气力除灰系统技术方案的分析比较

1、气力除灰系统技术方案的分析比较内蒙电力勘测设计院王芳一、概述在火力发电厂中，除灰系统一般分为水力、气力、机械三种方式，其技术方案的选择应根据工程灰渣量和灰渣的化学、物理特性，除尘器和排灰装置的型式，当地水质和水量，电厂与储灰场的距离和高差，电厂的地质、地形、气象条件，以及灰综合利用和环保要求等条件，通过技术经济比较后确定。在缺水地区建设火电厂，尤其是北方地区的大型坑口电厂，可利用的淡水资源多少成为限制电厂建设规模的决定性因素。随着火电厂单机容量的增大，锅炉排灰渣量越来越多，因此对飞灰处理系统的安全可靠性要求也相应提高。特别是近一、二十年发生了巨大变化，系统由单一的水冲、灰渣沟排灰发展到今天的气

2、力、机械及气力机械组合等方式。由于水力冲灰、灰渣沟输送耗水量太大，因此目前大中型电厂已基本不采用这种方式，而较多采用气力、机械或两者结合输灰方式将飞灰从每个排灰点集中到贮灰库中，然后根据不同需要可加湿搅拌直接装入自卸汽车或皮带机运送至贮灰场碾压，或直接装入罐车外运至综合利用点，也可加水制浆高浓度管道水力输送至贮灰场。二、气力输送的基本原理及型式特点1. 基本原理在一定条件下，流动的气体能输送重度很大的固体，并且能输送相当长的一段距离，它的基本原理是利用压缩空气的动压能和静压能或两者联合进行物料输送，气体运动所具有的这种特性的一个特别用途就是通过管道气力输送粉状物料甚至粗颗料的松散物料，输送距离

3、从几米到几千米，至目前气力输送的最远距离已达到的 3500 米以上。并且出力从每小时几公斤至每小时500 吨。气力输送系统根据物料与输送空气的混合程度的不同大致可分为稀相气力输送系统，即较低的空气压力，较多的空气量、物料较高速悬浮输送；中相气力输送系统，即空气量较少、物料以中等速度输送，物料多沉积在管道底部滑动；浓相气力输送系统，即很少的空气量，较高的空气压力将物料以栓状形式低速输送。从火电厂除灰输送的应用情况看，输送空气的压力上大致分为负压输送，主要设备为受灰器等；低正压输送，主要设备有气锁阀、旋转器、喷射泵、螺旋泵、气力提升泵等；正压输送，主要设备为大仓泵、小仓泵、发送器、双套管等。另外，

4、根据实际情况的不同，还可以选择混合式的气力除灰系统，如负压集中正压输送系统等。1）负压输送系统该系统的工作原理是用负压来输送飞灰，输送所需负压由抽真空设备产生。该类系统的优点是：固体在环境压力下同气体混合。系统比较简单；设备较少，同时，由于在正常运行时，管道内为负压，不会向外漏灰，对周围环境不会造成污染；缺点是：在负压下气固分离，输送管的压差限制在 0.50.7bar左右，因此负压气力除灰系统适用于输送比较短的距离（一般不超过200 米），系统出力相对较小。2）正压输送系统（包括低正压、正压系统）正压输送系统主要利用压缩后的气体在压力变化过程中的体积变化和气流压差变化所产生的动压（或静压）将物

5、料沿管道输送至贮存库。该类系统的特点是：可采用任何输送压力，固体从系统分离较简单，系统出力较大，输送距离比较长。随着气力输送技术的不断发展，物料输送浓度逐渐提高，速度降低，浓相气力输送技术逐渐成熟。三、气力输灰系统在我国的应用和发展近年来，随着粉煤灰综合利用的迅猛发展，以及电厂综合要求如节水、节约投资、减少污染等，电厂采用干除灰气力输送系统越来越多，而随着国外先进的气 力输送系统的引进和应用，干除灰技术发展更快。以下对我国电厂几种主要的干除灰气力输送系统作一简介。1. 正压稀相仓泵输送系统（俗称“大仓泵”系统）我国正压稀相气力除灰系统是60 年代由水泥行业移植过来，如采用国产 CB型、CD&#

6、174;、L型及QPBffl等仓泵系统，由于该系统属定期运行系统，要求单套装置 除灰能力较大，当灰量大、灰斗数量多时，一般设计为先通过机械装置或空气斜槽 等进行集中，然后可并列几套装置运行。大仓泵分为上引式、下引式、流态化、喷 射式等类型，其中又可分为单仓泵、双仓泵。其工作原理是利用压缩空气将粉煤灰沿管道输送，用于输送干灰的空气压力较高，一般使用的压力为0.50.7Mpa,输送距离较长，在合理的范围内，只要系统配置合理，运行维护正确，一般都能正常 运行。近年来，随着国外先进的气力输送系统的不断引入，该系统越来越暴露出其自身的缺点，首先是由于有集中设备，增加了运行环节，而集中设备运行状况普遍不太

7、理想，从而影响整个系统的质量，再者仓泵系统耗气量大，输送流速高（一般初速为1112m/s,末速最高为3040m/s）,由于所需输送空气压力较高，加之 仓泵进气未加限制（一般空压机与仓泵“单对单”设置），空压机频繁升卸荷，运行工况差且很不经济，设备数量较多，输送管道规格也较大，投资较大，设备及管道磨损较严重，频繁更换透气阀、进料阀的密封圈、出料阀和空气阀、透气板、缸底阀等，运行维护工作量及成本也较大。系统较复杂，故障率较高，因而近年来不少电厂进行了多方面的技术改造，其一是将该系统彻底改造为浓相系统，如贵州安顺电厂等；其二是局部改造，仓泵进气加调压阀，减少耗气量，降低工作压力和管道流速，并使多台空

8、压机并联成集中空压机站等一系列措施，逐步向浓相系统过 渡。2. 低正压输送系统八十年代中后期，从美国成套引进并推广应用的干灰输送系统，如美国 UCC公司、A S-H公司和CE公司的低正压稀相输送技术等。投产的基本为大中型电 厂，九十年代初我国几家企业仿制的系统逐步在一些中小型电厂投入使用，到目前为至，在300MVWI组综合利用项目上已有投运。低正压气力输送系统的输送风压一般不大于0.2Mpa,各电厂实际运行最高压力约0.1Mpa,该系统属稀相定期运行的系统，供灰装置为气锁阀，电除尘器每个灰斗下各装一台，48台接一根分支管，各电场的分支管再接入输灰总管，分支管循环运行，将灰输送至灰库。低正压系统

9、突出的优点是电除尘器下气锁阀尺寸较小，无需再设集中设备，电除尘器灰斗下所需空间较小（电除尘器柱较短，综合投资省），出力较大，系统较简单，输送管道数量少，输送距离较远（可达 1000m以上），尤其适合远程输送，目前一些大 型电厂因输送距离较长，较多采用。其工作原理是由风机或低压的空压机产生的空气动压将物料沿管道输送至储灰库，电除尘器内的飞灰通过安装在灰斗内的流态化装置的流化进入气锁阀，气锁阀的出口也装有协助放灰的流态化装置，由气锁阀出来的灰气流以一定的速度输往灰库。由于仍然是定期稀相系统，因此输送流速较高，气锁阀进出料阀结构经多次更新换代，目前进出料阀寿命已大大延长，但仍然存在磨损问题，尤其是一

10、电场气锁阀进出料阀、平衡阀、输灰管道等，使得运行维护工作量较大，系统中风机噪音大，此外由于国家仍未对国产化的系统组织技术评审，至今国产化的系统仍未在300MWt以上机组作为主系统投运，在大型机组上仍需采用国外引进系统，系统投资较大。采用该系统的电厂主要有平圩、北仑港、达拉特、南通、吴径、石洞口、外高桥、青岛、黄海、德州、徐州、嵩屿、镇海等。3. 负压输送系统早在五六十年代已在我国采用，不过那时均配置于小容量机组上，系统出力较小，为我国自行设计、制造。至八十年代成套引进日本三菱、住友、美国UCC、ALLENO意大利TK等公司的负压系统，装于200MWL组上，有宝钢、石横、大连、福州、利港等电厂。

11、该系统输送气压在 -0.06-0.04Mpa,输送当量长度一般 不超过200m,一般用于电除尘器下各灰斗的干灰集中，出力 1040t/h。该系统的 工作原理是用负压来输送飞灰，输送所需负压由抽真空设备产生。电除尘器每个灰斗下装一只物料输送阀（又称受灰器），每一电场布置12根分支管，将飞灰均匀地投入输送管道，管道系统真空产生后，物料输送阀按程序打开，直到飞灰输送完后真空下降时自动关闭，该系统的控制、灰管的连接、运行方式与低正压气力输送系统相近，通常在每个电场灰斗下布置分支管，每一分支管包括一系列的受灰点，自动控制的分离滑阀将各分支管分开，使各自独立运行。支管端部的进气止回阀提供补充的输送空气。在

12、灰库顶，分别装设了一些旋风和布袋除尘器，使飞灰与输送空气分离。抽真空设备有负压罗茨风机、水环式真空泵、水抽子、气抽子等。一般常用负压罗茨风机、水环式真空泵。进口的负压气力除灰系统运行情况较好，投资比进口的低正压气力输送系统少，对电除尘器下安装空间要求最小，环境卫生条件较好。该系统出力与运行维护好坏关系密切，大多运行一段时间后，因各种原因而改为基本连续运行，但该系统仍属定期运行的稀相系统，仍然存在其固有的一些缺点，流速较高，磨损较大，再者该系统由于是利用负压进行输送，因此其系统出力和输送距离受到限制。目前国产化的电厂仅渭河等少数电厂运行尚可。4. 正压小仓泵输送系统每一电场48个小仓泵接一根输灰

13、管，因此灰管数量较多，它的机理是飞灰在输送机壳体内必须得到充分流化，而且是边流化边输送，由于该系统小仓泵上配有调压阀，对输送空气进行了压力和流量的有效控制，其空气母管压力一直保持在0.4Mpa 以上，因此空压机一直运行在最佳工况下，而且实现了集中空压机站的合理配置，因此它的灰气比较高，具有管路磨损较小，能耗较低，全自动运行的特点，该系统国产化进程较快，从八十年代末就开始有国产化仿制的系统投运，后随着国内外技术交流频繁、更多的国外系统在国内电厂的投运，国内几家企业先后建立了系统实验台，为该系统的完全国产化铺平了道路，国内目前从系统计算、设备容量选择、管道配置等均已有较深入的掌握，因此至今在国内电

14、力行业中小型电厂投产较多，尤其是在一些改造项目上，总的来说，运行情况较好。该系统的突出优点是：由于是连续输送系统，系统相关设备等配置容量较小，投资省（尤其是国产化的系统），能耗低。其缺点是由于该系统仍然是将飞灰完全流态化后进行输送，从输送浓度和飞灰在管道中的输送状态上来看，该系统属中相输送系统，能耗上不是最省，另外一个缺点是管道数量较多，再者该系统小仓泵的运行程序是当仓泵内 装满灰时，先打开进气阀进行泵内流化和升压后，再打开出料阀使飞灰进入管道输 送，这样一来其出料阀的开关完全在压力状态下进行，它将承受高压灰流的冲刷， 出料阀磨损一直是该系统存在的主要问题，该阀门经过多年来的选择和其结构上的

15、改进，情况有所好转，但不能从根本上解决问题（包括国外系统）。采用该系统的 电厂有南市、北海头、珠江、抚顺、重庆、后石等。5. 正压浓相栓塞流输送系统1）德国MULLE双套管系统该系统是国外八十年代中后期产生的一种先进的输送系统，众所周知，速度对于粉状物料的输送是一个很重要的因素，MOLLE公司设法降低输送速度并保证管道不堵塞，为此该公司开发了气力紊流双套管输送系统，其基本的部件是在输送管道内安装一个辅助内管，物料的输送速度相当慢，因此物料在输送管内开始形成物团，迫使积聚的输送空气流入输送管内的辅助内管，并在内管的下一个开口处流出，形成人为的附加紊流行进物团的疏松，从而避免了物料在管道内的堵塞。

16、用压力罐进行收集电除尘器的飞灰，根据需要，压力罐可多达40 个甚至更多，在输送循环过程中，压力罐总是先装满，然后由公用的紊流管直接将灰进行长距离连续输送至灰库而不需要中转站。该系统输送的基本原理仍然是利用压缩空气的动能克服各种阻力将物料送往指定地点，它能单个或多个压力罐串接运行，每个串接组形成一个输送单元，同一输送单元的压力罐同步运行，相当于一个单台仓泵，这样能大大减少阀门（出料阀）的数量。该系统在国外有很多成功的运行业绩，在国内通过嘉兴、杨柳青、三河、河津、红雁池、太仓等电厂的实践运行，显示出该系统比以往国内采用常规“稀相”气力除灰系统具有更多的优越性。其主要特点是运行可靠性高，运行中一般不

17、会发生堵管，即使出现堵管现象时也能迅速疏通，输送速度在相同工况下达到最低；运行稳定性好，由于压力稳定和保持高灰气比，改善了输灰空压机的运行条件；能耗低，该系统一般电耗保持在 46 kWh/t.km ,而“稀相”气力除灰系统电耗达79kWh/t.km 。同时因该系统出力较高，相当于节约了运行小时数，其能耗比“稀相”仓泵系统节约了 3050%磨损率低，该系统设计初速和末速均很低，因速度和管道磨损的三次方成正比，低流速大大减缓输送管道的磨损；能满足长距离输送，嘉兴电厂该系统全长为1100m （几何长度），并设有90。弯头15只，运行实践证 明，是能满足上述长距离输送的。2）英国CLYD舔统、芬兰PN

18、EUPLAN统这两个系统十分相似，都属于“浓相”气力输送系统，即前面提到过的栓塞状输送系统。用发送器（或灰槽）收集省煤器和电除尘器灰斗的飞灰，根据需要，输送器可多达40 个甚至更多，它能单个或多个输送器串接运行，每个串接组形成一个输送单元，同一输送单元的输送器同步运行，一个输送单元支管上只安装一个出料阀。该系统输送的基本原理仍然是利用压缩空气的动能克服各种阻力将物料送往指定地点。该系统技术上的特点是在输送距离不太长（400m以内）的条件下，灰在管道中的输送呈柱塞状，输送浓度较高，输送速度较低。若输送距离再加长，则采用中转站加仓泵接力的二级系统，严格来讲，该二级系统不属于“浓相”系统。该系统技术

19、上的另一特点是输送器所有的进出料阀均采用了国外专利的最具特色的圆顶阀（ Dome valve ）。原装圆顶阀检修周期为2 年，运行使用寿命50 万次，全世界已有8000 多套在气力除灰系统中采用，并有运行100 多万次无须检修的记录，国外多家公司也都购买此阀。阀门关闭时先转动轴使圆顶阀板到位后，再通以压缩空气进入橡胶密封圈使其膨胀变形紧贴住弧形阀板，使其完全密封；反之，当此阀开启时，要先将密封圈内压缩空气排出使其密封橡胶脱离开阀板后，再转动轴使圆顶阀板开启，将灰斗或中间仓的灰放进发送器或灰槽内。这样的结构设计可使此阀门有极好的密封性，而且启闭灵活，避免阀门磨损，从而大大延长了此阀工作寿命。我国

20、首次采用芬兰PNEUPLAN统是94年在四川内江循环流化床锅炉电厂， 以后相继在南京下关及内蒙丰泰等电厂投运，英国CLYD舔统首先是在云南曲靖电厂投运，以后相继在山西太一、温州、宣威、湛江电厂等工程投运，经运行证明，它适合电厂粉煤灰等物料输送，运行效果非常好。随着两家合资企业的成立，合资经营的系统逐渐得以广泛应用，由于其具有的技术特点和优越性能，加上合资价格方面的优势，目前这两家企业的产品在电力行业几乎达到最为广泛的应用，该系统的主要特点是系统输送浓度较高、耗气量较少、输送物料速度较低，具有能耗少、磨损小、空压机数量少、运行工况稳定等优点。德国MOLLER（套管系统、英国CLYD舔统、芬兰PN

21、EUPLAN统以及德国 FAT公司的系统等应属当今国内外最为先进的气力输送系统，一定程度地代表了今 后一段时期的发展方向。但德国MOLLER（套管系统从技术角度来看，无论是技术参数（输送浓度、输送速度、输灰管的数量等）、能耗指标（耗气量、耗电量等）、占地指标（不需要中转站）等，还是从国内（1000m）的运行业绩，都应是 最优的；但从原装进口设备和双套管的投资角度来看也是最高的。目前国内已开始在一些中小型改造工程中尝试使用几家国内公司仿制系统。目前，新建电厂引进国外先进技术和设备越来越多，尤其是干除灰系统的引进更是多种多样，从国外众多的气力输送公司来看，各有技术特点，有不同的适应范围，除上面提到的几家国外公司外还有如德国的 FAT公司、美国的通用动力公 司、FULLER、意大利HAMON司、TK公司等，在中国均有输送业绩。这对提 高我国电厂除灰系统的运行可靠性，改进国产除灰系统的系统设计和设备制造，丰富干除灰系统技术方案等有着重要的意义。四、气力除灰系统的比较 从目前国