粉煤灰远距离无污染输送技术

1、粉煤灰远距离无污染输送技术PollufiEneEoiiDistanee Deliver fSAdogy李向阳，李新生，陈志高（国电电力建设研究所北京100055 ）摘要摘要:要实现粉煤灰的综合利用,首先需要将粉煤灰从产出源或储藏源安全可靠地输送至粉煤灰的综合利用场所或用 因此粉煤灰的输送技术亦是粉煤灰综合利用技术的重要环节和步骤之一。伴随着粉煤灰综合利用技术的发展 际生产中也出现了各式各样的粉煤灰输送系统。近年来，随着国家节水和环保要求的日益严格，出现了越来越: 粉煤灰远距离无污染输送技术的需求。例如在电力系统，由于干灰的综合利用用户（如砖厂等）离粉煤灰的产I 电厂一般较远，采用常规的粉煤灰输

2、送技术已比较困难，因此如何有效的将粉煤灰远距离安全可靠的输送至指; 点的粉煤灰输送技术越来越受到电厂和粉煤灰用户的关心。本文在对当前国内外各种粉煤灰输送技术分析和 的基础上，提出了实现粉煤灰长距离、无污染输送的两种技术措施:双套管气力输送技术和圆管式皮带输送系统 对这两种技术的技术特点、适用范围和实际应用情况等进行了分析介绍。研究和开发粉煤灰长距离无污染输壬 术,对促进我国粉煤灰综合利用事业的发展具有重要意义。关键词:粉煤灰；远距离无污染输送；双套管;圆管式皮带 中图分类号:TH48文献标识码:A1引言实现粉煤灰综合利用的前提,是需要将粉煤灰从 产出地或储存地输送到粉煤灰的综合利用场所，因此

3、粉煤灰输送系统是实现粉煤灰综合利用的基本前提。 在粉煤灰综合利用生产环节中，粉煤灰输送系统不仅 包括将粉煤灰从粉煤灰的产生源头（如燃煤锅炉的除 尘器、烟道集灰斗等）输送至粉煤灰综合利用场所的整 套输送系统,同时在粉煤灰综合利用生产线中,也可能 需要安装粉煤灰的输送系统，以实现粉煤灰的储存、分 选、输送或分配。因此可以说，粉煤灰输送技术同样也 是实现粉煤灰综合利用的关键技术之一。粉煤灰综合利用中的粉煤灰输送技术，按照粉煤 灰输送形式分类，大体上可分为湿式输送和干式输送 两大类。湿式输送亦即水力输送，是采用水等液态流 体作为输送介质，与粉煤灰混合成一定浓度实现液固 两相输送，这种粉煤灰的输送方式因

4、为系统简单，在我 国早期电力行业的除灰系统得到一些应用，随着近年 来国家对节水要求的日益严格,这种水力粉煤灰输送 方式已较少采用,但在粉煤灰漂珠分选等系统中还会 得到应用。近年来,随着国家节水、节能、环保和资源 综合再利用政策的提倡和推行，越来越多的电厂对燃 煤锅炉燃烧所产生的粉煤灰采用了干法输送技术。相 对于之前传统的水力除灰方式，干式除灰技术具有节 水、环保、可解决灰管的结垢和腐蚀问题、可保持干灰 活性从而有利于灰渣资源的综合再利用等众多优势， 因而在火电厂正得到越来越普遍的应用,本文也将重 点讨论干式粉煤灰输送技术。目前，火力发电厂所采用的大多数粉煤灰干式 送系统，其输送距离大都局限在1

5、000m以下。例 械式（埋刮板、螺旋输送机等）干灰输送技术,由于: 备本身性能及维护经济性等的限制，其最长单级, 距离大都在100m以下。普通的皮带输送机虽然， 距离可比较灵活，但因其属敞开式输送，如何实现 物料的封闭和无污染输送是其需要解决的问题。 广泛采用的气力输送方式中，空气斜槽、负压和脉 流等气力输灰方式，因受技术本身机理、设备规格: 场布置条件等的约束,其最远可输送距离一般在 300米以下。而微正压气锁阀、流态化仓泵和; 大多数的正压浓相系统等,其在实际工程中得到A 的最长输送距离也一般在1000米以下。随着近年来我国经济的快速发展和对环保要 日益严格，在实际生产中出现了越来越多的对

6、粉煤 远距离（大于1000m）和无污染（封闭）输送技术 求。因此,在实际的电厂除灰工程中,越来越多的 了对超长距离粉煤灰输送技术的市场需求。目前; 超长距离粉体输出送的技术处理，由于现有系统 术所限，大多是采用多级接力或系统串联的方式实 在现场条件受限或征地困难等情况下如何实现长 输送则比较困难，因此市场需要迫切需要一些远距 输送新技术的出现。为了解决上述问题和适应粉 综合利用市场的需要，本文在对粉煤灰输送技术进 研究和开发的基础上，提出了两种实现粉煤灰长距 无污染输送的新技术一套管粉煤灰长距离输:4/2004 粉煤灰 3对这两种新技术的原理和特征、试验测试和工程应用利Hamon公司的Flui

7、dstat双套管系统，在1000米输送40 40 COAL ASH CHINA 4/2004情况等做简要介绍。2双套管气双套管除灰技术是国外八十年代中期兴起的一项 正压浓相输灰技术，其主要特点是在输送管道上部装 设有一直径较小的内管，内管每隔一定的间距开设有 一特定的开口。当输送管道中某处发生物料堵塞时， 堵塞前方的输送压力增高而迫使输送气流进入内管， 进入内管的压缩气流从堵塞下游的开口以较高的速度 流出，从而对该处堵塞的物料产生扰动和吹通作用（图1），保证管内物料的正常输送。到现在为止,双套管气力输灰技术已被德国、意大 利等国的五十多个发电厂的除灰系统所采用，运行实 践证实这种除灰方式运行情

8、况良好，在系统可靠性和 技术先进性等方面与其它除灰方式相比具有明显的优 点，已被大型燃煤火力发电厂所接受。1992年，我国首次从德国MOeller公司引进双套管 型气力除灰系统,安装在浙江嘉兴电厂。近十年的运 行考核表明，该系统有以下明显特点，主要表现在输送 距离长、输送速度低、不堵管、出力大、输送浓度高、系 统能耗和磨损较小,是目前比较先进的气力除灰方式。作为国家电力公司在电厂除灰领域的技术支持单 位，从九十年代初期开始,国家电力公司电力建设研究 所就一直密切注意和跟踪双套管除灰技术的最新发 展。1999年12月，电力建设研究所承担了国家电力公 司双套管气力除灰系统试验研究重点科研项目，在

9、全国率先开始了对双套管技术的系统和专门研究。到 目前为止，电建所已完全掌握了双套管除灰系统的核 心技术和设计计算方法。2002年5月，国家电力公司 在北京主持召开了技术鉴定会,鉴定意见为：“本项研 究成果立足自主开发，适合国情，具有节水、节能、综合 利用及环保效果显著的特点，达到国际先进水平，具有 很大的推广使用价值”。同时，作为目前国内唯一一家全面掌握该项技术 的设计和制造单位，国电电力建设研究所也十分注意 双套管除灰技术的实际应用，到目前为止已承担或完 成了秦皇岛电厂2 X300MW机组、聊城电厂1 X600MW 机组、徐州电厂1 X135MW机组等20余家电厂的双套 管除灰系统的设计、设

10、备供货、安装和调试工作，其技 术先进性和运行可靠性已得到用户的一致认可。双套管紊流密相气力输送系统因其管道结构上的 特殊性，从输送机理上巧妙解决了输送过程的堵管问 距离时系统出力仍可达到100t/ h。德国Miller公司在 我国嘉兴电厂2 X300MW机组的双套管除灰系统，其 电除尘到灰库的几何距离为1100米，垂直爬高30米， 带有10个90度弯头，整套系统于1994年投运，至今 已安全运行了七、八年。此外，Moller公司正在为波兰 某电厂设计安装一套输送距离为2800米的双套管气 力除灰系统,系统设计为一级输送，出力30t/ h。双套 管气力输送系统适合于长距离输送、不易堵管等优点 正

11、得到越来越多实践的验证。图1双套管气力除灰系统管道示意图2. 1双套管长距离气力输送试验国电电力建设研究 所依托其在火电厂除灰渣领域雄厚的专业实力，近年来已在国内火电厂干灰输送技 术领域取得了领先地位。目前,针对粉煤灰综合利用 对干灰输送技术的新要求，国电电力建设研究所已将 其气力除灰技术研究和发展的重点定位在粉煤灰超长 距离气力输送技术的开发上，并且投入人力物力进行 了大量的试验和研究工作。2002年5月，国电电力建设研究所在其试验基地 建成了全国规模最大、输送距离最长的输送试验研究 中心，该中心拥有输送距离长达3500米的双套管气力 输送试验系统和输送距离长达600多米的脉冲栓流、 正压流

12、化仓泵和负压气力输达等目前集中主流的气力 输送试验系统，是国内目前试验距离最长的气力输送 试验基地。该套当量长度为3500米的双套管气力输 送试验系统，管道变径5次、垂直爬高15米，拥有3台 压力输送器和先进的温度、压力、流量等检测仪表和自 动控制系统,可为用户提供实际运行演示、委托试验和 现场实际运行试验等。该套双套管输送系统完全按照 1 ：1的工业性规模安装和运行，是目前世界上输送距 离最长的气力输送试验管线，迄今已成功运行半年。序号项目名称参数1输送距离3500 米2试验管线输DN100/ 125/ 150/ 200/ 2503送器数量输34送器容积空2. 6m35压机数量空26压机参数

13、灰0. 7Mpa ,20m3/ min7库容积15m3通过在试验台上进行的大量中长距离气力输送试 验，国电电力建设研究所已掌握了双套管系统适用于 长距离气力输送的基本原理和一些关键技术,为进行 双套管超长距离气力输送研究打下了一定的基础。在 试验过程中，国电电力建设研究通过对双套管进行超 长距离气力输送中出现的关键问题进行研究、分析和 试验的基础上，提出了管道变径扩容降速和中间增压 放气等概念，并进行了长距离气力输送时双套管管道 配置的变径设计计算方法和中间增压放气装置等关键 技术的研制和开发。目前，国电电力建设研究所已掌 握了输送距离4公里之内气力输送工业系统成熟的设 计和计算技术。2双套管

14、长距离气力输送技术的工程应用电建所 拥有一批高水平的气力输送专业科研和工程技术人员，是中国机械工程学会管道物料输送专委 会理事单位，在国内外气力输送领域具有一定的影响， 具备对超长距离气力输送进行设计和施工的理论水平 和工程经验。目前，国电电力建设研究所在长距离气 力输送技术的工业性应用方面已走在国际前沿。依靠 其专有的双套管技术和大型的气力输送试验研究中 心，目前已掌握了输送距离4公里左右气力输送工业 系统成熟的设计和系统设计或安装任务，积累了丰富 的双套管工程设计和调试经验。下面将国电电力建设 研究所在长距离粉煤灰气力输送技术的工程应用情况 举例作一简单介绍。江苏谏壁电厂1800m干灰输送

15、系统江苏谏壁电厂7 #10 #炉为300MW燃煤锅炉， 现有除灰系统为链式集中、CD大仓泵系统，2003年7 月，国电电力建设研究所承担了对其I电场干灰输送 系统改造工程，系统设计出力为48t/ h，输送距离为 1800m(当量长度)，该工程为目前国内输送距离最长 的干灰系统，目前已完成工程调试。同时,国电电力建设研究所目前正在为用户提供 若干个超长距离气力输送系统的前期初步技术设计方 案(表2)。序号用户名称输送距离输送出力1河北某电厂4公里80t/ h2四川某电厂3. 5公里52t/ h3江苏某电厂3公里80t/ h4一云南某电厂5公里200t/ h3圆管式皮带输送机管式皮带输送机是近二十

16、年来新兴的物料输送技 术，在众多行业被广泛采用，主要用于输送常温散装物 料，如煤、矿石、粮食、灰渣等散装物料。管式皮带输送 机是由呈六边形布置的辊子强制胶带裹成边缘互相搭 接成的圆管皮带来输送物料的一种新型带式 输送机 (图3)。该机相对于普通皮带机的主要优点有：(1)实现长距离、大容量的输送。最长的输送距离 可以达到5. 5公里，输送能力可同普通皮带机相当。可以不受环境、空间的限制，适用于各种复杂 地形，且设备爬坡输送能力大于普通皮带机。输送线 可以沿空间曲线输送灵活布置，因此可以使用一条圆 管带式输送机代替几条普通带式输送机，降低了工程 造价，减少了工程的维护费用。采用封闭式输送形式，无溢

17、出物料，对环境污 染小。运行安全,能耗低，皮带磨损小，设备备件要求 低，设备的整体运行成本小。设备支撑结构简单，不用设置中转点及初尘设 备,设备投资小,对于长距离物料的输送尤为有利。提高了输送机的倾角。物料被包在输送带中 输送,这样增加了物料与输送带内表面之间的相互磨 擦,因而可提高带式输送机的倾角,缩短了整机的长 度，降低了成本和基建费用。图2圆管式皮带输送机原理示意图圆管式皮带输送机系列产品适用于各种复杂地形 条件下输送密度为0250kg/ m的各种散装物料，采用 普通管状胶带工作环境温度的使用范围-2540 C; 对具有耐热、耐寒、防水、防腐、防暴、阻燃等条件要求， 工作环境温度的使用范

18、围-35 C+200 C。该产品 可广泛应用于电力、建材、化工、矿山、冶金、码头、港4/ 2004粉煤灰 413. 1圆管式皮带输送技术的应用圆管带式输送机虽 言，由于其结构上的特殊性，采用管式输送设备可以完 然问世才短短30多年时间，但全替代原有普通的输煤栈桥的作用，另外由于管式皮由于管式皮带设备能适用于远距离、无污染输送各种带设备较轻，电厂输煤系统的土建安装及支架的钢结 散装物料，因此该产品在电力、建材化工、矿山、冶金、构的成本费用都会大大降低，特别是在输送距离500 码头、港口、煤炭粮食等行业物料输送系统得到了广泛 米以上的工程项目，优势就更加明显。应用，目前全世界安装、在运行的圆管带式

19、输送设备就除了可实现远距离粉体物料输送外，圆管带式输输送灰渣系统（图3）。图3我国广东珠海电厂管式皮带输送灰渣系统超过了 3000条之多，有数十个专门从事圆管带式输送送机的另外一个重要特点，就是可以实现无污染的密 的公司，如南非的BATEMAN物料输送公司、德国闭输送。输送物料被包围在圆状胶带内输送，因此物 KOCH公司等，其中仅日本国内就有1000条以上的圆 料不会散落及飞扬；反之，物料也不会因刮风、下雨而 管带式输送设备在运行；我国从八十年代末期开始引 受外部环境的影响。这样即避免了因物料的撒落而污 进管式皮带技术，到目前为止我国已有10条左右的管染环境，也避免了外部环境对物料的污染，由此

20、产生的 式皮带设备。其中比较典型的为珠海电厂圆管式皮带 环保效益相当显著。同时，由于圆管带式输送机的胶 带被六只托辊强制卷成圆管状,无输送带跑偏的情况， 管带机可实现立体螺旋状弯曲布置，一条管状带式输 送机取代一个由多条普通胶带机组成的输送系统。可 节省土建（转运站）、设备投资（减少驱动装置数量），并 减少故障点及设备维护和运行费用；管状带式输送机 自带走廊和防止了雨水对物料的影响，因此在选用管 状带式输送机后可不再建栈桥，节省了栈桥费用；输送 带形成圆管状而增大了物料与胶带间的磨擦系数，输送灰渣系统（图3）。图3我国广东珠海电厂管式皮带输送灰渣系统目前国际上管式皮带输送工程最长的输送长度为机的输送长度，节省了空间位置和降低了设备成本，可 5.5公里（委内瑞拉）;最大输送圆管半径为850mm（日实现大倾角（提升）输送;管带机的上、下分支包裹形成 本），最大输送当量为6000t/ h （日本）。管式皮带