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国内生物质电厂除灰系统正压浓相输送与正压稀相输送对比

文章出处:admin 人气: 发表时间:2016-04-05

  在国家鼓励发展清洁能源的大背景下,各地兴建了一大批以生物质作为燃料的生物质电厂。与煤燃烧后的飞灰相比,生物质燃烧后的飞灰密度小,吸湿性强,粒度较大。因此,在设计生物质电厂除灰系统时,不能照搬燃煤电厂除灰系统的设计原则。但目前国内关于生物质电厂的设计规范尚未出台,国外也没有相关规范可供参考,因此,研究适合生物质电厂除灰系统的输送方式,对生物质电厂的设计规范制定有重要指导意义。下面以某生物质电厂为例,探讨生物质电厂除灰系统输送方式的选择。

  某生物质电厂的设计燃料为秸秆,校核燃料为稻壳,即以燃烧秸秆为主,当秸杆供给不足时,掺烧稻壳。秸杆与稻壳的掺烧质量比为2∶1。电厂安装1台25MW抽汽式汽轮发电机组,配130t/h燃烧生物质循环流化床锅炉。锅炉烟气通过布袋除尘器除尘,除尘效率为99.9%。

  除灰系统设计了两套方案:方案一为正压浓相输送系统,即使用压缩空气作为动力,通过仓泵将除尘器收集的飞灰输送至灰库储存;方案二为正压稀相输送系统,即使用罗茨风机为动力源,通过连续气力料封泵将除尘器收集的飞灰输送至灰库储存。两套方案的系统出力均为4t/h,为燃用设计燃料排灰量的1.7倍。

  正压浓相气力输送方案采用压缩空气将干灰输送到灰库内贮存。输送系统采用空压机配合正压输送泵气力输灰的方案。除尘器灰斗的排灰进入灰斗下的输灰泵后,用压缩空气将灰送到灰库。系统设灰库1座,灰库直径8m,灰库有效容量320m³,可贮存1×130t/h锅炉燃用设计燃料满负荷运行时约24h排灰量。灰库下设两个卸灰口,一路接干灰散装机装罐式运灰车外运。另一路接打包机,打包后外运或堆存于临时灰场。灰库库顶设有排除库中空气的布袋除尘器及保护灰库结构安全的压力真空释放阀,设有高、低料位计、连续料位计及检修起吊设施。为了保证灰库下灰流畅,系统设灰库气化风机和空气加热器供灰库气化用气。

  正压稀相输送方案采用罗茨风机将干灰通过气力输送泵输送到灰库内贮存。输送系统采用罗茨风机配合连续气力料封泵的气力输灰方案。除尘器灰斗的排灰进入灰斗下的气力输送泵后,用罗茨风机将灰吹送到灰库。该方案的灰库设计与方案一一致。

  方案一正压浓相输送系统是目前最为常见的除灰系统方案,它有以下特点:

  (1)不受气候条件影响,技术成熟,运行安全可靠。由于输送用压缩空气经过过滤处理,其中所含水分及油分很低,因此不会出现飞灰吸湿凝结导致堵管的现象。

  (2)运行经验丰富。国内大部分新建电厂已投入运行的正压浓相输灰系统均运行正常,积累了丰富的运行经验可供参考。

  (3)仓泵是间歇输灰,系统阀门较多,维护费用较高,控制系统复杂。

  方案二与方案一相比,区别是输灰用气和输灰设备不同。输送飞灰的动力来源由空压机产生的压缩空气改为罗茨风机产生的流动气流,还有把仓泵换成了连续气力料封泵。它有以下特点:

  ①系统运行稳定性受气候条件影响。由于罗茨风机产生的输送用气没有经过过滤处理,当空气潮湿时,输送用气中含水量高,容易造成飞灰吸湿凝结从而导致堵管;

  ②运行经验不足。国内电厂已投入运行的正压稀相输灰系统较少,可供参考的运行经验不足;

  ③设备简单,主要设备只有罗茨风机和气力输送泵,因此减少设备投资和安装、建筑费用。连续气力料封泵是连续输灰,系统阀门较少,控制及维护简单。

  由于两方案在灰库方面的设计是一致的,下面只需对输送系统和动力系统进行对比。方案二与方案一相比,方案二“主要设备及材料费用”和“建筑工程费”大幅降低。这是由于二者的动力系统不同造成的。方案一中压缩空气制取及过滤系统所涉及的设备较多,控制复杂,因此设备投资及相应的控制系统费用较高。方案一需要配套建设专门的空压机房,而方案二中罗茨风机可安装在除尘器下,无需为其配套专门的建筑,所以方案二无“建筑工程费”。

  正压浓相输送系统与正压稀相输送系统在技术性能方面相比,各有优缺点,下面从4个方面具体比较。

  (1)系统结构。方案一的输灰动力来源是压缩空气,系统出了配备空压机外,还要安装初级过滤器和精过滤器,以及多个储气罐。方案二的输灰动力来源是风机产生的流动气流,系统只需要配备2台罗茨风机。两者相比方案二的系统结构较为简单。

  (2)系统的输送能力。方案一适合大容量、长距离输送,而方案二的输送距离较短,一般控制在500m之内。由于输送用压缩空气气压较大(0.6~0.8MPa),因此长距离输送时不易堵管。而罗茨风机出口风压较小(<0.1MPa),因此长距离输送时容易堵管。2012年7月20日在北京举行的《火力发电厂除灰系统研讨会》上,以华北电力设计院蒋学典为首的专家团一致认为,为保证正压稀相输送系统运行安全温度,输送距离应控制在500m以内,以300m以内为最佳。

  (3)系统的安全可靠性。方案一与方案二相比,最大的优势就是系统安全可靠,这在实际运行中得到证实。由于方案二采用罗茨风机产生的流动气流作为气源,气源没有经过过滤处理,含有较多的水分。干灰的吸水性很强,一旦气源中的水分过高(如阴雨天空气湿度大时)就会导致干灰吸水凝结,直至发生堵管现象,严重影响系统的安全运行。此外,罗茨风机在高真空的工况下,叶片间隙漏风加剧,使实际输送空气量下降,也容易导致堵管。而方案一的压缩空气经过过滤处理后品质较高,所含水分较少,而且输送空气量稳定,因此一般不会发生堵管事故,系统的安全可靠性较高。

  (4)运行及维护。方案一的仓泵是间歇输送,需要频繁地切换阀门,对阀门的磨损较严重,运行维护费用较高。方案二的连续气力射流泵是连续输送,无阀门,因此运行维护费用较低。方案一的控制系统比较复杂,方案二的控制系统简单,便于操作。

  生物质电厂灰量较大且除尘器与灰库距离较远时,首选正压浓相输送系统。实际运行证明,正压浓相输送系统适合大灰量长距离输送,运行工况良好。如采用正压稀相输送系统在距离过长特别是空气湿度较大的情况下,容易发生堵管事故。生物质电厂灰量较小,尤其是除尘器与灰库距离较近(不超过500m)时,从降低成本角度考虑,可以选择正压稀相输送系统。与正压浓相输送系统相比,采用正压稀相输送系统可降低40%的一次建设成本。生物质电厂采用正压稀相输送系统时,一定要考虑堵管问题,在布置输灰管道时最好直线布置,无法直线布置时也应尽量避免弯头集中。