浅析双套管气力输送系统在台州发电厂的应用

qimingxing

浙江省电力设备总厂 徐利新 黄华

摘要：本文介绍了双套管气力输送系统在台州发电厂四期#8炉的应用情况，该工程输送水平几何距离约1500米，爬高约30米，设计出力50t/h，系统投运后输送稳定、运行情况良好。文章详细介绍了该工程的系统设计、安装、调试、运行等情况，并对运行中存在的问题和处理措施进行详细的阐述。
( [) r* m" S* B/ z+ \) Y关键词：双套管、气力输送、几何距离、爬高、设计出力、调试
- G, B: B" f# O; \1 F/ [2 l, w一、前言
我们厂作为台州发电厂四期#8炉干出灰改造工程的总承包商，负责整体干出灰改造系统的总体设计，包括空压机房、电除尘下以及沿程管路等部分的现场勘测、整体规划、详细设计等。该工程是在没有设计院参与的情况下，完成现场改造、土建施工、总体设计。在工程设计、施工中碰到不少难题，比如：沿程管线难以确定、现场施工改造的不可预见性、空压机房移址等等。
可能很多朋友还不是很了解双套管气力输送，下面我将对双套管气力输送作个简单的介绍。双套管的输灰工作原理主要是采用了在普通输灰管内增设了一根较细的内套管，通过内套管的作用，对输灰管的飞灰增加了一个挠动，从而使原来欲沉积在管底的飞灰在输灰管内的输送空气的作用下，顺利地被送入灰库。双套管的结构如下图，在普通输灰管的上方设置了一根较细的辅助无缝钢管，辅助钢管的下半部分按现一定的间距要求开孔，并按装有类似与喷嘴的圆环，起到喷嘴的作用。当系统正常输送飞灰时，输送管的上部主要为输送空气，下部则主要为含量较疝的灰气混合物，此时飞灰的输送任务主要由位于下部的输送空气完成，但部分空气在内套管上流动时，因不时地受喷嘴的撞击，使大部分空气也有如图箭头所示的俯冲作用，帮助输灰管共同完成输灰任务。当双套管的下部出现如图所示的灰堆时，即出现了堵管现象，则此时输送空气因堵塞而改走内套管，则大量的输送空气在喷嘴的撞击下产生强大的俯冲干挠气流，对堵塞的灰堆切向冲击而进行彻底的吹通，完成了双套管自吹扫堵灰的过程。
) B: |) S9 t) |1 t0 x8 T7 D
　　　　　　　　　　　　　
　　双套管系统在具体管道配置中有较大的讲究，有标准双套管、端头双套管及双套伸缩管，系统中弯头不采用双套管的形式，但在弯头后就要配置端头双套管，因输灰转弯容易将较多的飞灰进入内套管，造成彻底的堵管。
　　由于双套管对水平管堵灰的吹扫作用特别明显，因此双套管系统适用远距离输送，一般输送距离可达2000米，最大甚至于可达3000米。
1 }4 m6 [1 i* \( a7 d( K6 _二、工程原始资料
2.1 工程概况
台州发电厂四期工程装有#7、#8两台锅炉。#7、#8炉为前后墙对冲布置、旋流燃烧器直吹式、亚临界中间再热煤粉炉，过热蒸汽额定蒸发量1004t/h，机组额定发电容量为330MW，锅炉制造厂家为北京巴布科克&威尔科克斯(BabCock&Wilcox)有限公司。
- L2 q5 i8 f( l1 g' ?- b: |#7、#8炉各配有两台电除尘器，名称编号分别为#7A、#7B、#8A、#8B电除尘器。其规范为：
型号2FAA3X45ff—2X88—130；标称通流烟气面积228m2；处理烟气量282．62m3/s；阳极板有效高度13m；电场有效宽度2x8.8=17.6m；串联电场数3个；每炉灰斗数，4X3X2=24个；出灰方式，直捧精式冲灰器水出灰；烟气温度，正常131℃；最高146℃；烟气露点温度95℃；烟气入口含尘量，正常30~38g/m3，最高45 g/m3；  设计效力99.43%。
% u, V# s4 I" E. a4 \原系统为水力除灰，并留有干出灰接口，水力出灰流程为：灰斗®手动插板阀®排灰电动锁气器®手动切换三通®箱式冲灰器®灰沟。
  W7 I; ~7 S2 g, q灰斗装有气化风装置和料位计。
& \5 H* i* J% L排灰电动锁气器型号：DS—320，第一、二电场单台排灰阀计算出力：  6m3/h；第三电场单台排灰阀计算出力：2m3／h。排灰锁气器的控制方式为手操遥控加现场手操。
/ E* u5 j& x' ^, A    为提高干灰的利用率，决定#7、#8炉底加装干出灰系统。四期干出灰改造先上#8炉，后再上#7炉，但本次设计总体一并规划、布置一并考虑。
3 v  ?* z$ p3 Z' ~+ l: Y3 n- ^2.2 原始数据
+ T: C: U6 v) \2.2.1 每台炉的设计灰量
" i/ B3 |2 H+ x9 g# Z* F2 }电除尘器的总排灰量为设计煤种(晋北煤)为37.725t／h，校核煤种(华东#3、4煤)为37.81t/h 。第一、二、三电场设计灰量比为19:4:1。
" m8 B0 R+ n- ]/ o- a% z每台锅炉近期正常煤种的灰量：29.5 t/h。设计灰量：50 t/h。
2.2.2 干灰输送数据
4 P2 h0 h3 d8 I1 t/ V从#7、#8炉电除尘底部到游泳池东边的原混凝土搅拌站的干灰库，水平输送距离按1500m设计。
. X: g5 H! j/ E4 _0 s2.2.3 湿灰（分离出的废灰）输送数据
) w1 G3 b: H/ G/ S; K! V. Z  N* [从干灰库到四期浓缩站，水平距离约为450米，提升高度约15米。
* ?) W5 L9 C* Z' B2.2.4 压缩空气输送数据
空压机房到#7、#8炉电除尘器底部的输送距离为400米。
2.2.5 同一电场两个中心灰斗间距为：4647mm。
三、系统描述
台州发电厂四期2X330MW机组#8炉干出灰改造工程使用我厂设计、生产的Multi-TTS®多级紊流双套管输送系统。原系统为水力除灰，本系统的设计包括从电除尘器到三个飞灰库(二个原灰库,一个细灰库)之间的Multi-TTS®多级紊流双套管输送系统。
& T/ \5 k5 s6 b3 X3.1 电除尘器区
电除尘器灰斗出口的飞灰是收集在每个灰斗下的Multi-TTS®多级紊流双套管输送系统的压力罐内。每个灰斗内已装有气化板以便使灰斗内的飞灰落灰通畅。电除尘器下配有10m3和2m3储气罐两台，分别用于输送储气和仪用储气。原水力除灰系统保留，流程为：灰斗®手动插板阀®气动蝶阀®排灰电机®箱式冲灰器®灰沟；干出灰流程为：灰斗®手动插板阀®气动蝶阀®金属波纹节®Moller进料阀®压力罐® Moller出料阀®双套管®灰库；输送罐按电场分为四个工作组, 根据各组压力罐的负荷情况, 按组依次进行输送周期、等待周期, 并分别通过#8-1和#8-2二根Turbuflow®双套输灰管道，将飞灰送往各灰库。干出灰输送系统配置如下：
) G0 J" Z0 C! ^3 B7 ~一电场八个灰斗共八个3.0m3压力罐，每个灰斗下配一台手动插板阀，每台压力罐配一台DN250气动蝶阀，一台Moller进料阀，一台气动平衡阀和手动平衡阀，一套流化进气和背压进气组件。四台压力罐作一个输单元，其中一电场灰斗下同侧的四个压力罐共用一套总进气和出料阀门和控制，并且同步；一电场灰斗下另一侧的四个压力罐共用一套进气和Moller出料阀门和控制，并且同步。[url=]两侧交替出料。[/url]两个输送单元通过一根DN200-DN250-DN275的双套管一电场的飞灰输送至粗灰库。
8 ]/ g. ?6 O# W% B9 @0 c: f) q压力罐进料阀、出料阀采用进口Moller园顶橡胶充气密封阀。
二电场八个灰斗共四个1.5m3压力罐，两个相邻灰斗共用一个压力罐，[url=]每个灰斗下配一台手动插板阀，每台压力罐配一台DN250气动蝶阀，[/url]一台Moller进料阀，一台气动平衡阀和手动平衡阀，一套流化进气和背压进气组件。三电场八个灰斗共四个0.6m3压力罐，两个相邻灰斗共用一个压力罐，每个灰斗下配一台手动插板阀，每台压力罐配一台DN250气动蝶阀，一台Moller进料阀，一台手动平衡阀，一套流化进气和背压进气组件。同侧的二电场两台压力罐和三电场两台压力罐作一个输单元，共用一套进气和Moller出料阀门和控制，并且同步；另一侧的二电场两台压力罐和三电场两台压力罐作一个输单元，共用一套进气和Moller出料阀门和控制，并且同步。两侧交替出料。两个输送单元通过一根DN200-DN250-DN275的双套管将二、三电场的飞灰输送至灰库。进料阀、出料阀采用进口Moller园顶橡胶充气密封阀。
3.2 输送管道
8#炉机组共设两根输灰双套管,  一电场通过一根DN200-DN250-DN275的双套输灰管, 直接送往#8A原灰库或#8B原灰库;  二、三电场合用一根DN200-DN250-DN275的双套输灰管,可以送往任一灰库。输灰双套管在灰库顶部装有切换气动双道滑阀, 可将所送的飞灰送往指定的灰库。
4 J# l" b0 T8 h; H3.3 空压机系统
输送空压机采用空压机站形式布置，我们为干出灰输送系统提供了3台42m3/min喷油、螺杆输送空压机，1台80m3/min冷冻式干燥机（配前后置过滤器），空压机二用一备。其输送能力完全满足系统输送能力。因空机房离电除尘区域距离400米，故在电除尘区域再另设1台10m3贮气罐，空气母管为φ219。仪用空气也取自输送空气气源，不另设仪用空压机，仪用空气设1台2 m3贮气罐。
: |* F7 B! n* g3.4 控制系统
本系统采用PLC控制系统，监控软件采用最新全中文的iFIX监控软件。在上位机中可轻松实现远程自动操作、远程手动操作的切换，也可切换到就地手动操作。在正常工况下采用远程自动操作，大大降低了操作人员的工作强度。
1 Z+ x  F) e5 w$ U4 h2 p3.5 设计参数           
输送用压缩空气系统参数：
单炉输送耗气量：        54.36m3/min
气源压力：               0.6~0.7 MPa
压力露点：               2oC
4 y) {- i! A5 v9 A% u控制用压缩空气参数：  
$ k$ E+ U3 z5 A9 J4 x' |7 M9 M阀门仪表耗气量：          1.6m3/min
, q7 {2 k9 |* @" \每台布袋除尘器清扫耗气量：2.3m3/min
压力：                       0.4~0.6 MPa
+ u. H$ e6 Y. ~+ B9 `含油量：                     ≤3ppm
含水量：                     ≤5ppm
7 v. S( L4 r! {$ a6 A压力露点：                   2oC
8 q) a+ p7 N7 C( o8 [7 q) l最大尘粒：               ≤0.3μm
5 Y7 y! S0 ^9 m# W
- v" I; x/ q9 v% |输送系统技术参数总汇
5 q. `/ {. o& _+ Q

项                 目

每台炉

输送系统设计出力(t/h)
一电场

39

二、三电场

11

合计
( o7 }& h8 m6 ~) ~. A

50

目前实际灰量(t/h)
+ h8 h7 Y& w& n/ Y一电场
3 b$ P8 W3 B6 q+ m  i

23.4

二、三电场

6.1

合计

29.5

系统平均输送浓度kg/kg
6 |9 e' C* Z4 y4 [一电场
" X8 I. c4 a2 I

14．8

二电场
% ]# E2 t! U: O6 t, Q: z

11．8

目前工况下输送空气消耗量m3/min
一电场

26．4

二电场
8 P5 k5 ?8 G/ P3 a# v

8．6

合计
7 w* v0 x' l: Y* R1 k2 |& E2 W

46.3

设计出力时输送空气消耗量m3/min
一电场
5 V' T% k$ u) k, h% g

54.36

二电场
9 W7 L; F0 Q1 g5 i& a0 H

19.8

合计
1 k5 D! v! P, G& P. G" Z

74.16

输送管道的始端速度(m/s)
一电场
. [+ k5 {! E" y1 A- ]* R

~5.6

二、三电场

~5.6

输送管道的终端速度(m/s)
一电场
% W. o; m1 c. S. @

~13.6

二、三电场
) O; z9 v; X8 P+ n7 ]+ {* F1 G

~13.6

输送管道的分段段数和管径配置
; h! \" Y- m+ L3 b一电场
. n- ~! T, ?4 @6 U; f

DN200/DN250/ DN275

二电场
3 ?- G6 J" I0 C# K& F2 q2 x7 g

DN200/DN250/ DN275

管道材质
" ?: G& n* V4 }+ Y; u

双套管

弯头材质
8 \0 Z( G# }1 I6 F4 r- p

陶瓷耐磨管

四、安装调试
本工程于2004年7月开始施工改造，2005年3月安装结束，2005年4月开始进行系统调试，包括：单机就地调试、单机远程调试、空载调试、带负荷调试。在整个安装以及调试过程中，遇到了不少难题，碰到了很多问题，也解决了很多棘手的难题，下面我简要的叙述下工程施工中碰到的难题：
1、土建设计
我方承担了本工程设计的空压机房和输送管道支墩的土建设计。由于本工程为改造项目，电厂内管线（水管、蒸汽管、电缆沟等等）错综复杂，输送管线的确认和土建设计都有存在很大的难度。我方设计人员从2004年3月8日开始进厂现场测绘和现场方案设计，当初提出三种输送管线方案供参考，后来经过无数次的现场考证和实际测量最终确定了现有的管线走向和支墩布置。在输送管道支墩施工中也碰到不少问题，比如：1）山破段管道支架基础的施工困难：由于山破段管道支架基础的施工难度教大，无法通车，无法应用机器钻孔挖坑，破面为大块岩石，边上有电线杆变压器等，不宜使用炸药（电厂内使炸药用需要市公安局审批），如果使用人工开挖，那将严重影响工程进度。得知上述情况后由我们厂专门召开一次讨论会，决定派土建专家小组到现场进行实地考察并提出做推挡墙的改进方案。2）坐标及线路比较难确定：由于现场条件比较复杂，管线坐标很难确定，导致管线做过好几次修改。3）蒸汽管改造：根据现场施工单位测量数据显示，29#至30#管道支墩间蒸汽管与双套输灰管相碰，如果改动管道支墩将涉及很多支墩都必须抬高，从而造成材料严重浪费，权衡利弊我方觉得改动蒸汽管是更为有利的。我方提供蒸汽管道改造方案得到台电的同意，根据资料显示，蒸汽管的设计压力很高，达到2.82Mpa,所以对焊接焊缝将要求比较高。
( Q+ S' C4 d/ o9 p# L空压机房的土建设计也碰到了一些问题，空压机房的改址，从原先的山脚搬到江边，由于地面结构的改变，使得空压机房土建设计必须重新进行，改成打桩基础。
2 e- a8 O0 E0 S) c0 F4 n; d8 ~2、电除尘部分的改造
  n8 Z% }; Z0 V& P- G" M由于电除尘现场情况比较复杂，我方设备安装和原有平台、电缆桥架、管道等发生相碰。比如：1）灰斗下落料三通与现有平台横梁相碰，处理方法：经过现场观察和测量，设计了一个初步改造方案，改造平台，设计原理为在割断主受力横梁后，转移主受力梁，从而达到整体平衡，具体参考设计图纸并根据现场实际情况进行改造。2）电除尘二电场斜撑与二电场仓泵相碰，处理方法：我方提供改造方案即把原先的交叉行斜撑设计改为八字型斜撑设计，考虑到连接板焊缝要求，我们把横梁中间的连接板插入横梁焊接。并且重新进行受力分析和计算，计算结果符合设计要求，满足载荷要求。
  I5 ^# s. ]9 x- i3、工艺流程
2 [2 [, r& N$ I3 W$ Y2 V1）进料过程：
" i4 B* C6 z2 {5 f2 T* d5 u9 s


2）输送过程：





4、系统调试
5月11日至18日期间系统进行满负荷168小时运行，168测试期间，设备运行正常、系统运行正常、PLC工作正常、控制灵活、信号到位，输送数据如下：

+ a5 h  d1 e& v1 }

' Q7 y9 W) M4 W) Q9 |* I ; ]5 L6 F7 w7 M3 N. U

输送压力曲线

- Q3 C  B2 G0 l" c. E: K  L注：蓝色线代表输送空气母管压力
7 r- o& d3 L8 V9 p# X! g绿色线代表#8-1灰管压力
红色线代表#8-2灰管压力
1、#8-1灰管即一电场A侧或B侧输送单元：
; G9 {# f9 K9 z+ e- G, p输送空压机：2台运行，1台备用
* H: }- N* `2 O2 v进料时间：约40分钟
* e" Z* F: j, J7 E6 \仪用空气压力：0.4~0.6 MPa
起始输送时空气母管最低压力：0.5 MPa
输送时间：约10分钟
" N" ?8 x+ f  K: E1 ?# f输送时灰管最高压力： 0.37 MPa
. M2 d  q# l- q/ F输送管道压差：约0.35 MPa
0 N5 [/ `, P+ K3 g输送结束关泵压力：0.14 MPa
输送结束时输送空气母管压力：0.35 MPa
! E2 @0 M$ [1 x. g# c; D输送结束时输送储气罐压力：0.4 MPa
- b3 h1 L# B+ J, j1 F, ~3 M# O3 Q输送结束时仪用储气罐压力：0.5 MPa
& ^* ?4 m# L- K( h5 O布袋除尘器差压：0~-2.5 kPa
# M7 g( O, F' {  O2、#8-2灰管即二、三电场A侧或B侧输送单元：
输送空压机：2台运行，1台备用
进料时间：约120分钟
仪用空气压力：0.4—0.6 MPa
9 g6 p9 n- ~/ `) R6 p  B. Z起始输送时空气母管最低压力：0.5 MPa
输送时间：约5分钟
输送时灰管最高压力： 0.23 MPa
, H, v+ L1 u( Z7 `( z& G! a5 E输送管道压差：约0.2 MPa
4 L  j8 G' P) i输送结束关泵压力：0.10 MPa
% \  l7 o' m0 L% g7 s输送结束时输送空气母管压力：0.36 MPa
输送结束时输送储气罐压力：0.42 MPa
* j, F! j1 j7 d输送结束时仪用储气罐压力：0.51 MPa
+ z# n- h9 w. M$ f  z4 i, P( f布袋除尘器差压：0~-2.5 kPa
2 J6 B( q: ]0 Z2 c五、存在问题及处理措施
台州发电厂#8炉干出灰改造工程2005年5月20日调试结束，在这段时间的运行中，输送稳定，控制灵活，从来未发现过堵管现象，但归纳起来，主要也出现过两个问题：空压机温度过高跳停、输灰管道法兰面漏灰。针对上述两个问题，我方进行及时分析并提出改进方案，到目前为此，已基本解决上述缺陷。下面我将对上述问题进行详细阐述。
1、空压机温度过高跳停
! Z" a, e. F# A: D" i) X* N输送空压机采用空压机站形式布置，空压机站位于离电除尘400米外的椒江边，空压机站工业用冷却水没有。考虑到空压机站冷却水引进不方便，我们选用了风冷型的SA-250A空压机和冷干机，本工程提供了3台42m3/min喷油、螺杆输送空压机，1台80m3/min冷冻式干燥机（配前后置过滤器），空压机二用一备。
SA-250A型空压机进风口朝上，排风口在侧面，而空压机排出来的热风的密度较小，往上飘，从而导致进风口的温度上升。当环境温度上升到一定程度后，空压机出口温度将超过设定值（77℃~93℃），从而引起空压机自动跳机。
' w1 }; S6 x/ V1 G3 E+ o- q2005年6月底我们在现场进行测试和理论数据分析，提出在排风口加排风管道把热风引到室外的处理方案，排风管道用白铁皮外包、角钢做框架而成，截面尺寸1658×1500，90°弯头2个，排风量850m3/min。从改进后到目前为此的使用情况来看，改造进行的非常成功。在如今正值酷暑之即，也极少出现空压机跳机的情况。
8 T. `; \4 `2 ?. c: I) Z) K2、输灰管道法兰面漏灰
5 F0 g8 X( H- Q* s6 V本工程输送距离很长，输送水平几何距离就1500米，中途还跨过山坡，各个管道支墩的顶面在土建施工过程也难免出现不平整，有些相差好几个厘米。输灰管道自系统投运以来，法兰面出现漏灰好多次，可能存在的原因如下：
3 R1 O# t6 a& I/ Q6 }9 ]1）管道安装同心度不好，由于各个管道支墩的顶面不平整，导致双套管输灰管安装时同心度就不好；
- S' h$ c' G; f  P" Q2）安装质量不过关，由于安装单位对双套管安装没有经验，加上安装的时候赶进度，忽略了安装质量；
3）密封垫片质量不好，安装单位没有按要求选用成型的石棉橡胶垫片，而是购买普通石棉橡胶板自行加工；
: q1 [$ z, K1 O4）管道伸缩节是否具备伸缩量，伸缩节长度一般为1100mm，安装时应调节伸缩节的长度及松紧度。
根据上述分析，我们对双套输灰管漏的情况进行全面整改，调整伸缩节长度，更换整条输送管线的密封垫，改为柔性石墨复合垫片（HG20608-97），该种垫片弹性好，回弹率高。经过这次整改后，输灰管漏的问题基本上被解决了。
六、结束语
在精心的设计、辛勤的施工、细心的调试、热心的处理遗留问题以及电厂各部门的大力支持和积极配合下，台州发电厂#8炉干出灰改造工程顺利完成。
/ c8 R( a' z' l- k台州发电厂#8炉干出灰改造工程是我们厂到目前为止输送距离最长、空压机站离电除尘最远、空压机使用风冷型号最大、并一次性投运成功的双套管气力输送项目。通过对该工程设计选型、施工调试，我们从中吸取了很多经验，也提炼了很多宝贵的现场数据。本项目的成功更说明双套管输送技术在长距离、大灰量输送中具有独特的优势。

小阿飞

搂主有没有更详细的双套管技术参数？

shouhaibo88

学习了！！！

十二

搂主有没有更详细的双套管技术参数？

njsuperman

好,又学到不少东西,感谢楼主