气力输送粉粒体新工艺技术讨论（04）:在大型火电厂中的应用及存在问题

2 气力输送技术在大型火电厂中的应用及存在问题

到目前为止，气力输送技术已经广泛应用于化学工业、粮食加工、卷烟工业以及纺织工业等，更重要的是它已在电力工业中得到了很大发展，尤其是燃煤电厂的干除灰系统以及循环流化床锅炉中的石灰石粉输送过程。

2.1 气力输送在火电厂除灰系统的应用与比较

气力除灰系统是以空气为输送介质和动力，将锅炉各集灰斗的干灰输送到指定地点的一种传输方式，适于中短距离定点输送，既保持了灰的活性，又没有灰水污染等问题。由于输送气流速度高，输送管道和个别设备磨损严重，其输送距离受动力设备压力的限制。

气力除灰方式与传统的水力除灰及其它除灰方式相比，具有如下优点^【9】：①节省大量的冲灰水；②在输送过程中，灰不与水接触，故灰的固有的活性及其它物化特性不受影响，有利于粉煤灰的综合利用；③减少灰场占地；④避免灰场对地下水及周围大气环境的污染；⑤不存在灰管结垢及腐蚀问题；⑥系统自动化程度较高，所需的运行人员较少；⑦设备简单，占地面积小，便于布置；⑧输送路线选取方便，布置上比较灵活；⑨便于长距离集中、定点输送。

气力除灰方式存在以下不足：①与机械除灰方式比较，动力消耗大，管道磨损也较严重；②输送距离和输送出力受一定限制；③对于正压系统，若运行维护不当，容易对周围环境造成污染；④对运行人员的技术素质要求较高；⑤对粉煤灰的粒度和湿度有一定的限制，粗大和潮湿的灰不宜输送。

除灰方式的分类方法有多种，这里简单介绍一下。根据粉粒体在管道中的流动状态，气力除灰方式分为悬浮流输送、集团流输送、部分流输送和栓赛流输送等；根据压力种类分类，可分为动压输送和静压输送两大类别，其中上面说到的悬浮流输送就属于动压输送。

依据输送压力的不同，可分为正压系统和负压系统两大类。其中正压气力除灰系统包括大仓泵正压输送系统、气锁阀正压系统、小仓泵正压系统、双套管紊流正压气力除灰系统以及脉冲气刀式栓赛流正压气力除灰系统等。

除以上的几种方式以外，空气斜槽—气力提升泵系统也是一种特殊的输送方式。虽然该系统的气源压力也是正压，但其系统结构、输送设备及系统布置等均与上述正压系统不尽相同。它所具有的突出特点，使其在粉粒体气力输送应用中占有一席之地。

2.1.1 大仓泵正压气力输灰系统

这里介绍的正压气力除灰系统是针对传统的大仓泵系统^【10,11】。它是以压缩空气作为输送介质，将干灰输送到灰库或其它指定地点。由于该系统具有输送距离远，输送量大，系统所需供料设备少等特点，成为国内燃煤电厂应用最早、最广泛的一种气力除灰方式。

它由供料设备、气源设备和集料设备三大基本功能组以及管道、控制系统等组成。该系统核心设备是仓式气力输送泵，气源设备采用较多的空压机组、罗茨风机或其它高压风机；集料设备是安装于灰库顶端的布袋除尘器。下面图2.1是典型的大仓泵正压气力输灰系统图。

2.1.1.1、系统特点

大仓泵正压气力除灰系统具有以下技术特点：

（1）适用于从一处向多处分散输送。若在除灰母管后连接多路分支管，改变输送线路，并安装切换阀组，可按照程序控制分别向不同的灰库或供灰点卸灰。若能保持各分支管路灰气流合理分配，也可同时向多点卸灰。

（2）适合于大容量、长距离输送。与负压输送系统不同，正压系统输送浓度和输送距离的增大所造成的阻力增大，可通过适当提高气源压力得到补偿。而空气压力的增高，使空气密度增大，有利于提高气流携载粉粒体颗粒的能力，其浓度与输送距离主要取决于鼓风机和空气压缩机的性能和额定压力。

（3）收尘设备处于系统低压区，故收尘器对密封的要求不高，因而结构比较简单，一般不需要装锁气器。而且分离后的气体可直接排入大气，故一般只需安装一级收尘设备（小布袋收尘器）。

（4）气源设备在仓泵之前，故不存在气源设备磨损问题。

（5）可向某些正压容器供料。

该系统的缺陷同样明显：

（1）仓泵处于系统的高压区，对仓泵的密封性能要求较高。

（2）间歇式正压输送系统（如单仓泵）不能实现连续供料。

（3）当运行维护不当或系统密封不严时，会发生跑冒灰现象，造成周围环境污染。不过，与负压系统相比，系统漏风对系统运行稳定性的影响不大。而且，跑冒灰现象易于发现。

输送管内压力高于大气压时则称为正压式空气输送。如图2-1所示，空气压缩机设置在输送管的始端，将增压后的空气送入输送管内。从图中的压力曲线可以看出，在供料器附近压力最高，而在这里又必须将粉粒体压入管内，为了防止空气喷出，在供料器内必须有特殊装置。可是，分离部分接近大气压力，并且是向低压的管外排出，所以其构造和工作均很简单。

图2-1 正压除灰系统的压力分布图

1、系统特点

正压除灰系统的压力分布如图2-1所示，大仓泵正压气力除灰系统具有以下技术特点：

（1）适用于从一处向多处分散输送。若在除灰母管后连接多路分支管，改变输送线路，并安装切换阀组，可按照程序控制分别向不同的灰库或供灰点卸灰。若能保持各分支管路灰气流合理分配，也可同时向多点卸灰。

（2）适合于大容量、长距离输送。与负压输送系统不同，正压系统输送浓度和输送距离的增大所造成的阻力增大，可通过适当提高气源压力得到补偿。而空气压力的增高，使空气密度增大，有利于提高气流携载粉粒体颗粒的能力，其浓度与输送距离主要取决于鼓风机和空气压缩机的性能和额定压力。

（3）收尘设备处于系统低压区，故收尘器对密封的要求不高，因而结构比较简单，一般不需要装锁气器。而且分离后的气体可直接排入大气，故一般只需安装一级收尘设备（小布袋收尘器）。

（4）气源设备在仓泵之前，故不存在气源设备磨损问题。

（5）可向某些正压容器供料。

该系统的缺陷同样明显：

（1）仓泵处于系统的高压区，对仓泵的密封性能要求较高。

（2）间歇式正压输送系统（如单仓泵）不能实现连续供料。

（3）当运行维护不当或系统密封不严时，会发生跑冒灰现象，造成周围环境污染。不过，与负压系统相比，系统漏风对系统运行稳定性的影响不大。而且，跑冒灰现象易于发现。

2、在华能岳阳电厂的应用^【12,13】

华能岳阳电厂一期工程总容量为2x362 Mw，安装2台1160t/h亚临界锅炉，配双进双出钢球磨煤机，直吹式制粉燃烧系统。采用两室三电场静电除尘器，设计年排灰渣约30万t，原除灰系统采用灰渣混除、水力输送方式。灰水在灰场澄清后闭式循环利用。

为了保护环境，延长灰场使用年限，同时开发利用粉煤灰资源，开展多种经营，华能岳阳电厂决定改建干灰收集、输送、贮存系统，收集合格的商品灰投放市场。改造后的干灰系统于1994年8月通过调试正式投入运行。

经过3年多的实际运行，表明该系统能达到设计出力，系统完整，运行情况良好，每年可收集Ⅱ级以上干灰20多万吨。所收集的干灰已销往省内外多家用户，在建工、建材等领域得到了广泛的应用，产生了较好的经济效益和环境效益。

2.1.2 负压气力输灰系统

当输送管内压力低于大气压时，称为负压式（吸引）空气输送^【14】，各种设备的布置一般如图2-2所示，这种输送方式的空气动力源（实际上是真空泵）安装在输送装置的末端。因为是用真空泵抽吸管路里的空气，所以管内各处的压力均低于大气压，其特征如图2-3下方的图线所示，越靠近真空泵负压便越大，真空清扫机就是这样。

图2-2 负压式空气输送设备布置

由此可知，由于吸入部分接近大气压，容易将粉粒体吸入，所以供料器的构造简单。但是在输送末端的分离器附近，负压最大，当粉粒体从这里排出输送管时，空气可能从外部漏入。因此，负压输送必须特别考虑防止从这里漏入空气。

上面图2.3是典型的负压气力除灰系统图。

2.1.2.1、系统特点

负压气力除灰系统的压力分布如图2-3所示。此系统具有以下技术特点：

（1）适用于从多处向一处集中送灰。无需借助干集中设备，几只、十几只甚至几十只灰斗可以公用一条输送母管，将粉煤灰同时送入或依次送入灰库。

（2）由于系统内的压力低于外部大气压力，所以不存在炮灰、冒灰现象，故系统漏风不会污染周围环境。

（3）因供料用的受灰器布置在系统始端，真空度低，故对供料设备的气封性要求较低。

（4）供料设备结构简单，体积小，占用空间高度小，尤其适用于电除尘器下空间狭小不能安装仓泵的场合。

其缺陷是：

（1）因灰气分离装置处于系统的末端，与气源设备接近，故其真空度高，对设备的密封性要求也高，故设备结构复杂。而且由于抽气设备设在系统的最末端，对吸入空气的净化度要求高，故一级收尘器难以满足要求，需要安装2～3级高效收尘器。

（2）受真空度极限的限制，系统出力和输送距离不高。因为浓度与输送距离越大，阻力也越大。这样，输送管内的压力越低，空气也越稀薄，携载灰粒的能力也就越低。

2.1.2.2、在金陵石化热电厂中的应用^【15】

负压气力除灰方式能克服水力除灰系统的缺点，并运用现代电子技术来提高输送系统的自动化水平，因此，国外以负压除灰方式作为主要除灰手段之一。金陵石化热电厂亦采用了负压除灰系统。

金陵石化热电厂负压气力除灰控制系统采用了PLC技术，通过2～3年的运行考验，证明设计合理，运行可靠，控制手段先进、准确，大大减轻了操作人员的工作强度，提高了劳动牛产率，为燃煤电厂干式除灰系统高效、安全生产提供了技术保证。

2.1.3 微低正压气力输灰系统

2.1.3.1、微低正压系统简介

微低正压气力除灰系统是一种介于高正压（仓泵式）和负压之间的较新型的粉煤灰输送系统^{【16,17,18】}。由于微低正压气力除灰系统的供料设备采用的是气锁阀，因此又称为气锁阀正压气力除灰系统

微低正压气力除灰系统既不同于仓泵正压系统和负压系统，又与两者有着相近之处。比如，微正压低正压气力除灰系统的气锁阀和仓泵正压气力除灰系统的仓泵都是借助于外部气源压力的发送罐，只是罐体结构及气源压力有所不同。微正压低正压系统通常用回转式鼓风机作为气源设备，额定压力小于200kPa，仓泵的额定压力则要高许多。

此外，微正压低正压系统的库顶布袋收尘器的结构原理与仓泵正压除灰系统也相同。但是在系统布置方式上，微正压低正压气力除灰系统与负压气力除灰系统相似，都是用直连方式，即每一只灰斗配置一台气锁阀，几台气锁阀共用一条分支管路，几条分支管路共用一条输灰母管。

与负压系统相比，微正压低正压气力输灰系统具有较强的输送能力和较长的输送距离，一般输送能力可达80t/h，灰气平均混合比可达25~30，输送距离约500m，同时简化了灰库所需的气灰分离设备。由于输送风压较低，因此对输送管道及其部件的强度要求较低，磨损较小。如果输送距离在150～500m，它的运行费用通常低于其它的气力输灰系统。其缺点是每个灰斗下均需要较大的空间来安装气锁阀，基建投资高。

2.1.3.2、在徐州电厂的应用^【19】

徐州发电厂7号炉为670t/h超高压自然循环煤粉电站锅炉。装设双室4电场静电除尘器，干法除尘。电极总有效截面积约为300m²，每个电场下挂2只集灰斗，单斗容积约70m³，共有16只集灰斗。

该炉干灰采用微正压低正压稀相气力输送方式，电除尘器灰斗气化气源、输送气源、控制气源设置在空压机房内。气源输送采用南京压缩机厂制造的C—350D—50／117回转滑片式压缩机。

7号炉设有8套装于1、2电场的卸灰装置。该装置由进口插板阀、锁气阀等组成。锁气阀有效容积0.4m³／只，由进、出料阀、气化装置、出灰管等组成。整个系统采用集中控制和就地辅助操作方式。主控设备采用可编程序控制器(PLC)模拟屏显示。

此微正压低正压系统在徐州电厂的应用大大的节约了能源，并降低了环境污染，给全厂带来了非常可观的经济效益。

2.1.4 负压—正压联合气力除灰系统

在某些情况下，单独采用正压、负压或微正压低正压除灰系统不能满足系统出力的需要，有时也是不经济的。负压—正压联合气力除灰系统^【20】是先利用负压系统将各灰斗排泄的干灰收集下来，输送到一个专用的中转灰库，再利用库底仓泵输送至厂外灰库。

这种综合性输送系统不仅有效发挥了负压设备适于多泄灰点收集、不需要干灰集中设备、便于灰斗下部狭小空间设备安装等优点，又可以借助于正压设备进行长距离输送。这对于大灰斗群集灰、远距离输送情况是适宜的。

         

图2-5 联合式空气输送装置

从理论上来看，如图2-5所示，需要真空泵和压缩机两台，但是如果不考虑效率，也可用一台压缩机。负压—正压联合的形式，其布置是空气压缩机——供料器——输送管——分离器——真空泵。由于在输送管前后均装有空气压缩机，所以输送能量大。但因构造复杂，故实际应用较少。