粉煤灰远距离无污染输送技术

应用技术
粉煤灰远距离无污染输送技术
Pollution 2Free Long 2Distance Deliver Technology of Fly Ash
李向阳 ,李新生 ,陈志高 ( 国电电力建设研究所 100055)
北京 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户 ,
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 ,实 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 ,出现了越来越多对 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) 离粉煤灰的产出地 电厂一般较远 ,采用常规的粉煤灰输送技术已比较困难 ,因此如何有效的将粉煤灰远距离安全可靠的输送至指定地 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比较 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 ,并 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送技 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 : T H48
1 引言
文献标识码 :A
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输 送系统 ,其输送距离大都局限在 1000m 以下 。

例如机
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
粉煤灰输送系统是实现粉煤灰综合利用的基本前提 。

械式 (埋刮板 、螺旋输送机等) 干灰输送技术 ,由于受设
备本身性能及维护经济性等的限制 ,其最长单级输送
距离大都在 100m 以下 。

普通的皮带输送机虽然输送
距离可比较灵活 ,但因其属敞开式输送 ,如何实现粉体
物料的封闭和无污染输送是其需要解决的问题 。

在较
广泛采用的气力输送方式中 ,空气斜槽 、负压和脉冲栓
流等气力输灰方式 ,因受技术本身机理 、设备规格或现
场布置条件等的约束 , 其最远可输送距离一般在 200
～300 米以下 。

而微正压气锁阀 、流态化仓泵和其它
大多数的正压浓相系统等 ,其在实际工程中得到应用
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求的
日益严格 ,在实际生产中出现了越来越多的对粉煤灰 远距离 ( 大 于 1000m ) 和 无 污 染 ( 封 闭) 输 送 技 术 的 需 求 。

因此 ,在实际的电厂除灰工程中 ,越来越多的出现
了对超长距离粉煤灰输送技术的市场需求 。

目前对于 超长距离粉体输出送的技术处理 ,由于现有系统的技 术所限 ,大多是采用多级接力或系统串联的方式实现 , 在现场条件受限或征地困难等情况下如何实现长距离 输送则比较困难 ,因此市场需要迫切需要一些远距离 输送新技术的出现 。

为了解决上述问题和适应粉煤灰 综合利用市场的需要 ,本文在对粉煤灰输送技术进行
研究和开发的基础上 ,提出了两种实现粉煤灰长距离 、
无污染输送的新技术 —
——双套管粉煤灰长距离输送技 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 4/ 2004 粉煤灰
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术和圆管式皮带粉体物料环保输送技术。

下面本文将对这两种新技术的原理和特征、试验测试和工程应用情况等做简要介绍。

2 双套管气力输送技术
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M oeller 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 ×300MW 机组、聊城电厂1 ×600MW 机组、徐州电厂1 ×135MW 机组等20 余家电厂的双套管除灰系统的设计、设备供货、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题,因而被公认为是最适合长距离输送的系统。

意大利Ham on 公司的Fluidstat 双套管系统,在1000 米输送距离时系统出力仍可达到100t/ h 。

德国M oller 公司在我国嘉兴电厂2 ×300MW 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,M oller 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。

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表1 双套管长距离气力输送试验系统参数表2 电建所提供的长距离输送方案
序号项目名称参数序号用户名称输送距离输送出力
1 2 3 河北某电厂
四川某电厂
江苏某电厂
4 公里
3. 5 公里
3 公里
5 公里
80t/ h
52t/ h
80t/ h
200t/ h
1 2 3 4 5 6 7
输送距离
试验管线输
送器数量输
送器容积空
压机数量空
压机参数灰
库容积
3500 米
DN100/ 125/ 150/ 200/ 250
3
2. 6m3
2
0. 7M pa ,20m3 / min
15m3
4 云南某电厂
3 圆管式皮带输送机
管式皮带输送机是近二十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。

(2) 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。

(3) 采用封闭式输送形式,无溢出物料,对环境污
染小。

(4) 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。

(5) 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。

(6) 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。

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 . 2 双套管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、C D 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) 。

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0～250kg/ 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- 25～40 ℃; 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围- 35 ℃～+ 200 ℃。

该产品可广泛应用于电力、建材、化工、矿山、冶金、码头、港
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口 、煤炭粮食等行业物料输送系统 。

3 . 1 圆管式皮带输送技术的应用 圆管带式输送机虽
然问世才短短 30 多年时间 ,但
由于管式皮带设备能适用于远距离 、无污染输送各种 节省了多个中转站的建设费用 ; 对于电厂输煤系统而 言 ,由于其结构上的特殊性 ,采用管式输送设备可以完
全替代原有普通的输煤栈桥的作用 ,另外由于管式皮
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 米以上的工程项目 ,优势就更加明显 。

除了可实现远距离粉体物料输送外 ,圆管带式输
送机的另外一个重要特点 ,就是可以实现无污染的密 闭输送 。

输送物料被包围在圆状胶带内输送 ,因此物 料不会散落及飞扬 ; 反之 ,物料也不会因刮风 、下雨而 受外部环境的影响 。

这样即避免了因物料的撒落而污 染环境 ,也避免了外部环境对物料的污染 ,由此产生的 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 ,故
管状带式输送机的输送倾角可达 30 度 ,可减少了胶带
机的输送长度 ,节省了空间位置和降低了设备成本 ,可
实现大倾角 (提升) 输送 ;管带机的上 、
下分支包裹形成 圆管形 ,故可用下分支反向输送与上分支不同的物料 ;
由于输送带形成管状 ,桁架宽度较相同输送量的普通 带式输送机栈桥窄 ,可减少占地和费用 。

因此在粉煤 灰输送系统中 ,同普通带式输送机相比 ,圆管带式输送
机不仅可以实现粉煤灰的远距离无污染物料输送 ,而 且系统经济性也相当明显 。

4 结论 双套管长距离粉煤灰气力输送技术和圆管带式输
送机物料无污染输送技术 ,均属近年来兴起的粉煤灰 输送新技术 ,都可以实现粉煤灰的远距离无污染输送 , 解决了当前粉煤灰利用技术中粉煤灰长距离输送和环
保无泄漏的问题 。

作为粉煤灰综合利用技术中的重要 环节之一 ,研制和开发新型的粉煤灰远距离无污染输 送新技术 ,对于推进粉煤灰综合利用事业的发展和技 术进步具有重要意义 。

码头 、港口 、煤炭粮食等行业物料输送系统得到了广泛 应用 ,目前全世界安装 、在运行的圆管带式输送设备就
超过了 3000 条之多 ,有数十个专门从事圆管带式输送 的公 司 , 如 南 非 的 BATE MAN 物 料 输 送 公 司 、德 国 K OCH 公司等 ,其中仅日本国内就有 1000 条以上的圆 管带式输送设备在运行 ; 我国从八十年代末期开始引 进管式皮带技术 ,到目前为止我国已有 10 条左右的管 式皮带设备 。

其中比较典型的为珠海电厂圆管式皮带 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 5 . 5 公里 (委内瑞拉) ; 最大输送圆管半径为 850mm ( 日 本) ,最大输送当量为 6000t/ h ( 日本) 。

管式皮带输送 系统远距离 、密闭环保型的特点正越来越引起人们的 兴趣 。

3 . 2 圆管式皮带输送机的经济性分析
对于国外物料输送领域来讲 ,管式皮带输送技术 已相对成熟 ,应用领域也非常广阔 ,越来越多的工程技 术人员也认识到了管式皮带输送技术的优点 ,同时国 外对环境保护的要求也非常的严格 ,这在国家的政策
法规上也促进了管式皮带输送技术的推广 。

近年来 , 国内越来越多的厂家开始使用管式皮带技术来输送散 装物料 。

如前所述 ,圆管式皮带输送设备同普通带式输送 设备相比有着很多的优点 ,而单从单个设备的成本考 虑 ,管式皮带输送机由于其关键设备 ,如皮带和托辊结 构的特殊性 ,其设备成本价格较高 ,但是要从整个输送 工程成本价格方面考虑 ,在地形复杂的区域一条圆管
式带式输送设备可以替代多条普通带式输送设备 ,这 收稿日期 :2004 - 07 - 16
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