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6×29MW燃煤粉热水锅炉气力输送送粉系统

文章出处:厚德机械 人气: 发表时间:2016-05-24

  由煤炭科学技术研究院自主研发的高效煤粉工业锅炉系统目前已在全国20多个省、市推广应用500余套。系统的烟尘净化工艺采用袋式除尘器,排放量仅约为20mg/m³,各个除尘器收集的灰经过底部的仓泵输送至储灰塔(简称仓泵输灰),定期集中密闭外运再利用。在一个6台29MW燃煤粉热水锅炉房项目中,用户提出了采用料封泵和高压风机(罗茨风机)向灰塔输送粉煤灰的工艺方式(简称风机输灰)。本文中从设备投资和运行电耗方面针对仓泵输灰系统和料封泵输送系统2种粉体气力输送系统进行技术及经济对比,以选择一种更优的工艺方案。

  仓泵输送属于密相输送,料封泵输送属于稀相输送。6台29MW燃煤粉热水锅炉房相关技术数据如下:

  1)锅炉运行按满负荷计算,按煤粉燃料热值和锅炉热效率折算,生产1t蒸汽的煤粉消耗量为110kg,单台锅炉总煤粉消耗量为4557kg/h,按煤粉灰分质量分数为20%计算,单台锅炉灰量为911kg/h(残碳及炉膛底部出灰因素相互抵消);

  2)箱式脉冲除尘器为单出灰口;

  3)粉煤灰真密度为2000kg/m³;

  4)粉煤灰流化堆积密度为300kg/m³;

  5)由3)和4)计算得堆积粉煤灰颗粒充满度为15%;

  6)一般仓泵运行压力为0.2MPa,充气时间为12s。

  仓泵输送设计每台除尘器落灰口接1台仓泵,共计6台,选择单台仓泵容积为0.6m³,如果满罐发送,则单台进行如下计算:单次送灰质量为180kg,单次耗气体积为1.02m³(常态),按照每次至灰塔输灰过程耗时2min计,每小时送灰次数为5,压缩空气平均消耗量为0.085m³/min,压缩空气峰值用气量为5.1m³/min,缓冲罐容积取为3m³,缓冲罐充气时间为10min,总充气体积为24m³(常态),因此空气压缩机气量为2.4m³/min,适合的空气压缩机功率为15kW,输送总灰量为5466kg/h,按照浓(密)相输送取输送固气质量比(简称固气比)为20:1,则需要总输送气量为273.3m³/h,输送气流速度选为6m/s,则输送管直径取为133mm。

  料封泵输送选型计算步骤:单台锁风回转阀最大卸灰量为911kg/h,转速为24r/min,则阀芯总容积为3L,电机功率为0.75kW。料封泵喉部设计气速为50m/s,输送总灰量为5466kg/h,按照稀相输送取输送固气比为2:1,则需要总输送气量为2733m³/h。输送气速选为25m/s,则输送管径取为219mm。估测直管段长度为200m,5个曲率半径为管直径10倍的弯头等效长度共约为30m,计算得管路总阻力损失为16.0kPa,每个料封泵压力损失按照5kPa估算,6个共30kPa,则系统总阻力为46kPa。罗茨风机风量为47.6m³/min,全压为60kPa,适合的设备功率为75W。

  仓泵输灰具有以下特点:1)属密相输送形式,高压为100~600kPa,一般气速为2~8m/s,固气比大于15,气速低,磨损小,固气比相对较大,输送效率高;2)间歇输送,输送稳定,输送距离远;3)输灰管管径小,安装方便。料封泵输灰具有以下特点:1)属稀相输送形式,低压为20~100kPa,一般气速为15~30m/s,固气比小于10,气速高,磨损较大,固气比小,输送效率相对较低;2)连续输送,输送较稳定,输送距离中等;3)输灰管管径大,但是压力等级低。

  1)设备初投资对比。仓泵输灰设备初投资约为56.4万元,而料封泵输灰设备初投资约为23.18万元,因此,仓泵输灰比料封泵输灰设备初投资多33.22万元。

  2)运行费用对比。运行费用主要为电费,其他还包括维修维护费用。按照项目地冬季供暖惯例,年采暖季总时长为150d,可折算为3600h;锅炉按照70%时长满负荷运行(30%时长停炉),即每年实际有效运行时长为2520h。仓泵输灰主要用电设备为空气压缩机和干燥机,总功率为17.5kW。由于仓泵启停与锅炉启停一一对应,因此以每年有效运行时长计算耗电量为44100kW·h.按电价为0.6元/kW·h计算,每年的运行电费为2.646万元。料封泵输灰主要用电设备为罗茨风机和锁风阀,总功率分别为75、4.5kW,罗茨风机为常开设备,锁风阀与锅炉启停状态一致,因此每年耗电量为75kW×3600h+45kWx2520h=281340kW·h.按电价为0.6元/(kW·h)计算,每年运行电费为16.8804万元。由此可知,仓泵输灰较风机输灰每年可节省电费14.2万元。仓泵在正常使用过程中维护费用较少,主要是空气压缩机的维护,包含冷却油、滤芯等,正常工作5000h后应进行保养,除此之外输灰管的弯头较易磨损,2~3个采暖季可能需要更换,但是价值较低。罗茨风机作为容积式风机与螺杆式空压机类似,同样需要定期更换冷却油和空滤。实际运行中其他费用相差不大,因此本文中的运行费用仅考虑电费。如果按静态回收简单计算,则多出部分的投资可在2.34a收回。

  3)其他问题。实践表明,无论是仓泵还是料封泵输灰方式,在设计和使用过程中也存在一些问题。如多台仓泵的系统设计中应充分考虑缓冲罐的作用,以降低对空气压缩机的能力要求,减少投资;同时,运行过程中应合理调整发送时间,用最少的气送最多的灰,保证输送的高效经济。在多个出灰口的料封泵输灰系统中,由于需要锁风阀,且设备连续运转,因此电机设备数量较多,故障点增多。

  仓泵输灰比风机输灰投资大,但是运行费用低,并且仓泵输灰稳定性更高,输送距离更远,设备维护维修成本低,超出投资部分按静态回收计算2.34a即可收回:如果项目为生产用蒸汽项目,则年运行时间更长,经济性更优。综合考虑,仓泵输灰方案较优。