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氣力噴射泵現場
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    料封泵設備使用各項性能及使用分析
    加入時間:2014/10/12 16:33:02 瀏覽:2759次

    除灰系統自投運以來,出現了諸如空預器和省煤器灰斗氣化斜槽甚至落灰管堵塞、電除塵器灰斗積灰、壓力罐底部的輸灰管道磨損穿孔、壓力罐上下部的進氣閥及其相鄰管道被磨穿、壓力罐內下部噴嘴磨損、乏氣管道氣動閥門磨損泄漏、輸灰閥的密封墊頻繁損壞、電除塵器第四電場灰斗乏氣管道堵塞、輸灰管道膨脹節泄漏、電除塵器陽極板結垢、個別電場不能正常投運等等的問題。
    這些問題一方面造成設備區域的環境污染,另一方面則增大了日常的維護量,同時對設備及系統安全運行有直接影響,甚至造成輸灰系統被迫停運。以上問題可以歸納為結垢及堵塞、磨損二大類。圍繞以上兩方面問題分別從設計、設備、安裝、調試、運行等方面進行分析。

    料封泵

    2.1濃相正壓氣力輸灰系統堵管原因分析
    正常情況下,管道中的灰被流動的壓縮空氣懸浮并帶走,但由于灰的重力及空氣受到阻力,運行速度下降,一部分灰會沉降下來。當沉降的灰量在一個輸灰周期內不足以堵塞管道時,輸送正常進行,直至輸送周期結束后通過吸灰程序將灰管底部的干灰吹凈;當沉降的灰量足夠多時,則造成灰管堵塞。
    可見,要避免堵管,必須:(1)輸送速度足以使灰懸浮于管道中;(2)沉降在灰管底部的灰量不足以產生堵塞。
    2.1.1干灰的懸浮速度
    在流動的空氣作用下,使干灰保持一定的運動速度,并使其懸浮在管道中而不發生沉降的最低灰粒流速就是灰的懸浮速度。在這個速度下,灰粒受到的重力、浮力及氣流對灰粒的阻力達到平衡。顯然,該流速是保證不產生堵管的最低流速。目前,在濃相輸送中一般采用下式計算:
    Vt=ds{[0.1744/(μρ0)]1/3(gρs)2/3}               (1)
    (1)式中d 為輸送干灰的粒徑(一般用中位粒徑),m;
    ρs為干灰密度,一般為2100kg/m3;ρ0為輸送工況下的空氣密度,
    ρ0=0.00348P/(273+ t),kg/m3; μ為輸送氣體的粘度系數,Pa·s。
    實際應用中,在上再加一個安全系數作為輸送的最低流速。
    V0=KVt                                           (2)
    式中的k根據輸送物料的性質(如粒徑、密度)等進行試驗后確定。顯然,k愈大,堵管的可能性就愈小。
    但由于氣力輸送時干灰對管道的磨損與流速的3次方成正比,同時輸送速度提高,其能耗增大。因此,在工程設計時,應在保證不堵管的情況下,盡可能選擇低的輸送速度。
    在料封泵、管道、空壓機等選定后,可通過改變輸送壓力來確保管道內空氣流速不低于V0 ,輸送壓力愈高,輸送速度就愈大。
    由(1)式可見,影響k的因素有干灰密度、干灰粒度及壓縮空氣性質。干灰的密度、粒度與煤種、制粉系統、鍋爐尾部設備運行狀況等有關,壓縮空氣密度則主要與設計的輸送壓力、干灰溫度有關。
    2.1.2 干灰在灰管中的沉降
    對干灰在灰管中的沉降過程可進行以下假設:
    (1)輸送管道為直管道,干灰僅沉降至灰管底部,即沉降的最大距離為灰管直徑D ;(2)在臨近灰管底部有一層層流層,處于層流層的所有干灰都能沉降到灰管底部;(3)由于紊流作用,整個灰管截面內各種粒徑的干灰分布均勻; (4)干灰粒徑分布符合對數正態分布。
    根據上述假設,得到1個輸送周期內沉降在灰管底部的灰量:
    Mt= QC1T[1-exp(-VtL/V0D)]                             (3)
    式中Q為管道輸送流量,m3/h;C1為管道進口處于灰質量濃度,kg/m3;
    T為輸灰周期,h;L為管道長度,m;D為管道直徑,m。
    假設灰管不堵塞時的最多沉降灰量為Mmin ,那么,當Mt ≤ M min 時,灰管不堵;當Mt≥M min 時,灰管將堵塞。M min 值需通過試驗確定。
    2.2 影響干灰粒徑和密度的因素
    2.2.I 干灰粒徑
    影響干灰粒徑的因素主要有:
    (1)電除塵器一電場故障而造成該電場的干灰粒徑增大。表I是廈門華夏電力公司#3爐電除塵器一電場停運時干灰粒徑分析結果。由表可見,此時的干灰中位粒徑達0.128 mm,其Vt為設計值的3.2倍。
    表1電場停運時干灰粒徑分析結果
    (2)一電場干灰粒徑大。表2是廈門華夏電力公司電除塵器正常運行時3個電場的干灰中位徑。
    表2 不同電場千灰的中位徑
    (3)煤種的變化也是引起干灰粒徑變化的原因。
    表3 輸送速度與最大允許輸送粒徑的關系
    最大允許輸送粒徑由下式計算:
    d min = V/{[0.1744/(μρ0)]1/3(gρs)2/3}               (4)
    將廈門華夏電力公司有關數據代入上式,結果見表3。
    2.2.2 干灰密度
    影響干灰密度的主要因素是煤種,但其波動范圍不大,一般在2 100 kg/m3左右。
    2.3 干灰粒徑對氣力輸送的影響分析
    2.3.1 干灰粒徑對氣力輸送的影響
    由(I)式可知,懸浮速度與干灰粒徑成正比,當干灰粒徑增大時,輸送速度要相應提高,否則將引起堵管。
    將廈門華夏電力公司干灰的設計參數及中位徑代入(1)式,得Vt =0.4 m/s,此結果遠小于設計的輸送初速度。同時,從表3可見,在設計的輸送速度下,其最大允許粒徑達690μm,故該公司的輸送系統不應該發生堵管。但實際上,堵管現象還是時有發生。特別是一電場停運時,堵管現象更為突出。可見大粒徑灰比例很大。分析其原因主要有:
    (1)中位粒徑的偏差
    在(1)、(2)式中,干灰的粒徑是取中位徑,但實際上,由于鍋爐燃燒狀況、煤種等原因,特別是一電場停運時可能導致大粒徑干灰比例增大。由表I、3可見,即使在輸送速度為7.5m/s的情況下,仍有約2%的干灰粒徑大于最大允許輸送粒徑。如果這些干灰不是集中沉積在某一管段,則不發生堵管;反之,如果它們集中沉積在某一管段,則產生堵管。
    (2)實際輸送速度的偏差
    氣力輸送系統的輸送初速度是指空氣在管道內的流速,該值由料封泵容積、輸送管道內徑及輸送壓力等確定。在低濃度輸送時,干灰與空氣的流速基本一致。但在輸送濃度較大時,由于干灰與空氣之間存在阻力,以及灰粒本身的重力作用,干灰與空氣的流速不同。對水平輸送管道,兩者的關系可用下式表示[1]:
    Va/VS = 1+ Vs(ζ/2)1/2 /(gd2)1/2               (5)
    式中Va 為管道內空氣流速,m/s; Vs為管道內干灰流速,m/s;ζ為管道內干灰與空氣兩相流對管道的摩擦阻力系數,對無縫鋼管,ζ=0.0186。
    用華夏電力公司的設計空氣初速及有關參數進行計算,其干灰流速與粒徑的關系見圖I。
    由圖1可見,管道內灰粒與空氣的流速相差很大,且隨粒徑增大其差異隨之增大。當干灰粒徑大于O.12 toni時,其流速低于懸浮速度,這部分干灰將沉積下來,當它們達到一定數量時,則產生堵管。
    2.4 垂直管道對氣力輸送的影響
    由于管道布置等原因,系統中總會有相當一部分的管道是垂直布置的。垂直管道與水平管道的區別:
    (1)輸送速度
    在垂直管道中,所有輸送速度低于懸浮速度的干灰將全部沉積在垂直管道底部,即使是少量的沉積,也極易造成堵管。為避免堵管,一方面要求所有干灰的實際輸送速度大于其懸浮速度;另一方面,盡可能避免設置垂直管道,在必須設置垂直管道時,應將垂直部分設置在末端或設計成一定角度。
    (2)氣流速度與干灰流速
    對垂直管道,氣流速度與干灰流速的關系為:
    Va/Vs = { 1一{1-[1一ζV2s/(2gds)](1一 V2s/V2a )}1/2}/[1一ζVs2/(2gds)] (6)
    2.5設計方面
    一是蒸汽吹灰(包括爐膛吹灰,煙道吹灰以及空預器蒸汽吹灰)時造成煙氣中附加的蒸汽量過大;二是吹灰時蒸汽達不到要求的過熱度,尤其是空氣預熱器吹灰蒸汽的過熱度與設計值相差較大;三是鍋爐燃用煤質發生變化所產生的粒狀灰粒;四是鍋爐煙道中導流板上的耐火澆注料脫落的硬質顆粒,而灰中異物則是在安裝施工過程未及時清理的施工垃圾。
    2.6設備方面
    2.6.1流化盤穿孔
    料封泵流化盤由帆布板及不銹鋼多孔板組合而成。在運行中,壓縮空氣均勻滲透過帆布層(7 mm厚度),進入料封泵.與干灰均勻混合進行流態化。當泵內壓力達到整定值時,出料閥即自動開啟,系統進行送料,同時壓縮空氣不斷地補充進來,維持泵內壓力(0.2~0.28 MPa)。由于出料管距離底部流化盤很近(20~30 ram),流化后的干灰以極快的速度(初速度7m/s左右)進入出料口,必然會與帆布表面發生磨擦。
    再加上帆布面上迭臺的不銹鋼多孔板對干灰氣流的影響作用,很容易使帆布表面到局部孔狀的沖刷,久之即形成穿孔。穿孔后的帆布再不能使壓縮空氣均勻地進入料封泵,因而也就達不到流化效果。在這種狀態下輸出的干灰不再是均勻疏松的流化物質,因而很容易在輸灰管里沉積下來,以致發生堵根據經驗,一電場由于出灰量大(占80%),帆布板磨損最快,使用期只有1個月左右。
    2.6.2 出料閥漏
    出料閥采用氣動蝶閥,閥體內裝有橡膠密封圈。如果因閥門板塊關閉不嚴,留有縫隙,或是橡膠老化變形,密封不嚴,干灰氣流就會從這些封閉不嚴的縫隙穿過。因其具有很高的壓力和速度,煤灰顆料就會嚴重沖刷縫隙周圍的橡膠圈和閥門塊。先是磨穿橡膠密封圈,進而磨損閥體,就連用合金鋼鑄成的閥門塊也會磨得殘缺不全。
    出料閥漏氣后,部分干灰氣流在出料閥還沒有打開之前就進入了輸灰管中,由于匯漏干灰的壓力和流量都不足,干灰就很容易在管中沉積下來,當出料閥打開時,管道阻力增加,就會發生堵管。根據經驗,一電場密封圈磨損最快,一般使用期只有1.5個月左右。
    2.6.3進料閥漏氣
    進料閥采用氣動蝶閥。由于與灰斗直接聯在一起,長期受高溫(120'C左右)影響,橡膠密封圈容易老化損壞。進料閥漏氣后,會造成料封泵與灰斗間的空氣短路,從而降低了系統工作時料封泵內的空氣壓力,嚴重時也會引起堵管。
    2.6.4 伸縮節拉裂
    為了調節輸灰管的熱膨脹而安裝了多組波紋伸縮節。由于設計選型不當,伸縮節的伸縮量不夠而多次造成不銹鋼波紋拉裂。伸縮節損壞嚴重時,泄漏處壓力降低,容易引起堵管。
    2.6.5 吹堵裝置損壞
    為了排除堵管而安裝了多組吹堵裝置。它包括逆止閥、球閥、截止閥及聯接用的活接頭等。由于產品質量及安裝質量問題,聯接處多有泄漏,不但影響了吹堵時的氣壓,而且當逆止閥損壞時,輸灰管里的干灰流就會從吹堵裝置的各泄漏處“反吹”出來。由于干灰慌中顆粒的破壞作用很大,很容易使各泄漏處迅速擴大,從而使輸灰管里氣壓降低而造成堵管。
    2.6.6管道泄漏的影響
    正壓濃相輸灰系統的輸灰管道除彎頭外均可采用無縫鋼管。因輸灰管內的輸灰流速平均在8~12 m/s。長期運行后,會使輸灰管道磨損而泄漏,造成泄漏點后部因壓頭降低而發生堵管。主要表現在以下幾個方面:
    (1) 直管段的接合處。為了補償管道熱脹冷縮,一般直管段的連接使用密封膠圈及卡環。安裝過程中密封圈錯位、卡環受管道輸灰的震動而松動,造成泄漏;同時若兩直管對接錯位,會造成后面的管道嚴重磨損,加劇管道泄漏。(2) 彎頭部位在運行過程中,逐漸磨損泄漏。(3) 卸灰門關閉不嚴,造成泄壓短路。由于管道及卸灰門的泄漏均會使管道泄漏點處的壓頭降低,造成泄漏點后部灰的推力不足,導致堵管。如果泄漏大,從表計上反應不出,所以應特別注意。
    2.6.7灰庫的影響
    (1) 進灰電動門行程調整不當或操作錯誤進灰電動門行程調整不當會造成阻力過大,引起堵管。所以應即時校正好行程,而操作錯誤主要表現在倒庫時誤關或先關后開。
    (2) 滿庫  進灰量大于卸灰量是造成灰庫滿庫的原因。當灰庫滿灰時,多余的灰就會堵塞在管中發生堵管。
    (3) 袋式除塵器故障.  因袋式除塵器消灰裝置失靈,造成排氣量減小,庫壓升高,使料封泵與灰庫壓差降低,壓頭不足而堵管。所以定期檢查清灰裝置,并確定袋式除塵器的壓差不超過1 176 Pa,或定期(一年)更換布袋。
    2.6.8熱工表計的影響
    (1) 料位計故障
    目前一般料封泵使用的料位計皆是音叉式料位計,準確性較高,但對該料位計的調整較為重要。如調得過于靈敏,會造成料封泵進灰量過少;如靈敏度調得不夠,則造成料封泵進灰過多,使料封泵內流化空間減少,灰的濃度比較大,容易發生堵管。
    料封泵的進灰量由時間繼電器與料位計控制。為了實現輸灰量最大化,從節能和降耗等角度考慮,優先選擇料位控制, 所以料位計的準確性就顯得較重要了,調整時應由料位計發出延時信號,5 s后,若信號仍存在,則關閉進料閥。在下灰正常的情況下,計算料滿時間,然后整定時間控制為:料滿時間加30~60 s。
    (2) 雙壓力表故障
    料封泵上的雙壓力表在整個運行控制過程中起到十分關鍵的作用,它的正常與否,直接影響系統的運行和故障的判斷。在流化過程中,該壓力表限制其上限壓力,同時控制出料閥的開啟;在輸送過程中,監視輸送中的壓力變化,表明管中飛灰輸送的狀態是否穩定連續運行;當管道壓力降低到下限值時,輸送過程結束,自動進入吹掃時間。因此雙壓力表直接或間接的影響到閥門的開停。
    雙壓力表常見故障 :①未到設定上限,出料閥動作,影響流化效果;②未到下限,輸送過程結束,造成管道內積灰,影響同輸送管的其它料封泵的輸送;③因接點電壓為24 V(現基本改為220 V),接點易受環境影響而失靈;④接點起弧碳化,接觸不良。
    2.7其他方面
    2.7.1安裝方面
    一是沒有完全按照要求進行密封,造成設備內部雨水滲漏;二是對管道支架沉降不一,而使管道直線度發生變化;三是安裝中個別地方缺件、少件。
    2.7.2調試方面
    調試的作用是系統、設備的運行程序和方式做最合理的安排,比如設備啟、停的先后順序,設備在不同工況下的運行參數,設備、閥門行程高度等等,在這里存在的問題是閥門的行程不到位,手動閥的開度一成不變,氣動閥在關閉又個別關不到位,仍有內漏現象。
     2.7.3運行方面
    粉煤灰的表面有很多孔隙和裂縫,孔隙率最大可達60%~70%。這種結構,對水的吸附作用很強。在灰溫低時,粘附在飛灰表面的SO3氣體及水蒸汽等,容易結露,使灰的粘性增加,內摩擦增大,流動性差,流動阻力增大,造成堵管。吹灰時應保證吹灰蒸汽的過熱度,而在操作時,無法進行蒸汽過熱度的監測,過熱度未達要求時即開始進行吹灰,使水蒸汽的結露點提前。
    2.7.4沉降灰問題
    沉降灰是在電場被迫停運后(也可能是電場自身故障而引起的),煙氣中的粗顆粒灰白然沉降到一電場的灰斗里而形成的。它不象電場正常運行時,粗細灰形成一定級配,而是單純的粗顆粒。這種粗顆粒的灰無論是單顆重量或是整體密度都超過了料封泵流化的要求極限,因而很容易在系統運行時沉積下來,形成堵管。此時應設法降低灰氣比。
    2.7.5壓縮空氣中含油帶水
    系統運行時所用的壓縮空氣要求無油無水。但當除油器和干燥機出現故障后,壓縮空氣的品質得不到保證。過多的油及水份混在壓縮空氣中,會使干灰粘結在一起,形成與沉降灰相似的粗顆粒,因此也很容易引起堵管。
    2.7.6壓縮空氣壓力過低
    系統運行時,壓力要求≥0.45 MPa。當兩臺系統同時運行時,如果某系統因長時間吹堵,耗氣量過大,而儲氣罐一時供氣不足時,該系統就會在小于額定壓力下勉強運行。如果該系統的堵管因素不能及時消除,該系統就會使堵管出現惡性升級,從而引起系統癱瘓。
    料封泵壓力下限值的設定較為重要,一般設定為:料封泵輸送的壓力加上0.01~0.03 MPa,若下限值設定較高,則必須加長吹掃時間給予補充,避免管道中殘余灰對下一次輸灰或其它料封泵造成影響。料封泵壓力上限值設定為料封泵實際輸送過程中的壓力加上0.02~0.04 MPa。上限壓力設值過高,出料閥打開瞬間,初速過高,阻力增大,易造成堵管。
     

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