先导式输灰系统调研及方案比选分析

0 引言

针对延长石油武穴电厂气力输灰系统技术路线的选择问题，副总经理、中南电力设计院除灰主设于 2025 年3 月12 日至3 月13 日分别对国电青山热电有限公司及华电襄阳电厂二期工程改造项目进行了为期两天的实地调研，通过与电厂专工交流了解先导式输灰的具体运行情况并进行了总结。

1 国电青山热电厂工程概况

国电青山热电有限公司位于市的东北部青山重工业区，紧邻钢铁（集团）公司，厂址距武昌城区中心约18km。该项目是在拆除1～10 号机组的场地上规划建设4×300MW 级超临界供热机组建设规模2×300MW 级超临界供热机组于2012 年投产。

每台炉配2 台双室五电场静电除尘器，共20 个灰斗；每台锅炉省煤器灰斗数为4 个。除灰采用正压浓相气力输送系统。每台锅炉省煤器排灰量为1.675t/h；ESP 静电除尘器的排灰量31.752t/h。

该工程每台炉设置一套正压浓相气力输灰系统，每套除灰系统的总出力按校核煤种灰量120% ，即62t/h，该系统由气力除灰厂家克莱德贝尔格曼华通物料输送有限公司设计并供货[1]。

电除尘器一电场灰斗下分别安装一台容积为 2m3 流态化仓泵，电除尘器二电场灰斗下分别安装一台容积为 1.5m3 的流态化仓泵，电除尘器三电场灰斗下分别安装一台容积为 0.5m的流态化仓泵，电除尘器四、五电场灰斗下分别安装一台容积为 0.35m3 的流态化仓泵。每台炉一电场共用一根 Ф219×8 的管道输灰，飞灰输送到原灰库或粗灰库储存，通过库顶切换阀切换；二电场共用一根 Ф194×8 的管道输灰，飞灰输送到原灰库或粗灰库储存，通过库顶切换阀切换；三、四、五电场共用一根输送管道，管径为 Φ168×8 ，每炉共3 根灰管送到灰库，设计耗气量为 2×36=72 Nm3/min。

该项目除灰系统后期由山东创星电力辅机设备有限公司改造，仅对一电场切除原流态化仓泵的流化管道及排堵管道，在输灰管线上增设一根Ф89×4 的伴气管及先导式输灰阀，通过阀门进行自动补气调节，仓泵下方阀门约1.5 米间隔设一个，其余管线约3m 设置一个。

经电厂专工反映，该改造完成后灰气比约为 38：1，每套系统节气约 50%，目前输灰运行平稳，灰管道、弯头、阀门磨损大大降低，更换频次减少，先导阀、输灰弯头、输灰管至今未更换；输灰管磨损穿孔漏灰大幅度减少；输灰系统基本无堵灰现象；日常检修维护量大幅减少，日常清理压缩空气滤网即可。

2 华电襄阳电厂二期工程概况

襄阳电厂厂址位于襄阳市南端，地属襄阳县欧庙镇曹湾乡贺店村，距襄阳市中心约12 公里。电厂二期工程建设规模为2×600MW 超临界机组，于2006 年投产。每台锅炉配备 2 台双室五电场静电除尘器。每个电场 4×2 个灰斗，灰量为锅炉总灰渣量的85%。每台锅炉设有省煤器灰斗6 个，灰量按锅炉总灰渣量的 5% 考虑。

每台锅炉省煤器排灰量为 4.433t/h；ESP 静电除尘器的排灰量 75.329t/h。

二期工程为5、6 号机组，除灰系统采用正压浓相气力输送系统，出力按120t/h 设计，由气力除灰厂家克莱德贝尔格曼华通物料输送有限公司设计并供货。在静电除尘器及省煤器每个灰斗下，分别安装1 台输送器，一电场输送器的容积为3.0m3，二电场输送器的容积为2.0m3，三电场输送器的容积为 0.75m3 ，四电场输送器的容积为 0.75m3，五电场输送器的容积为0.75m3，省煤器输送器的容积为0.75m3。除尘器一电场AB 侧每四个灰斗设一根DN200 的灰管，除尘器二电场 AB 侧每四个灰斗设一根 DN175 的灰管，三、四、五电场 AB 每四个灰斗侧先串联后并联一根 DN100，省煤器左右侧每 3 个灰斗设一根 DN100 的灰管。每台炉 8 根灰管。

该气力除灰系统后期由山东创星电力辅机设备有限公司完成改造：对所有电场灰管采用先导式输灰改造，切除原流态化仓泵的流化管道及排堵管道，利用原灰管一电场 AB 侧 8 个灰斗共用一根灰管，二电场 AB 侧 8 个灰斗与三四五电场灰管并联共用一根灰管，省煤器电厂后来改为采用机械方式处理，未参与先导式改造，输灰母管由原来 8 根改为 2 根至灰库。在各输灰管线上增设一根Ф89x4 的伴气管及先导式输灰阀，通过先导阀进行自动补气调节，仓泵下方阀门约1.5 米间隔设一个，其余管线约3m 设置一个。

经电厂专工反映，改造完成后灰气比约为33：1，每套系统节气约 40～50% ，一电场每小时输灰约 7～8 次，运行压力约 0.4～0.5MPa，运维费用降低，目前输灰系统运行平稳，输灰管道、弯头、阀门磨损降低，更换频次减少，先导阀、输灰弯头、输灰管至今未更换，输灰管磨损穿孔漏灰大幅度减少，日常检修维护量减少，主要是日常清理压缩空气滤网。由于该空压机后处理压缩空气含水量过高，灰斗流化效果较差，灰斗时有堵灰现象。

3 先导式输灰原理

先导式输灰是一种正压浓相气力输送新技术，主要有先导阀安装于输灰管道上，通过其自身的机械智能控制，来完成对输灰系统的自动清堵功能，同时由于先导系统的使用，促使气源压力由常规的 0.5MPa 压力降低至0.2～0.25MPa，系统节省压缩空气的用量。

先导阀也叫低压输送阀或自动成栓阀，是先导式输送系统的主要设备，它是智能型的全机械产品，无电控元件，动作准确使用寿命长（8～10 年），无易损件，每隔一定距离安装在输灰管道上，可以智能感知输灰管道内的压力，当达到设定值时可以智能开启、关闭，无须程序控制，每个先导阀都可以自主工作。系统只保留一个主进气，仓泵内满料让仓泵迅速升压，以启动栓塞系统工作。栓塞系统被启动后，系统触发，永远启动介质流动方向的一个栓塞阀自动启动。布置在输灰管道上的栓塞阀开启压力各不相同，根据输送现场情况进行调节，当介质输送到一定距离时会产生堵管情况，此时安装在管道上的先导阀会自动检测输灰管内的压力，当管道内的压力达到先导阀开启的压力时，阀门会自动打开向管道内进气，管道内的介质受到进气的扰动，会自动疏松，此点的堵管现象消除，阀门自动关闭，管道内的介质继续向前运动。先导式输灰的主要技术特点：

（1）实现满泵、满管输送，灰气比30～35，加装流量计，减少输灰频次，能耗低。（2）低压输送，无压开启出料阀，再开启进气阀，低压、低速输送，流速低至 6～8m/s ，最高不超过10m/s，流速降低、磨损小延长管道、阀门使用寿命。

（3）介质形成若干单元、以流化态进行输送、没有吹扫过程，先导阀整个判断过程和动作过程机械式，不需要任何电控原件，不堵塞。（4）系统配置简单，没有繁琐的控制、电气、仪表，仓泵只有主进气一个进气点。 所有的仓泵均不需要流化、 一次气、 二次气， 减少的系统的故障点、 控制点[2]。

4 三种气力输送方案对比

4.1 输送方案描述

武穴电厂建设 2X660MW 超超临界燃煤发电机组，每台炉配 2 台双室五电场静电除尘器，拟采用正压浓相气力输灰系统进行方案设计。每台炉系统出力不低于燃用设计煤种排灰量的 150%及校核煤种的 120% ，即 80t/h，输送距离约 550m。 电除尘器及省煤器每个灰斗下安装 1 台仓泵作为气力输送设备。针对目前主流的气力输送系统先导式低压节能栓塞输送方式（方案一）、双套管气力输送方式（方案二）及单管气力输送方式（方案三）三种气力输送方案进行技术论证和经济比较。三种方案的设备及管路配置如下表：

4.2 技术经济比较

4.3 方案比较结论

针对本项目输送物料特性及输送距离，低压节能气力输送、双套管气力输送及单管气力输送方式系统出力均能满足设计要求。经比较，方案一（先导式低压节能栓塞输灰技术）初投资最高，但年运行费用最低，105 万元/年（相比方案二节省运行费 113.2 万元/年、相比方案三节省 117 万元/年），约 4 年回收成本，综合性价比最高。延长石油武穴电厂因 EPC 合同以及项目概算等原因，最终选择了方案三常规的单管气力输送方案。

5 结 语

先导式输灰为正压气力输灰，由于其输送流速较低，因此其输送压力及耗气量也较低、对管道弯头的磨损也较少，在技术上自有其优势，从社会效益上看，先导式输灰其管道弯头更换频次降低可以解放运维的劳动力，也避免因为电厂灰管泄漏引起的环保问题。另外，先导式输灰对于煤种变化较大，或距离较长，用常规方案灰气比较高的项目才有明显优势。另一方面由于先导式输送的关键是先导阀，目前是少数几个厂家独有的技术，导致投资费用较高，其业绩也以改造为主，新建电厂推广较少。但随着各输灰厂家激烈竞争和技术普及，技术壁垒会被打破，投资费用日后必会有所下降，先导式输灰较传统的输灰方案其项目初投资的差价会越来越小。

参考文献：

[1]大中型火力发电厂设计规范（GB50660-2011）

[2] 火力发电厂除灰设计技术规程（DL/T 5142-2012）.