LQZ型气力输送系统在电厂除灰中的应用

田兴英

（福建大唐国际宁德发电有限责任公司，福建 宁德 355006）

LQZ型气力输送系统在电厂除灰中的应用

田兴英

（福建大唐国际宁德发电有限责任公司，福建 宁德 355006）

介绍了气力输送系统在电厂660MW机组除灰中的应用，并对飞灰特性，以及除灰系统设计、关键技术运用、运行情况、设备维护和故障处理等问题进行了分析论述。

气力输送系统;料性法;有压开泵;出料可调;设备维护

1 概述

660MW机组除灰系统包括飞灰输送、贮存和卸料三个部分，电除尘器灰斗排灰采用正压浓相气力输送系统，连续运行方式。每台炉电除尘器灰斗分为A、B两个单元（每个单元5个电场共20个灰斗）。每一单元的输灰出力为38t/h，每台炉总输灰出力为76t/h，系统运行稳定、可靠、高效，锅炉能满足B-MCR工况下燃用设计煤种时排灰量50%的裕度，达到了设计出力要求，为锅炉满负荷连续安全运行提供了保障。

2 设计条件

地震强度范围的地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为6度。

管道配置以每台锅炉设4根输送灰管，单元A、B各设一根粗灰管，用于输送电除尘器第一电场灰斗收集的飞灰；2个单元二电场设一根输灰管；2个单元共用一根细灰管，用于输送单元A、B电除尘器第三、四、五电场的飞灰。每根粗灰管均可在原、粗灰库顶部切换，细灰管分别可在原、细灰库及粗、细灰库间切换。

输送距离为水平长度300m，输送高度30m，90°弯头8个。

3 系统设计

该系统设计的基本原则是“简单、适用、稳定性高”，仓泵采用成组方式运行，在设备选型时，仓泵及管道留有适当的裕量，以避免各种阀门的频繁启停。充分考虑到系统检修时的方便性，在输送泵的入口有手动插板门，在出料阀处设有手动检修插板。该系统既可在PLC控制系统的控制下全自动地运行，又设有就地手动操作箱。

该系统设计采用料性法设计技术，其原理是：首先进行物料料性测试（如粒度、堆积比重、湿度、去气性等），结合系统出力、距离等输入条件，然后进行计算输送系统的参数，包括管道配置、压力损失和耗气量等。对于给定的输送物料，只需调取数据库相关物料料性或通过相关实验测试，然后把有关参数输入计算软件，就可得到一个初步压损和气量的二维图表，即气力输送特性图。计算方法根据沿程管道的最小Froude数相当的原则，只要调整管道直径，包括变径或变径位置，就可以优化沿程管道压力损失及总压力损失，即可确定管道耗气量、压损、灰气比等系统设计参数。则根据以上原则调整管道配置为DN150mm/175mm，计算压损降至205kPa，取得满意的结果。

3.1 设计出力要求

每台炉电除尘器校核煤种的灰量约为50.7t/h，除灰系统设计出力取为76t/h。在设计出力下，各电场灰量分布为：一电场60.8t/h，二电场12.16t/h，三、四、五电场灰量之和为3.04t/h；当一电场因故障停运时，后面电场能承担前面电场灰量，按最大灰量50.7t/h考虑，则此时各电场灰量分布为：一电场5.07t/h，二电场33.6t/h，三、四、五电场灰量之和为12.03t/h。

3.2 仓泵及灰管配置

3.2.1 仓泵配置

仓泵容积取为：一、二电场均为2.0m3，三电场1.0m3，四电场0.5m3，五电场0.25m3；一电场4台仓泵为一个单元，二电场实行4台仓泵为一组，三、四、五电场实行8台仓泵为一组；采用M仓泵，并在一电场配置助吹器进行补气。

3.2.2 灰管配置

经计算即每台炉一、二、三、四、五电场共4根管，采用变径管道。其中一电场4个仓泵1根灰管，共2根DN150mm/DN175mm管道；二电场4个仓泵一个输送单元，共2个输送单元，共用1根DN150mm/DN175mm管道，三、四、五电场8个仓泵一个输送单元，共3个输送单元，共用1根DN100mm/DN125mm。

3.3 系统参数及除灰系统

根据出力及燃料分析，经过计算获得系统相关参数见下表。根据设计方案绘制的系统图如图1所示。

系统参数表

4 关键技术

4.1 仓泵

4.1.1 M泵结构

该改造工程采用结合上、下引式仓泵的优点而开发的一种全新结构的M型仓泵，结构见图2。该仓泵具有流化性能好、出力大、输送压力稳定、适应粉料广、可调性强的优点，适合粉料粗细变化较大的场合。结合进料工艺、运行工艺的控制，能够灵活采用组合式多仓泵运行，满足大型机组的输灰要求。

4.1.2 流化功能

输送泵采用LTR-M型泵，该仓泵是流态化输送仓泵，结合了上、下引式仓泵的优点，出力大，耗气小，流化效果很好。

4.1.3 出料速率可调

仓泵配置流化气和输送气，在一定范围内通过调整流化气、输送气的比例，达到调节仓泵出料速率的功能。本功能保证了物料料性发生变化时能够进行正常输送。

4.2 变径技术

保持管道根数不增加、管道始端直径不增大的前提下，通过准确计算管道内的压力损失及速度分布，采用变径技术，优化沿程管道压力损失及总压力损失。变径技术的运用，有效提高了输送灰气比，控制了系统耗气量，保证了管道全程低灰气流速，大大减少了管道磨损和输送堵塞，极大地提高了使用效率。

4.3 运行工艺

采用“有压开泵”方式运行，在增大系统出力的情况下保证系统属于稳压运行。系统首先采用进气流化充压，保证灰气混合在仓泵内进行，使得输送开始就处于稳压状态下运行。避免了无压开泵运行方式的灰气混合在管道内运行所造成的压力波动大、输送不稳定的缺点。现场调试根据飞灰的性质、输送距离和系统阻力等确定流化压力、流化时间等最佳参数值。出力与开泵压力之间的关系见图3。

图3 出力与开泵压力的关系曲线

4.4 消堵装置

为确保输送系统稳定可靠运行，在每根输灰母管配一套防堵、清堵装置。如图4所示。

（1）防堵：一旦输送压力波动，出现堵管趋势，系统将自动进入吹扫程序：关闭出料阀，启动吹扫气对管道进行吹扫，直至压力恢复正常为止。

（2）清堵：每根灰管配一套正压充气负压反抽的清堵装置，该清堵装置的原理为，一旦发生堵管，打开管道进气阀，对管道进行加压，气流到达管道上某发生堵管料栓的位置后，压力上升，一旦达到设定值，关闭进气阀，打开反抽阀门，在堵管料栓的端头就会产生高负压，由该负压反抽松动料栓，达到清堵的效果。该装置通过程序控制自动疏通管道，也可在就地操作箱实现手动操作。

图4 管道消堵示意图

4.5 输送单元配置

系统一电场均采用4个仓泵一组并联运行；二电场均采用4个仓泵一组串联运行。由于仓泵本身具备流化及出力控制功能，出料均匀、速度适当，因此系统运行稳定。

5 运行情况

系统运行连续稳定，在锅炉最大负荷的条件下满足出力要求，实现了技术运用合理、设计科学、运行安全可靠、质量高的工程目标。

#2炉灰管一（该管距离最长）的运行数据如下：仓泵充填率ψ为0.8%，周期T为445s，堆积密度ρb为0.75t/m3，空泵充压至0.15MPa的时间T0为40s，容积V为2×4（m3），计算如下：

6 系统工作原理及过程

6.1 LQZ正压浓相气力输送系统的工作原理

根据固气两相流的气力输送原理，利用压缩空气的静压和动压高浓度、高效率输送物料。飞灰在仓泵内必须得到充分流化，而且是边流化边输送。整个系统由五个部分组成：气源部分、输送部分、管路部分、灰库部分和控制部分。其中输送部分根据输灰量的要求，配以相应规格的输送机（仓泵）组成，每台输送机都是一个独立体，既可单机运行，也能多台组成系统运行。每输送一泵飞灰即为一个工作循环，每个循环分四个阶段。

6.2 系统工作过程（见图5）

图5 系统工作过程

（1）进料阶段：进料阀、平衡阀呈开启状态，一、三次进气阀和出料阀关闭，仓泵上部与灰斗连接，除尘器捕集的飞灰藉重力自由或经卸料机落入仓泵内，当灰位高至使料位计发出料满信号，或按系统进料设定时间到，进料阀、平衡阀关闭，进料状态结束。

（2）加压流化阶段：进料阶段完成后，系统自动打开一次进气阀，经过处理的压缩空气经过流量调节阀进入仓泵底部流化盘，穿过流化盘后使空气均匀包围在每一粒飞灰周围，同时仓泵内压力升高，当压力高至使压力传感器发出信号时，系统自动打开出料阀，加压流化阶段结束。

（3）输送阶段：出料阀、三次进气阀打开，此时仓泵一边继续进气，一边气灰混合：物料通过出料阀进入输灰管，飞灰始终处于边流化边进入输送管道进行输送状态，当仓泵内飞灰输送完后，管路压力下降，仓泵内压力降低，当仓泵内压力下降至使压力传感器发出信号时，输送阶段结束，进气阀和出料阀保持开启状态，进入吹扫阶段。

（4）吹扫阶段：进气阀和出料阀保持开启状态，压缩空气吹扫仓泵和输灰管道，定时一段时间后，关闭进气阀，待仓泵内压力降至吹扫结束设定压力值时，关闭出料阀，吹扫结束，进入等待阶段。

（5）等待阶段：保持所有阀门关闭状态，当等待设定时间到，打开平衡阀、进料阀，进入进料阶段，至此，系统完成一个输送循环，自动进入下一个输送循环。

7 设备的维护和故障处理

7.1 运行检查维护

每班巡查灰库布袋除尘器工作是否正常，巡查管道是否正常，以及各气动阀的动作状况；监控灰库料位计和压力开关工作是否正常，以及各气动阀的动作信号状况；监控各运行参数变化情况，并分析和找出原因；运行时检查发现的问题要及时处理，以免造成更大问题。

7.2 定期检查维护

流态化仓泵工作在高磨蚀性的飞灰和高压力的恶劣工况下，设备零部件磨损较大，故应定期及时对关键零部件和易损件进行检查、修复和更换的维护工作，要求运行检查人员做好检查维护、维护更换和故障处理的记录。

7.2.1 仓泵本体的维护

定期（一个大修周期）检查仓泵本体结构是否完好，对M仓泵在检查过程中，应先拆下下封头和进料阀，检查仓泵内壁和流化盘是否存在严重磨损。一般上引管端部磨损较为严重。如管端局部磨损，可切割局部磨损段，取相同规格无缝钢管一段补上，但应注意补焊后除保证连接处平整外，还应保持上引管端口与流化盘间距，此间距根据各型仓泵与输送距离的不同，在65mm之间。一般仓泵内壁磨损较小，如出现局部较严重磨损，则应注意附近部件是否出现问题，如流化盘边漏可能导致附近仓泵内壁磨损。如磨损严重，则应采取补焊措施甚至更换仓泵本体。检查是否存在流化盘缝隙严重积灰及磨损穿孔等现象。如流化盘严重积灰，会造成边漏，影响流化效果，此时应用压缩空气吹扫流化板。如流化盘磨损穿孔，则应更换。

7.2.2 进料阀的维护

该系统进料阀采用澳大利亚CWF技术的圆顶阀，具有密封性佳的特点。定期给进料阀铜套加注锂基润滑油，定期（一电场仓泵3个月，二、三电场4～6个月之间）检查进料阀。置现场控制箱上“自动/手动”按钮于“手动”位置，脱离程序控制器的控制。打开手孔，由现场控制箱上旋钮操作进料阀的启闭，并通过手孔观察进料阀动作是否正常，有无卡滞现象（注意此时不能把手伸进阀体内，防止阀门动作造成人身伤害）。然后切断控制气源，并通过电磁阀放掉控制气管中的残留气。手动置进料阀于开启位置，观察并用手触摸进料阀密封垫、半球体和密封座，检查是否存在磨损，如出现磨损，应更换密封垫、半球体和密封座。如无磨损，则仍应定期更换密封垫（一电场6个月，二、三电场8～12个月之间）。检查中或重新装配时如发现进料阀关闭不到位，应调节调整螺栓。

7.2.3 孔板或流量调节阀的维护

定期检查仓泵空泵加压时间是否与设定时间相符，如不相符，应检查孔板孔径或流量调节阀开度是否变化并作相应调节，使之接近。

7.2.4 进气管路的维护

不定期检查进气管路，注意是否存在漏气现象，并加以消除。检查进气阀动作是否正常，关闭时密封是否可靠，检查气源三联件上压力表是否在0.45M～0.5MPa之间，检查气源三联件上油杯是否缺油，清理过滤器内的滤筒或更换。

7.2.5 其他方面

定期清洗电磁阀内各零件及集装阀上的消声器，保持阀体内各孔道畅通、消声器排气通畅（消声器排气不畅会造成集装阀内产生背压，导致集装阀所控制的气动阀无动作或动作异常），检查继电器动作是否正常。

所有的压力表每年要按规定期限校验。在检查隔膜式压力表、隔膜式压力开关时，不能随意拧动压力表或压力开关，拆卸时必须拆隔膜下法兰，否则可能导致压力表或压力开关与隔膜组件连接处漏油。

保持控制柜、箱内电气元件和线路板的清洁。

7.3 气动耐磨双闸阀故障处理

该系统出料阀、平衡阀、灰库切换阀、清堵阀都采用气动耐磨双闸阀。该阀具有耐磨性强，密封性好，启动负荷小，阀腔无卡塞现象，使用寿命长等特点。关闭出料、平衡阀，打开进气阀，仓泵压力升高缓慢，切断进气阀，仓泵压力逐渐下降，则可能为出料阀损坏。处理方法：插板式出料阀可拔去控制气管，拆下出料阀和密封圈，检查密封圈与抽板是否磨损，如出现磨损，则予以更换。更换密封圈后，必须进行调整。调整方法为，用两法兰夹紧密封圈，接上控制气，把控制气压力调定在0.25MPa（调整气源三联件上的调压阀），抽动抽板，如出料阀不能启闭，则重新拆下密封圈，增加一个钢纸垫，重新装配试验，直至动作正常。如0.25MPa压力时出料阀抽动正常，降低气源压力至0.2MPa以下，此时若抽板仍能抽动，则拆下密封圈，去掉一个钢纸垫，最后直至0.25MPa压力刚能启闭为止，注意调整完后，应恢复控制气压力至0.45M～0.5MPa之间。用硬密封球阀的出料阀出现磨损后，阀体予以更换。

故障现象：阀门无法正常开闭，气缸无法拉动抽杆或抽杆拉动不到位。处理方法：增加气源三联件上调节阀的压力，若仍无法启闭，则拆下出料阀，用压缩空气清除阀腔内的结灰，并调整钢纸垫的层数。故障现象：阀门抽杆端部压盖处漏气漏灰。处理方法：拧紧压盖上的螺栓即可。

7.3.1 进气阀的故障处理

（1）进气阀无法正常开启，导致仓泵内无法升压。处理方法：检查气源三联件上调压阀压力，适当升高调压阀压力至0.5MPa，如仍无法打开进气阀，则拆开检修或更换。

（2）进气阀无法关闭或关闭后漏气，仓泵压力持续升高。处理方法：拆下进气阀检修或更换。

7.3.2 流化盘的故障处理

故障现象：流化盘磨损穿孔。处理方法：更换流化盘。

7.4 系统故障及处理

7.4.1 欠压报警及处理

按欠压报警源形式不同，分为：1）气源压力降至下限出现欠压报警；2）仓泵加压流化阶段，仓泵内压力升高时间如大大超过一设定允许最大加压流化时间，出现欠压报警。

故障分析及处理方法如下：

（1）压力开关接触不良或接线端子松脱。处理方法：检查压力开关接线端子和触点接触是否良好并加以处理。

（2）气源压力不足，空压机供气不足。处理方法：检查气源供气是否正常，空压机投运情况是否正常，检查冷干机制冷露点是否低于0℃，造成内部结冰并阻塞流道。检查过滤器滤芯是否堵塞。检查贮气罐内积水是否太多，并做相应处理，请参考空压机、冷干机及过滤器随机说明书。

（3）进气管路一次气进气阀未打开或流量调节阀开度太小，阻力太大。处理方法：检查进气管路上进气阀是否打开，如未打开则应检修或更换，检查节流阀开度，并作相应调整。

（4）进、出料、平衡阀漏气比较严重。处理方法：检查进、出料、平衡阀是否漏气，并作相应处理。

（5）程序出现混乱，同时进气的仓泵数量超出限制。处理方法：重新调整程序。

（6）欠压报警后，如发现为压力开关故障，则可手动复位。

7.4.2 堵管报警及处理

故障现象：控制室程序控制器及现场控制箱发出堵管报警。仓泵压力升高至堵管设定压力（0.4M～0.5MPa），进气阀关闭，在同一输灰管道的仓泵处于停止状态。

故障分析及处理方法如下：

（1）压力开关故障，造成假堵管报警。处理方法参考前节所述，手动复位解除报警即可。

（2）出料阀卡死而无法打开，造成假堵管报警，增加控制压力，手动打开进气阀和出料阀，并进入输送状态。待仓泵压力下降到输送压力下限时，延时10～30s后手动关闭进气阀，再关闭出料阀，然后检修出料阀。完成后手动复位解除报警即可投入正常运行。

（3）气源压力与流量不足，可能导致堵管，处理方法参考前节所述。

（4）运行过程中阀门开闭动作异常，如进气阀异常关闭，出料阀无法打开或异常关闭，此时应检查调整程序及检修相应部件。

（5）进气阻力太大，调整流量调节阀开度。

（6）进、出料、平衡阀漏气，处理方法参考前节所述。

（7）管道内有块状异物导致堵管。需清理管道，排除异物。

（8）压缩空气露点升高，水分进入输送管造成堵管。此时应检修冷干机，参见冷干机有关说明。因锅炉煤种变化或燃烧不完全，飞灰物理性质变化或电除尘器故障后灰斗积满大量沉降灰，导致飞灰颗粒粗大，造成无法正常输送，此时应调整仓泵各运行参数，提高输送流速，降低输送浓度，调整方法为：提高三次气流量减小一次气流量。

（9）堵管报警后，如判断非假堵管，则应先清堵，再进行以上检查处理过程。清堵方法：采用吹吸式清堵，仓泵进气，打开出料阀，待仓泵压力升高并稳定后，关闭进气，打开消堵管上的消堵阀（或打开平衡阀），释放管内压缩空气及部分飞灰至电除尘器灰斗或烟道。重复以上过程，直至吹通管道。清堵过程中现场控制箱上的“自动/手动”按钮必须置于“手动”位置。管道吹通后，应打开进气阀、出料阀，清除仓泵及管道内残存灰，然后再行检修仓泵。注意此时如急需投运同一输灰管上的其余仓泵，则可按程控器或现场控制箱上的复位按钮，此时其余仓泵可投入运行。但注意本仓泵出料阀在其余仓泵运行时不能随意打开检修。

[1]潘仁湖，邱生祥.LQZ型正压浓相气力除灰系统在火电厂的应用[J].除灰技术，2009（1）：48-50.

[2]潘仁湖.散料料性及其气力输送流动模式[J].硫磷设计与粉体工程，2006（3）：1-5.

[3]潘仁湖，许华，吴亮斌.LQZ型气力输送系统在成都金堂电厂除灰改造中的应用[J].电力工程技术，2010，5（2）：12-17.

Application and Analysis of LQZ Pneumatic Transportation System in Power Plant

TIAN Xing-ying
(Fujian Datang International Ningde Power Generation Co., Ltd, Ningde Fujian 355006, China)

The paper presents the application of pneumatic transportation system in dust removal of 660MW generation set at power plant, makes analysis and explication on characteristic of fly ash, system design of dust removal, key technology management; operation, equipment maintenance and malfunction treatment etc.

pneumatic transportation system; material nature process; pump opening with pressure; controllable discharge; equipment maintenance

TQ022

A

1006-5377（2011）11-0023-06