（中国联合工程公司 杭州 310052）
摘要：气力除灰系统就是燃煤电厂飞灰处理的关键，也是飞灰在综合利用过程中最容易出现故障、漏灰、灰尘飞扬的地方，故选择一套合适的除灰系统工艺尤为重要。本文通过分析比较国内火力发电厂常用的几种气力除灰技术，为飞灰处理提供一些参考意见。
关键词：气力输送；正压；低正压；负压；双套管；悬浮；速度；气灰比
1前言
燃煤电厂每年排出大量灰渣，如果灰渣处置不当，对环境影响极差。环保部门近期也“重拳出击”，对火电企业提出“超净排放”、“近零排放”等排放标准。为此，因地制宜，合理利用，化害为利是灰渣治理的根本方针。气力除灰系统就是燃煤电厂飞灰处理的关键，也是飞灰在综合利用过程中最容易出现故障、漏灰、灰尘飞扬的地方，故选择一套合适的除灰系统工艺尤为重要。
气力输送技术自上世纪80年代在国内逐步推广，目前国内燃煤电厂飞灰基本上都采用气力输送系统，积累了较多的经验，但气力输送技术也各种各样，气力输送厂家也是雨后春笋，参差不齐。采用什么样的气力除灰系统工艺及设备，需要分析总结之前的经验，并选择较先进的工艺来服务今后的生产。
2气力输送理论
在输送管道中，粉体颗粒的运动状态随着气流速度与灰气比的不同，有显著变化。气流速度越大，颗粒在气流中的悬浮分布越均匀，气流速度越小，颗粒则越容易接近管底，形成停滞流，直至堵塞管道，粉体颗粒在输送管中运动状况一般可分为六种类型。
1）均匀悬浮流：当输送气流速度较高，灰气比很低时，粉粒基本上以接近于均匀分布的状态在输送管气流中悬浮输送。
2）管底流：当输送气流速度减小时，在水平管中颗粒向管底聚集，越接近管底，分布越密，但尚未出现停滞，颗粒一面作不规则的旋转，碰撞，一面被输送走。
3）疏密流：当输送气流速度再降低或灰气比进一步增大时，则会出现的疏密流，这是粉体悬浮输送的极限状态.此时，气流压力出现脉动现象，密集部分的下部气流速度小，上部气流速度大，整体呈现边旋转边前进的状态，也有一部分颗粒在管底滑动，但尚未停滞。
以上三种运动状态，总体说还都属于悬浮输送状态。
4）集团流：当疏密流的气流速度再降低，则密集部分进一步增大，其速度也降低，大部分颗粒失去悬浮能力而开始在管底滑动，形成颗粒群堆积的集团流，粗大颗粒透气性好，容易形成集团流。由于在管道中堆积颗粒占据了有效流通面积，所以，这部分颗粒间隙处气流速度增大，因而在下一瞬间又把堆积的颗粒吹走。如此堆积，吹走交替进行，呈现不稳定的输送状态，压力也相应地产生脉动。集团流只是在气流速度较小的水平管和倾斜管中产生，在垂直管中，颗粒所需要的浮力，已由气流的压力损失补偿了，所以不存在集团流。因此，在水平管段产生的集团流，运动到垂直管中时，便被分解成疏密流。
5）部分流：就是后面所说的栓塞流上部被吹走后的过渡现象所形成的流动状态。在粉体的实际输送过程中，经常出现栓塞流与部分流的相互交替，循环往复的现象。另一方面就是气流速度过小或管径过大时，出现部分流，气流在上部流动，带动堆积层表面上的颗粒，堆积层本身作沙丘移动似的流动。
6）栓塞流或叫栓状流：堆积的物料充满了一段管路，粉煤灰等一类的不容易悬浮的粉料，容易形成栓状流，栓状流的输送是靠料栓前后压差的推动。与悬浮输送相比，在力的作用方式和管壁的摩擦上，都存在原则性区别，即悬浮流为气动力输送，栓状流为压差输送。
3工艺系统介绍
依据输送压力的不同，将气力除灰方式分为正压系统和负压系统两大类。正压系统又可分为正压气力输送系统、双套管气力输送系统、低正压气力输送系统。
3.1正压气力输送系统
正压气力除灰系统是以压缩空气作为输送介质，将干灰输送到灰库或其他指定的地方，由于它具有输送距离远、输送量大，系统设备少的特点，广泛用于我国的燃煤电厂。
正压气力除灰主要由供料、气源和集料设备，以及管道控制系统组成。在输送过程中，输送压缩空气与粉体物料沿着输送管道在有规律的间歇中被强制混合，从而使沉积流保持高度的通风状态，粉体物料在输送管道底部以绳状流进行流化输送。由于悬浮浓相输送所携带的颗粒在输送管道上部运动具有动量，它所产生的推动力仍作用于被输送的底部沉积流物料。
3.2双套管气力输送系统
双套管浓相输送系统能在通常的运行条件下对大物料团自动地疏松，不会出现其它飞灰输送系统中常见的堵管现象。其特点为在浓相输送管内安装了内套管。内套管内每隔一段距离都有特别设计的斜口，每个斜口中央竖有开孔的圆片。流入内套管的输送空气在开孔的圆片作用下，在输送管内尽可能大地产生紊流，使物料和空气连续地充分地流化、混合，便于输送。若物料输送时在输送管内某段形成了物料堆，局部压阻增加，产生局部高气压。高气压使更多的空气旁路流入内套管，在物料堆前后内管开口处，形成更强的紊流，从而疏松堆积的物料堆，消处堵塞。因此，与其它系统相比，双套管浓相输送系统可以在较低的物料输送速度，较低的输送空气压力，较高的灰气比工况下工作。尤其在大灰量、长距离的输送项目中，它的优势更为突出。由于双套管对水平管堵灰的吹扫作用特别明显，因此双套管系统适用远距离输送，一般输送距离可达2000米，最大甚至于可达3000米。
3.3低正压气力输送系统
低正压输送系统主要利用压缩后的气体在压力变化过程中的体积变化和气流压差变化所产生的动压（或静压）将物料沿管道输送至贮存库，该系统属稀相定期运行的系统。它的压力较正压输送系统偏低，低正压气力输送系统的输送风压一般不大于0.2MPa，各电厂实际运行最高压力约0.1MPa，输送原理与正压输送系统基本相似，故命名为低正压输送系统。
3.4负压气力输送系统
负压气力输送系统一般用负压风机作动力源，将管路及罐式仓抽成一定的真空状态，从而产生系统负压，将在受料器处与空气均匀混合的粉粒状物料通过管道抽送至贮料装置。负压促成进风口在大气压的作用下形成物料粉粒料与气体的两相流，经输送管道输入旋风分离器。两相流在旋风分离器内由于离心力及重力作用下，使大部分物料与气体分离。少量的物料与气体进入除尘器，通过滤袋作用使粉料与气体分离，气体排入大气。此系统主要用于燃煤电厂的灰处理系统，又称负压气力除灰系统，为国外引进技术，其系统设计技术已为国内除灰系统设计人员完全掌握。
4除灰工艺比较
4.1主要设计参数比较
5.结论
气力除灰系统的选择应根据输送距离、灰量、灰的特性、除尘器型式和布置情况以及综合利用条件等确定。具体适用范围详见“4.2主要技术特点比较”。
根据各种除灰系统主要参数和技术特点可知，负压气力输送系统和低正压气力输送系统存在严重的磨损问题和易堵管现象，近年来此两种气力输送系统在电站气力除灰行业应用的非常少，有逐步被正压气力输送系统和双套管气力输送系统淘汰的趋势，故本文推荐火力发电厂采用正压气力输送系统和双套管气力输送系统进行飞灰处理。
论文作者:黄华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
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