田興英

（福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司，福建 寧德 355006）

LQZ型氣力輸送系統(tǒng)在電廠除灰中的應用

田興英

（福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司，福建 寧德 355006）

介紹了氣力輸送系統(tǒng)在電廠660MW機組除灰中的應用，并對飛灰特性，以及除灰系統(tǒng)設計、關鍵技術運用、運行情況、設備維護和故障處理等問題進行了分析論述。

氣力輸送系統(tǒng);料性法;有壓開泵;出料可調;設備維護

1 概述

660MW機組除灰系統(tǒng)包括飛灰輸送、貯存和卸料三個部分，電除塵器灰斗排灰采用正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)，連續(xù)運行方式。每臺爐電除塵器灰斗分為A、B兩個單元（每個單元5個電場共20個灰斗）。每一單元的輸灰出力為38t/h，每臺爐總輸灰出力為76t/h，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠、高效，鍋爐能滿足B-MCR工況下燃用設計煤種時排灰量50%的裕度，達到了設計出力要求，為鍋爐滿負荷連續(xù)安全運行提供了保障。

2 設計條件

地震強度范圍的地震動峰值加速度為0.05g，相應地震基本烈度為6度。

管道配置以每臺鍋爐設4根輸送灰管，單元A、B各設一根粗灰管，用于輸送電除塵器第一電場灰斗收集的飛灰；2個單元二電場設一根輸灰管；2個單元共用一根細灰管，用于輸送單元A、B電除塵器第三、四、五電場的飛灰。每根粗灰管均可在原、粗灰?guī)祉敳壳袚Q，細灰管分別可在原、細灰?guī)旒按帧⒓毣規(guī)扉g切換。

輸送距離為水平長度300m，輸送高度30m，90°彎頭8個。

3 系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)設計的基本原則是“簡單、適用、穩(wěn)定性高”，倉泵采用成組方式運行，在設備選型時，倉泵及管道留有適當?shù)脑Ａ?，以避免各種閥門的頻繁啟停。充分考慮到系統(tǒng)檢修時的方便性，在輸送泵的入口有手動插板門，在出料閥處設有手動檢修插板。該系統(tǒng)既可在PLC控制系統(tǒng)的控制下全自動地運行，又設有就地手動操作箱。

該系統(tǒng)設計采用料性法設計技術，其原理是：首先進行物料料性測試（如粒度、堆積比重、濕度、去氣性等），結合系統(tǒng)出力、距離等輸入條件，然后進行計算輸送系統(tǒng)的參數(shù)，包括管道配置、壓力損失和耗氣量等。對于給定的輸送物料，只需調取數(shù)據(jù)庫相關物料料性或通過相關實驗測試，然后把有關參數(shù)輸入計算軟件，就可得到一個初步壓損和氣量的二維圖表，即氣力輸送特性圖。計算方法根據(jù)沿程管道的最小Froude數(shù)相當?shù)脑瓌t，只要調整管道直徑，包括變徑或變徑位置，就可以優(yōu)化沿程管道壓力損失及總壓力損失，即可確定管道耗氣量、壓損、灰氣比等系統(tǒng)設計參數(shù)。則根據(jù)以上原則調整管道配置為DN150mm/175mm，計算壓損降至205kPa，取得滿意的結果。

3.1 設計出力要求

每臺爐電除塵器校核煤種的灰量約為50.7t/h，除灰系統(tǒng)設計出力取為76t/h。在設計出力下，各電場灰量分布為：一電場60.8t/h，二電場12.16t/h，三、四、五電場灰量之和為3.04t/h；當一電場因故障停運時，后面電場能承擔前面電場灰量，按最大灰量50.7t/h考慮，則此時各電場灰量分布為：一電場5.07t/h，二電場33.6t/h，三、四、五電場灰量之和為12.03t/h。

3.2 倉泵及灰管配置

3.2.1 倉泵配置

倉泵容積取為：一、二電場均為2.0m3，三電場1.0m3，四電場0.5m3，五電場0.25m3；一電場4臺倉泵為一個單元，二電場實行4臺倉泵為一組，三、四、五電場實行8臺倉泵為一組；采用M倉泵，并在一電場配置助吹器進行補氣。

3.2.2 灰管配置

經計算即每臺爐一、二、三、四、五電場共4根管，采用變徑管道。其中一電場4個倉泵1根灰管，共2根DN150mm/DN175mm管道；二電場4個倉泵一個輸送單元，共2個輸送單元，共用1根DN150mm/DN175mm管道，三、四、五電場8個倉泵一個輸送單元，共3個輸送單元，共用1根DN100mm/DN125mm。

3.3 系統(tǒng)參數(shù)及除灰系統(tǒng)

根據(jù)出力及燃料分析，經過計算獲得系統(tǒng)相關參數(shù)見下表。根據(jù)設計方案繪制的系統(tǒng)圖如圖1所示。

系統(tǒng)參數(shù)表

4 關鍵技術

4.1 倉泵

4.1.1 M泵結構

該改造工程采用結合上、下引式倉泵的優(yōu)點而開發(fā)的一種全新結構的M型倉泵，結構見圖2。該倉泵具有流化性能好、出力大、輸送壓力穩(wěn)定、適應粉料廣、可調性強的優(yōu)點，適合粉料粗細變化較大的場合。結合進料工藝、運行工藝的控制，能夠靈活采用組合式多倉泵運行，滿足大型機組的輸灰要求。

4.1.2 流化功能

輸送泵采用LTR-M型泵，該倉泵是流態(tài)化輸送倉泵，結合了上、下引式倉泵的優(yōu)點，出力大，耗氣小，流化效果很好。

4.1.3 出料速率可調

倉泵配置流化氣和輸送氣，在一定范圍內通過調整流化氣、輸送氣的比例，達到調節(jié)倉泵出料速率的功能。本功能保證了物料料性發(fā)生變化時能夠進行正常輸送。

4.2 變徑技術

保持管道根數(shù)不增加、管道始端直徑不增大的前提下，通過準確計算管道內的壓力損失及速度分布，采用變徑技術，優(yōu)化沿程管道壓力損失及總壓力損失。變徑技術的運用，有效提高了輸送灰氣比，控制了系統(tǒng)耗氣量，保證了管道全程低灰氣流速，大大減少了管道磨損和輸送堵塞，極大地提高了使用效率。

4.3 運行工藝

采用“有壓開泵”方式運行，在增大系統(tǒng)出力的情況下保證系統(tǒng)屬于穩(wěn)壓運行。系統(tǒng)首先采用進氣流化充壓，保證灰氣混合在倉泵內進行，使得輸送開始就處于穩(wěn)壓狀態(tài)下運行。避免了無壓開泵運行方式的灰氣混合在管道內運行所造成的壓力波動大、輸送不穩(wěn)定的缺點?，F(xiàn)場調試根據(jù)飛灰的性質、輸送距離和系統(tǒng)阻力等確定流化壓力、流化時間等最佳參數(shù)值。出力與開泵壓力之間的關系見圖3。

圖3 出力與開泵壓力的關系曲線

4.4 消堵裝置

為確保輸送系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，在每根輸灰母管配一套防堵、清堵裝置。如圖4所示。

（1）防堵：一旦輸送壓力波動，出現(xiàn)堵管趨勢，系統(tǒng)將自動進入吹掃程序：關閉出料閥，啟動吹掃氣對管道進行吹掃，直至壓力恢復正常為止。

（2）清堵：每根灰管配一套正壓充氣負壓反抽的清堵裝置，該清堵裝置的原理為，一旦發(fā)生堵管，打開管道進氣閥，對管道進行加壓，氣流到達管道上某發(fā)生堵管料栓的位置后，壓力上升，一旦達到設定值，關閉進氣閥，打開反抽閥門，在堵管料栓的端頭就會產生高負壓，由該負壓反抽松動料栓，達到清堵的效果。該裝置通過程序控制自動疏通管道，也可在就地操作箱實現(xiàn)手動操作。

圖4 管道消堵示意圖

4.5 輸送單元配置

系統(tǒng)一電場均采用4個倉泵一組并聯(lián)運行；二電場均采用4個倉泵一組串聯(lián)運行。由于倉泵本身具備流化及出力控制功能，出料均勻、速度適當，因此系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

5 運行情況

系統(tǒng)運行連續(xù)穩(wěn)定，在鍋爐最大負荷的條件下滿足出力要求，實現(xiàn)了技術運用合理、設計科學、運行安全可靠、質量高的工程目標。

#2爐灰管一（該管距離最長）的運行數(shù)據(jù)如下：倉泵充填率ψ為0.8%，周期T為445s，堆積密度ρb為0.75t/m3，空泵充壓至0.15MPa的時間T0為40s，容積V為2×4（m3），計算如下：

6 系統(tǒng)工作原理及過程

6.1 LQZ正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)的工作原理

根據(jù)固氣兩相流的氣力輸送原理，利用壓縮空氣的靜壓和動壓高濃度、高效率輸送物料。飛灰在倉泵內必須得到充分流化，而且是邊流化邊輸送。整個系統(tǒng)由五個部分組成：氣源部分、輸送部分、管路部分、灰?guī)觳糠趾涂刂撇糠?。其中輸送部分根?jù)輸灰量的要求，配以相應規(guī)格的輸送機（倉泵）組成，每臺輸送機都是一個獨立體，既可單機運行，也能多臺組成系統(tǒng)運行。每輸送一泵飛灰即為一個工作循環(huán)，每個循環(huán)分四個階段。

6.2 系統(tǒng)工作過程（見圖5）

圖5 系統(tǒng)工作過程

（1）進料階段：進料閥、平衡閥呈開啟狀態(tài)，一、三次進氣閥和出料閥關閉，倉泵上部與灰斗連接，除塵器捕集的飛灰藉重力自由或經卸料機落入倉泵內，當灰位高至使料位計發(fā)出料滿信號，或按系統(tǒng)進料設定時間到，進料閥、平衡閥關閉，進料狀態(tài)結束。

（2）加壓流化階段：進料階段完成后，系統(tǒng)自動打開一次進氣閥，經過處理的壓縮空氣經過流量調節(jié)閥進入倉泵底部流化盤，穿過流化盤后使空氣均勻包圍在每一粒飛灰周圍，同時倉泵內壓力升高，當壓力高至使壓力傳感器發(fā)出信號時，系統(tǒng)自動打開出料閥，加壓流化階段結束。

（3）輸送階段：出料閥、三次進氣閥打開，此時倉泵一邊繼續(xù)進氣，一邊氣灰混合：物料通過出料閥進入輸灰管，飛灰始終處于邊流化邊進入輸送管道進行輸送狀態(tài)，當倉泵內飛灰輸送完后，管路壓力下降，倉泵內壓力降低，當倉泵內壓力下降至使壓力傳感器發(fā)出信號時，輸送階段結束，進氣閥和出料閥保持開啟狀態(tài)，進入吹掃階段。

（4）吹掃階段：進氣閥和出料閥保持開啟狀態(tài)，壓縮空氣吹掃倉泵和輸灰管道，定時一段時間后，關閉進氣閥，待倉泵內壓力降至吹掃結束設定壓力值時，關閉出料閥，吹掃結束，進入等待階段。

（5）等待階段：保持所有閥門關閉狀態(tài)，當?shù)却O定時間到，打開平衡閥、進料閥，進入進料階段，至此，系統(tǒng)完成一個輸送循環(huán)，自動進入下一個輸送循環(huán)。

7 設備的維護和故障處理

7.1 運行檢查維護

每班巡查灰?guī)觳即龎m器工作是否正常，巡查管道是否正常，以及各氣動閥的動作狀況；監(jiān)控灰?guī)炝衔挥嫼蛪毫﹂_關工作是否正常，以及各氣動閥的動作信號狀況；監(jiān)控各運行參數(shù)變化情況，并分析和找出原因；運行時檢查發(fā)現(xiàn)的問題要及時處理，以免造成更大問題。

7.2 定期檢查維護

流態(tài)化倉泵工作在高磨蝕性的飛灰和高壓力的惡劣工況下，設備零部件磨損較大，故應定期及時對關鍵零部件和易損件進行檢查、修復和更換的維護工作，要求運行檢查人員做好檢查維護、維護更換和故障處理的記錄。

7.2.1 倉泵本體的維護

定期（一個大修周期）檢查倉泵本體結構是否完好，對M倉泵在檢查過程中，應先拆下下封頭和進料閥，檢查倉泵內壁和流化盤是否存在嚴重磨損。一般上引管端部磨損較為嚴重。如管端局部磨損，可切割局部磨損段，取相同規(guī)格無縫鋼管一段補上，但應注意補焊后除保證連接處平整外，還應保持上引管端口與流化盤間距，此間距根據(jù)各型倉泵與輸送距離的不同，在65mm之間。一般倉泵內壁磨損較小，如出現(xiàn)局部較嚴重磨損，則應注意附近部件是否出現(xiàn)問題，如流化盤邊漏可能導致附近倉泵內壁磨損。如磨損嚴重，則應采取補焊措施甚至更換倉泵本體。檢查是否存在流化盤縫隙嚴重積灰及磨損穿孔等現(xiàn)象。如流化盤嚴重積灰，會造成邊漏，影響流化效果，此時應用壓縮空氣吹掃流化板。如流化盤磨損穿孔，則應更換。

7.2.2 進料閥的維護

該系統(tǒng)進料閥采用澳大利亞CWF技術的圓頂閥，具有密封性佳的特點。定期給進料閥銅套加注鋰基潤滑油，定期（一電場倉泵3個月，二、三電場4～6個月之間）檢查進料閥。置現(xiàn)場控制箱上“自動/手動”按鈕于“手動”位置，脫離程序控制器的控制。打開手孔，由現(xiàn)場控制箱上旋鈕操作進料閥的啟閉，并通過手孔觀察進料閥動作是否正常，有無卡滯現(xiàn)象（注意此時不能把手伸進閥體內，防止閥門動作造成人身傷害）。然后切斷控制氣源，并通過電磁閥放掉控制氣管中的殘留氣。手動置進料閥于開啟位置，觀察并用手觸摸進料閥密封墊、半球體和密封座，檢查是否存在磨損，如出現(xiàn)磨損，應更換密封墊、半球體和密封座。如無磨損，則仍應定期更換密封墊（一電場6個月，二、三電場8～12個月之間）。檢查中或重新裝配時如發(fā)現(xiàn)進料閥關閉不到位，應調節(jié)調整螺栓。

7.2.3 孔板或流量調節(jié)閥的維護

定期檢查倉泵空泵加壓時間是否與設定時間相符，如不相符，應檢查孔板孔徑或流量調節(jié)閥開度是否變化并作相應調節(jié)，使之接近。

7.2.4 進氣管路的維護

不定期檢查進氣管路，注意是否存在漏氣現(xiàn)象，并加以消除。檢查進氣閥動作是否正常，關閉時密封是否可靠，檢查氣源三聯(lián)件上壓力表是否在0.45M～0.5MPa之間，檢查氣源三聯(lián)件上油杯是否缺油，清理過濾器內的濾筒或更換。

7.2.5 其他方面

定期清洗電磁閥內各零件及集裝閥上的消聲器，保持閥體內各孔道暢通、消聲器排氣通暢（消聲器排氣不暢會造成集裝閥內產生背壓，導致集裝閥所控制的氣動閥無動作或動作異常），檢查繼電器動作是否正常。

所有的壓力表每年要按規(guī)定期限校驗。在檢查隔膜式壓力表、隔膜式壓力開關時，不能隨意擰動壓力表或壓力開關，拆卸時必須拆隔膜下法蘭，否則可能導致壓力表或壓力開關與隔膜組件連接處漏油。

保持控制柜、箱內電氣元件和線路板的清潔。

7.3 氣動耐磨雙閘閥故障處理

該系統(tǒng)出料閥、平衡閥、灰?guī)烨袚Q閥、清堵閥都采用氣動耐磨雙閘閥。該閥具有耐磨性強，密封性好，啟動負荷小，閥腔無卡塞現(xiàn)象，使用壽命長等特點。關閉出料、平衡閥，打開進氣閥，倉泵壓力升高緩慢，切斷進氣閥，倉泵壓力逐漸下降，則可能為出料閥損壞。處理方法：插板式出料閥可拔去控制氣管，拆下出料閥和密封圈，檢查密封圈與抽板是否磨損，如出現(xiàn)磨損，則予以更換。更換密封圈后，必須進行調整。調整方法為，用兩法蘭夾緊密封圈，接上控制氣，把控制氣壓力調定在0.25MPa（調整氣源三聯(lián)件上的調壓閥），抽動抽板，如出料閥不能啟閉，則重新拆下密封圈，增加一個鋼紙墊，重新裝配試驗，直至動作正常。如0.25MPa壓力時出料閥抽動正常，降低氣源壓力至0.2MPa以下，此時若抽板仍能抽動，則拆下密封圈，去掉一個鋼紙墊，最后直至0.25MPa壓力剛能啟閉為止，注意調整完后，應恢復控制氣壓力至0.45M～0.5MPa之間。用硬密封球閥的出料閥出現(xiàn)磨損后，閥體予以更換。

故障現(xiàn)象：閥門無法正常開閉，氣缸無法拉動抽桿或抽桿拉動不到位。處理方法：增加氣源三聯(lián)件上調節(jié)閥的壓力，若仍無法啟閉，則拆下出料閥，用壓縮空氣清除閥腔內的結灰，并調整鋼紙墊的層數(shù)。故障現(xiàn)象：閥門抽桿端部壓蓋處漏氣漏灰。處理方法：擰緊壓蓋上的螺栓即可。

7.3.1 進氣閥的故障處理

（1）進氣閥無法正常開啟，導致倉泵內無法升壓。處理方法：檢查氣源三聯(lián)件上調壓閥壓力，適當升高調壓閥壓力至0.5MPa，如仍無法打開進氣閥，則拆開檢修或更換。

（2）進氣閥無法關閉或關閉后漏氣，倉泵壓力持續(xù)升高。處理方法：拆下進氣閥檢修或更換。

7.3.2 流化盤的故障處理

故障現(xiàn)象：流化盤磨損穿孔。處理方法：更換流化盤。

7.4 系統(tǒng)故障及處理

7.4.1 欠壓報警及處理

按欠壓報警源形式不同，分為：1）氣源壓力降至下限出現(xiàn)欠壓報警；2）倉泵加壓流化階段，倉泵內壓力升高時間如大大超過一設定允許最大加壓流化時間，出現(xiàn)欠壓報警。

故障分析及處理方法如下：

（1）壓力開關接觸不良或接線端子松脫。處理方法：檢查壓力開關接線端子和觸點接觸是否良好并加以處理。

（2）氣源壓力不足，空壓機供氣不足。處理方法：檢查氣源供氣是否正常，空壓機投運情況是否正常，檢查冷干機制冷露點是否低于0℃，造成內部結冰并阻塞流道。檢查過濾器濾芯是否堵塞。檢查貯氣罐內積水是否太多，并做相應處理，請參考空壓機、冷干機及過濾器隨機說明書。

（3）進氣管路一次氣進氣閥未打開或流量調節(jié)閥開度太小，阻力太大。處理方法：檢查進氣管路上進氣閥是否打開，如未打開則應檢修或更換，檢查節(jié)流閥開度，并作相應調整。

（4）進、出料、平衡閥漏氣比較嚴重。處理方法：檢查進、出料、平衡閥是否漏氣，并作相應處理。

（5）程序出現(xiàn)混亂，同時進氣的倉泵數(shù)量超出限制。處理方法：重新調整程序。

（6）欠壓報警后，如發(fā)現(xiàn)為壓力開關故障，則可手動復位。

7.4.2 堵管報警及處理

故障現(xiàn)象：控制室程序控制器及現(xiàn)場控制箱發(fā)出堵管報警。倉泵壓力升高至堵管設定壓力（0.4M～0.5MPa），進氣閥關閉，在同一輸灰管道的倉泵處于停止狀態(tài)。

故障分析及處理方法如下：

（1）壓力開關故障，造成假堵管報警。處理方法參考前節(jié)所述，手動復位解除報警即可。

（2）出料閥卡死而無法打開，造成假堵管報警，增加控制壓力，手動打開進氣閥和出料閥，并進入輸送狀態(tài)。待倉泵壓力下降到輸送壓力下限時，延時10～30s后手動關閉進氣閥，再關閉出料閥，然后檢修出料閥。完成后手動復位解除報警即可投入正常運行。

（3）氣源壓力與流量不足，可能導致堵管，處理方法參考前節(jié)所述。

（4）運行過程中閥門開閉動作異常，如進氣閥異常關閉，出料閥無法打開或異常關閉，此時應檢查調整程序及檢修相應部件。

（5）進氣阻力太大，調整流量調節(jié)閥開度。

（6）進、出料、平衡閥漏氣，處理方法參考前節(jié)所述。

（7）管道內有塊狀異物導致堵管。需清理管道，排除異物。

（8）壓縮空氣露點升高，水分進入輸送管造成堵管。此時應檢修冷干機，參見冷干機有關說明。因鍋爐煤種變化或燃燒不完全，飛灰物理性質變化或電除塵器故障后灰斗積滿大量沉降灰，導致飛灰顆粒粗大，造成無法正常輸送，此時應調整倉泵各運行參數(shù)，提高輸送流速，降低輸送濃度，調整方法為：提高三次氣流量減小一次氣流量。

（9）堵管報警后，如判斷非假堵管，則應先清堵，再進行以上檢查處理過程。清堵方法：采用吹吸式清堵，倉泵進氣，打開出料閥，待倉泵壓力升高并穩(wěn)定后，關閉進氣，打開消堵管上的消堵閥（或打開平衡閥），釋放管內壓縮空氣及部分飛灰至電除塵器灰斗或煙道。重復以上過程，直至吹通管道。清堵過程中現(xiàn)場控制箱上的“自動/手動”按鈕必須置于“手動”位置。管道吹通后，應打開進氣閥、出料閥，清除倉泵及管道內殘存灰，然后再行檢修倉泵。注意此時如急需投運同一輸灰管上的其余倉泵，則可按程控器或現(xiàn)場控制箱上的復位按鈕，此時其余倉泵可投入運行。但注意本倉泵出料閥在其余倉泵運行時不能隨意打開檢修。

[1]潘仁湖，邱生祥.LQZ型正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)在火電廠的應用[J].除灰技術，2009（1）：48-50.

[2]潘仁湖.散料料性及其氣力輸送流動模式[J].硫磷設計與粉體工程，2006（3）：1-5.

[3]潘仁湖，許華，吳亮斌.LQZ型氣力輸送系統(tǒng)在成都金堂電廠除灰改造中的應用[J].電力工程技術，2010，5（2）：12-17.

Application and Analysis of LQZ Pneumatic Transportation System in Power Plant

TIAN Xing-ying
(Fujian Datang International Ningde Power Generation Co., Ltd, Ningde Fujian 355006, China)

The paper presents the application of pneumatic transportation system in dust removal of 660MW generation set at power plant, makes analysis and explication on characteristic of fly ash, system design of dust removal, key technology management; operation, equipment maintenance and malfunction treatment etc.

pneumatic transportation system; material nature process; pump opening with pressure; controllable discharge; equipment maintenance

TQ022

A

1006-5377（2011）11-0023-06