浅析双套管气力输送系统在台州发电厂的应用

heskey · 发表于 2008-7-9 16:51:58

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浅析双套管气力输送系统在台州发电厂的应用

浙江省电力设备总厂黄华

摘要：本文介绍了台州发电厂四期#8炉双套管气力输送系统工程的系统设计、安装、调试、运行等情况，并点评了该系统的主要特点。
关键词：正压密相、双套管、气力输送、几何距离、爬高、设计出力、调试
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前言
双套管气力输送系统属于正压密相气力输送系统中较为先进的一种。双套管气力输送的工作原理主要是利用在普通输灰管内增设一根较细的内套管，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静压和紊流引起的动压双重作用下，以栓流的形式顺利地被送入灰库。双套管的结构如图1，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一定的间距要求开孔，并按装有类似孔板的导气环，起到喷嘴的作用。当系统正常输送飞灰时，输送管的上部主要走输送空气，下部则主要为浓度较高的灰气混合物，此时飞灰受压缩空气的静压力作用，部分空气从料栓上部通过，产生的动压和静压联合作用，使物料向前输送。当料栓将管道下部全部堵塞后，压缩空气完全转向进入内套管流动，由于受到导气环的节流作用，压缩空气在内管开口出形成了紊流，不断地将堵塞的物料前部掏去，最终在静压的联合作用下，削薄的料栓被推动输送前进。因而双套管气力输送是一种密相栓流输送，能靠其自身的特殊结构自动消堵（不会发生堵管）的一种可靠的气力输送方法。

　　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、非标双套管、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，否则输灰转弯处容易有较多的飞灰进入内套管，而引起堵管。
由于双套管对水平管堵灰的吹扫作用特别明显，因此双套管系统可适用于长距离输送，一般输送距离为500~2000米（距离太短不经济），最大甚至于可达3000米。
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，负责整个干出灰改造系统的总体设计、供货、安装和调试，其中设计包括空压机房、电除尘下以及沿程管路等部分的现场勘测、整体规划、施工设计（包括工艺、电控、土建）等。
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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。
#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，箱式冲灰器水出灰；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%。

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。

灰斗装有气化风装置和料位计。

排灰电动锁气器型号：DS—320。第一、二电场单台排灰电动锁气器计算出力：
6m3/h；第三电场单台排灰电动锁气器计算出力：2m3／h。排灰锁气器的控制方式为自动操作、手操遥控和现场手操。

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。
2.2 原始数据
2.2.1 每台炉的设计灰量
电除尘器的总排灰量为设计煤种(晋北煤)时为37.725t／h，校核煤种(华东#3、4煤) 时为37.81t/h 。第一、二、三电场设计灰量比为19:4:1。
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
从#7、#8炉电除尘底部到原混凝土搅拌站的干灰库，水平输送距离约1500m，提升高度约35米。
2.2.3 湿灰（分离出的废灰）输送数据
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。
2.2.4 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。
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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)之间的双套管输送系统。
3.1 电除尘器区
电除尘器灰斗出口的飞灰收集在每个灰斗下的双套管输送系统的压力罐内。每个灰斗内已装有气化板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®排灰电动锁气器®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输送单元, 根据各输送单元压力罐的负荷情况, 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：
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送单元，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及控制，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出料阀门及控制，并且同步。两侧交替出料。两个输送单元通过一根DN200-DN250-DN275的双套管把一电场的飞灰输送至粗灰库。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，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。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送单元，共用一套进气和Moller出料阀门及控制，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出料阀门及控制，并且同步。两侧交替出料。两个输送单元通过一根DN200-DN250-DN275的双套管把二、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气动双道滑阀作为切换用, 可将所送的飞灰送往指定的灰库。
3.3 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、螺杆式输送空压机，1台80m3/min冷冻式干燥机（配前后置过滤器），空压机二用一备。其出力完全满足系统输送要求。因空机房离电除尘区域距离为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。
3.4 控制系统

本系统采用PLC控制，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。

[ 本帖最后由 heskey 于 2008-7-9 16:54 编辑 ]

heskey · 发表于 2008-7-9 16:52:33

4  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。

4.1 输送管线的确定

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，输送管线的确认存在很大的难度。经过多次的现场考证和实际测量终于确定了管线走向和支墩布置。

4.2 电除尘部分的改造

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。电除尘二电场斜撑与二电场压力罐相碰，处理方法：把原先的交叉斜撑改为八字型斜撑，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。

料位发信或延时40分钟

4.3 工艺流程

打开进料阀

打开平衡阀

1）进料过程：

关闭平衡阀

关闭进料阀

进料结束

打开进气阀

打开小补气阀

打开出料阀

2）输送过程：

灰管压力小于0.12mPa

关闭小补气阀

关闭进气阀

4.4 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。在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，输送数据如图1：

图1  输送压力曲线

注：上方线条代表输送空气母管压力

跨度大线条代表#8-1灰管压力

跨度小线条代表#8-2灰管压力

5  存在问题及处理措施

台州发电厂#8炉干出灰改造工程运行到现在，输送稳定，控制灵活，从来未出现过堵管现象，总体运行情况良好，主要出现过一个问题：空压机因排气温度过高而跳停。

上海复胜SA-250A型输送空压机进风口朝上，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。

针对上述情况，我们及时到现场进行测试和数据分析，并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，改造进行得非常成功，整个夏天都极少出现空压机因排气温度过高而跳机的情况。

6  系统评价

双套管浓相输送系统的输送管道采用了双套管。这种独特的技术使输送气体在管道内产生自调节有序的紊流。保证了物料输送过程的不堵塞，可最好的实现物料输送的低正压、高浓度、低流速。以本工程为例，我们从下面几个方面来阐述它的特点。

6.1 系统出力

台州发电厂#8炉近期正常煤种的灰量：29.5 t/h，本工程设计出力为50 t/h。从台电#8炉双套管气力输送系统一直以来的运行数据，可以得出：一电场A侧每个输送组由4台3.5m3压力罐组成，每个输送组每次输送物料约9 t/h，每次输送时间约为10分钟，系统为连续输送，可测得该系统的处理能力为54 t/h，达到设计指标50 t/h.

6.2 管道磨损

双套管浓相输送系统可工作在低正压（本工程最大压差约3.5bar），低流速（始端约6米/秒;末端约14米/秒）的状态下。设备的磨损速度是与飞灰输送速度的立方成正比关系，低流速、低正压的特点使系统磨损非常小，因而系统非常耐用，维护量非常小。本工程从投产到现在，输灰管道几乎未发现有磨损迹象。

6.3 能耗率低

系统设计最大耗气量为56Nm3/min,由于本工程在输送空气系统中设置了2台10m3的储气罐，再加上从空压机房到电除尘空气母管（DN200，长400米）以及从电除尘到灰库的空气管（DN150，长1500米），所有容积相当于在输送空气系统中设置了一个50m3的储气罐。如今，台电#8炉灰量正常（大约30t/h），在系统运行中，我们只开了1台43m3/min空压机就完全能够满足系统要求，从而大大降低了系统能耗，经过测量系统能耗率为4w/t.h.m。

6.4 运行稳定

系统采用了双套管，输送气体在管道内产生自调节有序的紊流，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，以消除堵塞。所以，双套管浓相输送系统自问世二十年来，几乎没有出现过正常工作时发生堵塞的现象。本工程也不例外，从运行到现在从未出现堵管现象。系统运行曲线正常，输送最高压力稳定在0.30~0.35 mPa之间。

6.5 操作方便

本系统采用PLC控制，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。

7  结束语

在精心的设计、用心的施工、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。

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。

参考文献：

1、Michael Schwarz , Martina Kauder.Taizhou Power Plant – Fly Ash Conveying System,Moeller’s order no.39430,Technical Documentation

2、国家电力公司西北电力设计院。火力发电厂除灰设计规程。

3、Peter Wypych ,潘仁湖。国外气力输送专家学术交流会报告论文集。2004年10月

pzhwcl · 发表于 2008-8-28 16:04:47

双套管的优点大家都知道了,要是谁有双套管的详细资料,那斑竹肯定会给加1000精(呵呵只是建议哈,我说了不算)

jamwe9380 · 发表于 2008-8-28 19:25:29

图文并茂

太好了。。。

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