浓相正压飞灰气力输送系统堵管处理与措施
摘 要：双套管气力除灰系统有不堵管、出力大、输送距离远等显著特点。 但随着近年来，燃煤煤质的恶化，加之设备维护、运行调整工作欠缺，引发诸多设备故障，系统频发堵管问题。结合系统运行参数的实际状况和所见故障，分别从设计、设备维护尧运行调整方面详细分析了堵管的各种原因，并提出了相应的对策措施。关键词：双套 管气 力除灰 系统；堵管；原因分析；对策措施 某北方热电厂一期工程安装2台300MW燃煤机组。机组燃煤设计煤种灰分28.2%、 校核煤种28.4%。锅炉制粉系统采用国产中速磨煤机直吹式制粉系统，配有5台磨煤机；除尘器采用双室四电场静电除尘器，除尘器设计效率为99%，除尘器灰斗灰经气力输送系统输送至灰库、然后由气卸干灰运输车外运供综合利用或经双轴搅拌机加湿后由自卸汽车运往灰场。鉴于目前国内电煤供应紧张，机组实际所燃用的煤种可能与原设计煤种有较大偏差，相应的灰质特性、灰分、灰量等亦发生较大变化，为此，除灰系统按照锅炉燃煤灰分35豫尧燃煤量按照170t/h进行设计，选择了北 京华通物料输送公司提供的正压浓相气力双套管紊流除灰系统。每台炉输送能力按锅炉MCR工况下燃煤排 灰量的150%进行设计。分 项 | 灰斗数量（个） | 各部分灰量（t/h） |
ESP | 一电场 | 4 | 40.46 |
二电场 | 4 | 8.09 |
三电场 | 4 | 1.62 |
四电场 | 4 | 0.41 |
输送最大几何长度：~330m， 其中水平：~304m；垂直：~26m；90°弯头：~8个。该系统采用了特殊结构的输送管道，沿着输送管道的输送空气保持连续紊流，这种紊流是采用双套管来实现的。双套管输灰管由主输送管和固定在其内壁顶部的内旁通管组成，内旁通管上设有引流-阻尼隔板，即在底部沿轴向每隔一定间距设一扇形开口，并在开口处装有圆形孔板。当主输送管内某处出现灰料沉 积时，沉积料段处的压降剧增而使气灰混合流被迫流 入内旁通管，又从下一开口以较高的速度流出，而重新 进入主输送管，并且在此料段区域形成紊流，将此料段 堆吹散。气灰混合物流入和流出内旁通管，在整个输灰过程中不断重复，飞灰料段在主输送管内不断分割、移 动、吹散，将灰料不断向前输送。从而使双套管气力输灰系统实现低流速、高浓度的紊流稳定输灰运行。基于工作原理，我们知道：压缩空气是气力除灰的原动力；灰流化后，流动性的强弱，是气力除灰的关键；灰的合理流化，是气力除灰的技术条件。因此，影响气力除灰系统能否正常工作的主要因素：一是压缩空气品质；二是灰的流动性；三是灰的粒度；四是配气调整。
项目 | ESP一电场 | ESP二电场 | ESP三电场 | ESP四电场 |
输灰器规格 |
MD45/8/8 |
MD30/8/5 |
MD30/8/5 |
MD6/8/5 |
输灰管径Dn |
Dn200 |
Dn125 |
Dn125 |
Dn125 |
初速m/s |
2~3 |
2~3 |
2~3 |
2~3 |
末速m/s |
10~13 |
10~13 |
10~13 |
10~13 |
发送时间s |
216 |
200 |
76 |
76 |
实际发送次数 |
9.96 |
3.16 |
0.63 |
0.79 |
可发送次数 |
16 |
13.14 |
13.14 |
3.15 |
分项设计出力t/h |
60.69 |
12.14 |
2.43 |
0.62 |
每台炉总出力t/h |
75.88 |
两台炉总出力t/h |
151.76 |
计算输送风压MPa |
0.7 |
每台炉输送风量 | 2 台锅炉合计89.3m3/min |
灰气比kg/kg |
61.11:1 |
仪用风量m3/min |
1.1 |
仪用风压MPa |
0.7 |
的品质，直接影响着气力除灰的正常运行。压缩空气 的品质，主要是指压缩空气的压力、压缩空气的净化程度。不论采用哪种灰泵，灰泵在输灰的过程中，都必须将灰流化，以增强灰的流动性。一般情况下，从电除尘器落下的灰，颗粒比较小，大多在30μm以下，能吸附大 量烟气，灰粒子彼此之间被烟气隔离，因此灰与烟气的混合物具有很好的流动性，象液体一样易于输送。新制的灰，吸附大量的烟气，因此灰的比重小，大约在0.7t/m3。 当灰在灰斗中积存一段时间后，灰吸附的烟 气 逐 渐减少，灰的 比 重 增 大，流 动 性 减小 。 随着时间的推移，灰的温度降低，烟气中的水分析出，灰容易出 现板结现象，形成大的灰块，灰失去了流动性。这样的灰进入输灰管道，容易造成输灰管道堵塞。 通常情况下，灰的粒度越小，灰的流动性越强；反之，灰的流动性越差。这是因为，单位重量的灰，粒度越小，灰的表面积越大，灰吸附的烟气越多，灰的比重也 越小，灰不容易板结；另外，灰粒越小，灰粒重量越小，烟气越容易托浮起灰粒。影响干灰粒径的因素主要是电除尘运行方式和煤 种。影响干灰密度的因素主要是煤种。灰的流化是指，灰泵通过流化组件，利用压缩空气 将灰吹散开，并形成一定的气灰比，气灰以一定的速度 向前运动。对于某一粒度的灰，气灰比有一个最佳值，这个值 既能保证将灰输送出去，又能保证用气量最少。当气灰比高于最佳值时，灰也能够被输送出去，但是用气量 大，灰在输灰管道里流速高，而灰的流速越高，灰对管道的磨损也就越严重。当气灰比低于最佳值时，灰的流 动性相对差，灰容易在输灰管道里沉积，出现输灰管道堵塞现象。
经过两年的运行实践，充分证明了双套管气力除灰系统不堵管、出力大、输送距离远等显著特 点，两年期间，仅因锅炉受热面泄漏发生堵管，为整个电厂的安全生产提供了保障。 随着燃煤煤质的恶化渊入厂煤灰分达到45%~50%左右），系统频 发堵管问题，系统输送压力最高达到0.6Mpa。因系统频 繁超压，加之设备维护、运行调整工作欠缺，引发诸多设备故障，使堵管问题更趋严重。2009年底，因1、2#锅 炉输灰管道堵塞，导致电除尘器灰斗积灰、极板短路烧损，不得已采取人工放灰措施。 同时，组织采购灰分较 低的燃煤，降低灰气比，组织处理设备故障，尽可能投入输送系统运行，以上工作历时长达2个月。本文结合 当时系统运行参数的实际状况和所见故障， 分别从设计、设备维护、运行方面详细分析了堵管的各种原因，并提出了相应的处理、预防措施。正常情况下，管道中的灰被流动的压缩空气悬浮 并带走，但由于灰的重力及空气受到阻力，运行速度下降，一部分灰会沉降下来。当沉降的灰量在一个输灰周 期内不足以堵塞管道时，输送正常进行，直至输送周期 结束；当沉降的灰量足够多时，则造成灰管堵塞。可见，要避免堵管，必须：(1) 输送速度足以使灰悬浮于管道中；(2)沉降在灰管底部的灰量不足以产生堵塞。燃煤烟气中的飞灰密度和粒径与煤质、燃烧方式、烟 气 流 速、 炉 膛 热 负荷、 锅炉 结构 及运 行 负荷 等 多 种 因素有关。年底，燃煤煤质发生变化，灰分达45%左 右，最高达50%，机组燃煤量有时达到170t/h，实际飞灰 的堆积密度达到1.05t/m3， 造成输灰管道频发堵管故障，即使将落料时间调整为10秒左右，尽可能降低灰气比，效果仍不明显。因此，机组产生的飞灰不能及时输 送，导致一级电场灰斗高料位，当灰量达到一定程度 时，灰斗承受不了灰的重量，导致灰斗拉筋断裂脱落变 形。当灰堆积到电除尘阴阳极时，又会影响到电除尘的运行，不得已停运电场，组织人工放灰。2#锅炉一级电场输灰管道堵塞严重， 现象是：4台 仓泵运行，开始送灰时，压力升高很快、幅度很高，甚至 达到500~600kpa，运行调整气灰比，将落料时间调整为5秒，仍堵管。但如将主泵、副1泵落料时间调整为0秒，维持副2泵、出口泵落料时间5~10秒，尚可维持运行。如 增加落料时间，经几个循环周期后，即堵管。根据现象，我们分析可能原因为：管道内飞灰流化效果太差，沉降在管道底部，经几个循环周期后，沉降灰量过多造成堵 管。后组织拆开仓泵间输灰管道，发现内置管道扇形缺 口吹损严重、圆形孔板吹掉；最严重的是主泵、副1泵间内置管道在吹损的扇形缺口处断裂脱落，卡在输灰管 道的弯头处。因为灰的流动性，直接影响了灰的输送。 压缩空气 通过进风阀后，分为两路气源，一路为一次风，另一路为二次风。一次风经过仓泵底部的气室总成，进入仓泵 内与灰混合，达到良好流化效果，然后从中心马蹄型出 料管离开仓泵，进入输灰管道；二次风在仓泵出口输灰管上接入内旁通管， 输送气体在管道内产生自调节有 序的紊流，提高输灰管道内气灰混合物的速度。尤其在输送过程中，对有堵塞趋向的部位，这种紊流将自动加强，以消处堵塞。如配气系统元件故障，则破坏一二次风的设计风 量、风速，从而影响灰的流化，使灰流动性变差。特别是出口仓泵后输灰管道的辅助进气具有物料切割作用，即把主输送管中的物料切割成一段段料栓和气栓，然后通过料栓两端的静压差来推动料栓运动，实现物料输送。如该进气元件故障，极易造成堵管。现象是：有时会出现输灰管道堵塞；有时会出现输灰周期长，输灰曲 线表现为在低压阶段“拖尾巴”。在处理堵管期间， 检查配气系统元件主要故障类 型为：仓泵流化空气孔板堵塞、吹损或逆止阀失去逆止性能； 输灰管道流化空气管逆止阀失去逆止性能及节流气孔吹损、主输送空气管流化孔板堵塞、吹损或逆止阀失去逆止性能堵塞。出料阀采用气动蝶阀，阀体内装有橡胶密封圈。 如 果因阀门板关闭不严，留有缝隙，或是橡胶老化变形，密封不严， 部分干灰气流在出料阀还没有打开之前就进入了输灰管中，由于泄漏干灰的压力和流量都不足，干灰就很容易在管中沉积下来，当出料阀打开时，因阻 力增加，就会发生堵管。系统泄漏故障主要表现为：仓泵落料阀、快速排气 阀内漏，输灰管道排堵阀关闭不严。仓泵落料阀、排气 阀内漏，会造成仓泵与灰斗间的空气短路，从而降低了系统工作时仓泵内的空气压力，严重时引起堵管。输灰管道排堵阀关闭不严，会使管道泄漏点处的压头降低，造成泄漏点后部灰的推力不足，导致堵管。仓泵落料 阀、快速排气阀在高磨蚀性的飞灰和高压力的恶劣工况下工作，随着时间推移，阀芯磨损严重；尤其，目前使 用的陶瓷材质阀芯，其边缘更易磨损，造成内漏。 当灰库满灰时，加之袋式除尘器故障，造成排气量减小，库压升高，使仓泵与灰库压差降低，压头不足而堵管。仓泵上的压力变送器在整个运行控制过程中起到十分关键的作用，它的正常与否，直接影响系统的运行 和故障的判断。在处理堵管期间，曾发生压力变送器故 障，致使压力传送值大幅度波动，使输灰程序难以进行，从而造成堵管。2.2.3.1 如锅炉启停采用等离子、微油点火装置，启停和运行中投助燃油，或受热面发生泄漏，或燃烧工 况不正常燃烧不完全、或锅炉大幅度降出力，则飞灰物理性质变化，导致飞灰颗粒粗大、吸附大量油水，造成流动性差、阻力增大，无法正常输送。沉降灰是在电场被迫停运后 (也可能是电场自身 故障而引起的)，烟气中的粗颗粒灰自然沉降到灰斗里 而形成的。它不象电场正常运行时，粗细灰形成一定级配，而是单纯的粗颗粒。这种粗颗粒的灰无论是单颗重 量或是整体密度都超过了仓泵流化的要求极限，因而很容易在系统运行时沉积下来，形成堵管。正常情况下，煤粉燃烧后，产生的灰比煤粉更细小，粒径一般在30μm以下。 但当燃煤煤质下降灰分含 量增大时，产生的灰虽然比煤粉细小，但比正常情况下灰的粒度要粗得多。若煤中含有大量的煤矸石，煤矸石几乎不会燃烧；又因为煤矸石比较难磨，从磨煤机出去的煤矸石粉末，比煤粉粗大，在炉膛中燃烧后，其颗粒并没有减小多少。 因而，当煤中含有较多的煤矸石时，灰的细度R90达到40%以上，远远超过煤粉的细度。压缩空气中含有大量的水，首先水分影响灰的流 化。因流化孔板的孔比较小，直径大多在φ3mm。压缩空 气中的冷凝水，往往会在流化孔板处聚集。冬天时，当气温低于0摄氏度时，冷凝水结成冰，堵塞节流孔板。 空气中如杂质较多，则会堵塞流化孔板，或造成逆止阀阀片卡 涩失去逆止功能。因系统流化孔板的配置很难达到最理想的状态，当逆止阀关闭不严时，在输灰的过程中，灰可能会逆向 压缩空气的流向，流到流化孔板处，由于孔板上有水，灰形成灰泥，将流化孔板的孔堵塞。
针对系统堵管有恶性循环特点， 一定要及时排除 故障，及时处理损坏的部位。对一些带有周期性磨损的 关键部位，如仓泵流化孔板或逆止阀阀芯、输送管道流化节流气孔、逆止阀阀芯、主输送管流化孔板或逆止阀 阀芯等，要摸准规律，定期更换，做到防患于未然。内旁通管在高磨蚀性的飞灰和高压力的恶劣工况下，磨损严重，故应定期及时进行检查、修复和更换的维护工作。电厂一级电场内旁通管磨损、脱落后，因短 时间备品不能到货，后来我们在输送管道上按原扇型 口的间距，外设一道垂直横向冲击飞灰的气管，效果能够满足正常输灰要求。1）对灰斗电加热装置进行改造，增加适当的保温，保证灰斗内部温度。2）-级电场灰斗再增加一对气化板，改造气化管道布置方式，使其自上而下进入气化板，以提高灰斗气化 装置可靠性。运行中发现，气化板运行时间较长后，会出 现密封失效或断裂现象，导致气化风泄压。如某个灰斗料位较高时，灰通过气化板进入灰斗气化风管道，久之， 造成气化风管道堵塞，使灰斗内的飞灰流动性变差，仓泵落料不畅。针对该问题，我们在仓泵上方短节处，临时引接一路压缩空气，较好的解决了灰流动性差的问题。从设计角度，除非灰斗料位达到接近极板位置，否 则排气管是不可能堵塞的。但实际运行中，我们发现很 多灰斗刚显示“高料位”，即出现排气不畅问题。 后在机组停运检修期间，检查排气管经灰斗进入电除尘室内的管段（标高与“高料位”开关位置一致）磨破，灰斗发“高料位”信号时，即将排气管堵塞，导致排气不畅，仓泵 不能正常落料。后我们采用耐磨管道，同时将排气管道移至电除尘器入口水平烟道处，解决了上述问题。3.1.2.3 定期检查灰库袋式除尘器， 保证压差不超过规定范围，或定期(一年)更换布袋。仓泵进灰量过多或粒径、密度过大时，由于输灰时 间太长，可能在输灰初期时由于输送灰量过大，灰管内 阻力增加，工作气源压力下降，不能克服阻力，造成灰管堵管；也可能出现工作气源压力下降到关泵压力时，仓泵内的灰未输尽，给下一仓输灰造成影响。 如果仓 泵长时间进灰较少，灰管内气流速度很快，由于管道磨损与气流速度的三次方成正比，对管道的磨损会大 大增加。因此，在长期连续输灰时，应根据工作气源压力、灰物理特性等情况，调整气灰比，既要保证输灰正常运行，又要对系统及管道的磨损尽量小。实际运行中，我们总结，当出现以下运行工况时，飞灰物理性质将发生变化，这时就应本着“”少量多次”的原则，合理调整输灰系统运行参数。 一方面，避免气 灰比不合适，造成堵管；一方面，尽快输灰，防止低温、含炭量高、吸附油水的飞灰在灰斗内部沉积、板结，造成仓泵落料不畅。2）如果在运行中，灰泵开始送灰时，压力升高太 快，频繁出现输灰管道堵塞的情况，有两种情况：一种情况是，流化孔板有堵塞现象；第二种情况是，灰中可能有板结的灰块或异物，进入输灰管道中，阻碍了气力输灰。针对第一种情况，首先检查主输送空气管道、仓泵 的流化孔板是否有堵塞、吹损现象；其次检查输灰管道流化（浓度稳定器）节流气孔是否有堵塞、吹损现象；再 次检查出口仓泵后输灰管道辅助进气组件流化孔板是 否有堵塞现象、吹损（物料切割作用）。如检查上述流化孔板、节流气孔有堵塞现象，则应检查其逆止阀关闭是否严密、失去逆止功能、卡涩；如检查有吹损现象，则应更换。如检查配气元件正常，应适当增多仓泵的流化风量，同时减少主输送风量。对于第二种情况，只能停运输灰系统，彻底清理管 道，或组织人工放灰。3）如灰泵运行周期增加，输送压力低渊压力不低于0.55MPa，而灰泵在开始送料时，压力升高的快，输灰管道吹扫压力正常，说明流化风量大，配气风量少，应 适当减少流化风量，增多配气风量。
4） 如灰泵运行周期增加，输送压力高（气源压力不低于0.55MPa），灰泵在开始送料时，压力升高的不 快，在每一个周期最后，压力下降较缓慢，不发生堵塞输灰管道的现象，输灰管道吹扫压力高，说明配气风量大，应适当减少配风量3.3 完善管理制度，加强运行维护管理，保证设备安全高效运行3.3.1 为保证输灰系统长期安全高效运行，完善 运行管理制度，加强管理，建立输灰运行记录，每班记录循环周期、落料时间、仓泵落料情况。通过记录及时分 析、 解决运行中出现的问题 。 定时对压缩空气系 统干燥器前后精密过滤器、各储气罐放水排污。3.3.2 加强设备维护管理， 严格执行设备定检负责制，做好设备检查、检修、更换记录。
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