道內(nèi)灰氣流速快，管道和彎頭磨損嚴重。為了解決這些問題，提高省煤器輸灰系統(tǒng)的運行效率，該公司決定對省煤器輸灰管路加裝先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)，沿輸灰管道安裝自動成栓閥專用伴氣管道，并在伴氣管與輸灰管道間安裝自動成栓閥，配套加裝無人巡檢控制系統(tǒng)等，同時對原控制系統(tǒng)運行參數(shù)進行優(yōu)化。保證伴氣系統(tǒng)與輸灰主進氣同步控制，提高系統(tǒng)運行的可靠性，減少日常維護、故障判斷等問題。

2 氣力輸送系統(tǒng)概述

2.1 傳統(tǒng)氣力輸送系統(tǒng)

氣力輸送系統(tǒng)是一種利用氣流的力量將灰塵從一個地方輸送到另一個地方的設(shè)備，其在許多工業(yè)生產(chǎn)中都有應用。根據(jù)其工作原理和特性，氣力輸送系統(tǒng)主要可以分為以下4 種形式。

2.1.1 負壓輸送

負壓輸送是一種出現(xiàn)較早的氣力輸送形式。其主要設(shè)備包括羅茨風機、羅茨真空泵和抽氣器，適用于多點受料向一處集中輸送。這種方式不會發(fā)生跑灰、冒灰現(xiàn)象，工作環(huán)境相對清潔。但由于其受真空度極限的限制，輸送距離和出力都有一定的限制，而且流速較高，磨損嚴重。

2.1.2 低正壓輸送

低正壓輸送適用于除塵器灰斗下的氣鎖閥，在輸送風壓的作用下以正壓形式將氣灰混合物輸送至灰?guī)?。該方式的?yōu)點是輸送壓力較低，輸送距離和出力都比負壓輸送有所提升。但其流速仍較高，磨損嚴重。

2.1.3 正壓輸送

正壓輸送是通過流態(tài)化倉泵進行輸送，其輸送壓力較高，輸送距離和出力也大幅提升。在這種系統(tǒng)中，空氣動力源一般使用空壓機，灰氣比大幅提高，磨損問題得到了一定的改善。

2.1.4 雙套管輸送

雙套管輸送是為了解決正壓輸送易出現(xiàn)的堵管、磨損等問題，開發(fā)出的一種特殊的輸送技術(shù)。其最大的特點是解決了輸送堵管問題，使得輸送距離大幅延長。同時，由于輸送流速低、濃度高，使得磨損問題也得到了較大的改善。

2.2 先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)

先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)是一種具有顯著優(yōu)勢的輸灰系統(tǒng)，其采用了專利技術(shù)，通過在輸灰管道上間隔一定距離安裝氣力輸送器，沿輸灰管道鋪設(shè)一條氣力輸送器專用伴氣管道，并只保留原來輸送系統(tǒng)的主進氣，從而實現(xiàn)了堵管處點進氣的工作方式，不堵的地方不進氣。這樣就在最大程度上節(jié)省了壓縮空氣的用量，降低了流速，減小了磨損，提高了輸灰效率。此外，由于其可以實現(xiàn)滿泵滿管輸送，因此可以大幅提高輸灰效率，有效減少輸灰頻次。并且，由于其采用了恒壓恒流狀態(tài)輸送，管道、閥門等使用壽命可延長3 倍以上。該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)遠距離輸送，輸送距離理論上講不受限制。并且該系統(tǒng)可大幅節(jié)約用氣量，成本回收期也較短。

3 基于先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)的應用案例分析

3.1 項目主要問題分析

根據(jù)2021 年6 月14 日的數(shù)據(jù)，國能錦界能源有限責任公司1～6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)總共出現(xiàn)了100次缺陷。其中，5 號爐和6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)的缺陷占比為56%，主要問題在于輸灰管道堵管和彎頭磨損泄漏。而1～4 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)，其缺陷占比為44%，主要原因包括輸灰管道堵塞、補償器磨損泄漏及篩分器堵塞導致的灰斗溫度低。根據(jù)堵管問題的成因分析發(fā)現(xiàn)，設(shè)計參數(shù)與實際運行情況存在一定的出入。例如，5 號爐、6 號爐省煤器輸灰系統(tǒng)設(shè)計出力為5 t/h，但實際運行中，當發(fā)生堵管情況時，基本能通過手動吹掃疏通。同時，循環(huán)時間設(shè)計為7 min/次，但實際循環(huán)間隔為10～12 min。此外，落料時間存在延時，倉泵底部三通處有少量的灰，等待大量落灰時容易發(fā)生堵管現(xiàn)象。再者，5 號爐、6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)與1～4 號爐在設(shè)計和運行上存在顯著的差異。例如，1～4號爐省煤器卸灰系統(tǒng)分為A、B 側(cè)輸灰，每側(cè)由3 個倉泵獨立輸灰；而5 號爐、6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)則由6 臺倉泵同時輸灰。另外，1～4 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)的輸灰管道接入電除塵入口喇叭口，具有負壓；而5 號爐、6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)的輸灰管道無負壓。并且1～4 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)的壓縮空氣有單獨的儲氣罐，壓力穩(wěn)定，而5 號爐、6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)的壓縮空氣無儲氣罐，氣量波動大。

綜合來看，目前省煤器輸灰系統(tǒng)面臨的主要問題集中在輸灰管道的堵塞、彎頭磨損泄漏及補償器磨損泄漏等方面。項目針對1～6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)的問題，采取了一系列臨時措施以降低故障發(fā)生率并提高系統(tǒng)運行效率。

（1）每天晚上20點左右或機組滿負荷時進行巡檢，如果發(fā)現(xiàn)堵管故障，及時聯(lián)系運行人員手動吹灰疏通，該方法可以基本消除故障。同時，還需定期對篩分器和倉泵底部三通進行檢查和清理。

（2）對5 號爐、6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)進行了調(diào)整，將落料閥的開關(guān)方式從逐個開關(guān)改為同時開關(guān)，以便進行下灰量控制調(diào)整。在鍋爐吹灰時段及機組高負荷時，也可以嘗試調(diào)整為135、246 倉泵分別單獨輸灰，以增加靈活性。

（3）為解決輸灰高峰階段壓縮空氣量不足的問題，5 號爐、6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)在13.7 m 層分別增加了輸灰儲氣罐。同時，考慮到與二電場同時輸灰的可能優(yōu)勢，已對5 號爐省煤器輸灰系統(tǒng)程序進行了調(diào)整，并觀察運行情況。如果運行狀況明顯改善，則會對6號爐省煤器輸灰系統(tǒng)程序進行類似調(diào)整。

（4）5 號爐、6 號爐省煤器卸灰系統(tǒng)的彎頭將參照1～4 號爐進行采購儲備，并在日常和機組檢修期間逐步更換，以減少彎頭磨損泄漏等問題。

3.2 項目優(yōu)化改造主要內(nèi)容

3.2.1 輸灰系統(tǒng)案例經(jīng)驗分析

此次改造方案調(diào)研了以下3 個案例。

（1）國華電力九江電廠2×1 000 MW 機組2 號電除塵輸灰系統(tǒng)改造。該電廠有2 臺1 000 MW 的發(fā)電機組，其2 號爐電除塵一電場有12 臺MD 倉泵，分為AB 兩個單元各6 臺倉泵。然而，自該爐氣力輸灰系統(tǒng)投運以來，由于未進行大的技改，管道彎頭等部位磨損嚴重，用氣量大，灰渣在輸送過程中堵管現(xiàn)象時有發(fā)生。為實現(xiàn)輸灰系統(tǒng)節(jié)能降耗，消除堵管現(xiàn)象，該電廠于2020年對2號爐一電場進行了氣力輸灰改造，先期改造了一電場B 側(cè)1 條管線。改造采用了先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)，對一電場分批改造，鋪設(shè)了伴氣管道，并安裝了氣力輸送器。此外，還配套了無人巡檢并對原系統(tǒng)運行參數(shù)進行了優(yōu)化。改造后的運行效果明顯，輸灰頻次減少，灰氣比有效控制在35～40 kg/kg 以上，同時輸灰流速降低，減少了管道磨損。改造后可以實現(xiàn)滿泵滿管輸送，完全消除了堵管現(xiàn)象。

（2）內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司1 號爐省煤器輸灰系統(tǒng)改造。該公司有2×600 MW 機組，于2010 年通過168 h 滿負荷運行正式投產(chǎn)。其單臺省煤器輸灰系統(tǒng)配置了7 臺倉泵，采用的是正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)，輸灰為連續(xù)輸送。然而，改造前存在省煤器輸灰管道、彎頭在運行過程中受灰的沖刷，耐磨層厚度減薄，管道磨損后影響灰?guī)煸O(shè)備安全穩(wěn)定運行等問題。為此，根據(jù)省煤器運行具體情況，該公司進行了先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)改造，安裝了氣力輸送器，并對氣力輸送系統(tǒng)進行了整體優(yōu)化。此外，還增加了無人巡檢智能輸灰控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測氣力輸送器壓力變化，就地集中顯示。改造后的效果顯著，能夠保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定，完全消除堵管現(xiàn)象，大幅降低了輸灰壓力，提高了整體輸送效率。

（3）神華國華陳家港發(fā)電有限責任公司2 號爐1電場輸灰系統(tǒng)改造。該公司有2×660 MW 的超超臨界燃煤機組，于2011 年投產(chǎn)發(fā)電。然而，自2 號鍋爐投運以來，由于未進行大的技改，管道彎頭磨損嚴重，局部出現(xiàn)漏氣、漏灰的情況，影響安全生產(chǎn)和環(huán)境安全。在實際運行中，系統(tǒng)用耗氣量大，流速高，磨損嚴重，檢修工作量大，能源浪費嚴重。為此，該公司采取了先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)進行改造，沿輸灰管道鋪設(shè)了一條伴氣管道，在伴氣管與輸灰管道間安裝了氣力輸送器，配套無人巡檢并對原系統(tǒng)運行參數(shù)進行了優(yōu)化。改造后，輸灰系統(tǒng)實現(xiàn)了遠距離、無堵輸送，總體節(jié)能節(jié)氣30％以上，2～3 a 即可收回成本。

綜上所述，無論是國華電力九江電廠、內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司，還是神華國華陳家港發(fā)電有限責任公司，他們在面臨輸灰系統(tǒng)存在的問題時，都選擇了采用先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)進行改造，而該改造方式也的確取得了顯著的效果，解決了存在的問題，提高了運行效率，降低了運行成本，證明了其的可行性和有效性。

3.2.2 項目優(yōu)化改造方案

國能錦界能源有限責任公司省煤器輸灰系統(tǒng)優(yōu)化改造項目是一項大規(guī)模的工程項目，主要目標是對現(xiàn)有的省煤器輸灰管路進行全面的技術(shù)升級和優(yōu)化。此項目將實施多項改造措施，具體的改造內(nèi)容如下。

（1）加裝先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)，沿輸灰管道鋪設(shè)自動成栓閥專用伴氣管道，以供給自動成栓閥。

（2）安裝自動成栓閥，間距約3～8 m，以確保系統(tǒng)的有效運行。然后，安裝進氣組件和控制組件，以同步控制伴氣系統(tǒng)與輸灰主進氣。同時，對原有的輸灰系統(tǒng)的配氣裝置進行優(yōu)化或取消，只保留主進氣和倉泵底部流化盤進氣。

（3）安裝無人巡檢智能輸灰控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測和集中顯示系統(tǒng)狀態(tài)，以解決日常維護和故障判斷問題，提高系統(tǒng)運行的可靠性。

（4）對整個輸灰系統(tǒng)進行綜合調(diào)試運行。該改造方案有利于消除堵管現(xiàn)象，實現(xiàn)滿泵滿管輸送，改變連續(xù)進氣的高能耗運行模式，節(jié)約用氣30%～50%，降低輸灰壓力，整體輸送效率高，故障率低；流速大幅降低，管路、閥門磨損降低，有效節(jié)約運行成本。

3.3 項目優(yōu)化效果評價

本項目中2、3、4、5、6 號爐省煤器采用了先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)，主要涉及更換磨損的輸灰系統(tǒng)輸灰管道和其他相關(guān)部件，如彎頭和膨脹節(jié)等。同時，所有項目都涉及拆除原有的助吹器和相關(guān)供氣管道，并在接口處進行封堵。在新的設(shè)計中，所有項目都新增了自動成栓閥專用伴氣管道，這些管道與原有的輸灰管道并排鋪設(shè)，氣源取自原有的輸灰系統(tǒng)。為了提高輸灰系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，所有項目都安裝了自動成栓閥，并在輸灰系統(tǒng)的每個關(guān)鍵位置進行了布置。此外，為了實現(xiàn)無人巡檢，所有項目都安裝了智能輸灰控制系統(tǒng)，并增加了相應的監(jiān)控設(shè)備和畫面。在灰斗積灰判斷方面，所有項目都在灰斗上加裝了溫度變送器。

2、3、4 號爐省煤器選擇更換了AB 側(cè)沿途的部分管道，而5、6 號爐省煤器則更換了全部輸灰管道，并將管道材質(zhì)由Φ114 無縫碳鋼管道更換為Φ168 無縫碳鋼管道。在新鋪設(shè)自動成栓閥專用伴氣管道時，2、4、5、6 號爐省煤器選擇了Φ89 不銹鋼管，而#3號爐省煤器則使用了Φ89 不銹鋼管和Φ48 不銹鋼管。在安裝自動成栓閥的數(shù)量上，2、4 號爐選擇了A 側(cè)24 套，B 側(cè)24 套，而3 號爐省煤器選擇了A 側(cè)23 套，B 側(cè)23 套，5 號爐安裝了57 套，6 號爐則安裝了44 套。在控制系統(tǒng)上，2、3、4 號爐省煤器選擇了增加PLC柜中的DI 模塊，而5、6 號爐省煤器則選擇了增加DCS 柜中的IO 模塊。此外，5、6 號爐省煤器拆除排氣閥和管道，并在DCS 系統(tǒng)上取消了排氣閥的畫面和相關(guān)控制程序。

從省煤器輸灰系統(tǒng)改造效果對比（圖1）來看，使用先導式低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)進行改造的效果十分顯著。

（1）所有項目改造后均未出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）改造后的運行方式及降低的輸灰頻次，使得單位時間內(nèi)輸灰次數(shù)大幅減少，這不僅降低了壓縮空氣耗量，同時也減少了管道磨損，提高了設(shè)備的使用壽命。

（3）通過對比改造前后的平均每分鐘用氣量，可以發(fā)現(xiàn)節(jié)氣率明顯提升，這證明了改造方案的有效性和節(jié)能效果，為企業(yè)節(jié)約了大量的能源。2 號爐和3 號爐的節(jié)氣率達到了61.8% 和51.9%，而4 號爐和6號爐的節(jié)氣率分別為50.3% 和50.5%，5 號爐的節(jié)氣率達到了44.5%，由此說明2號爐的節(jié)能效果更為顯著。

4 結(jié)束語

由國能錦界能源有限責任公司省煤器輸灰系統(tǒng)優(yōu)化改造項目的分析可知，其采用的低壓節(jié)能單元流化氣力輸送系統(tǒng)不僅能夠有效地解決堵管問題，提高輸灰效率，降低運行成本，還能大幅降低環(huán)境污染，實現(xiàn)了節(jié)能減排的效果。

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