料封泵设备使用各项性能及使用分析

除灰系统自投运以来，出现了诸如空预器和省煤器灰斗气化斜槽甚至落灰管堵塞、电除尘器灰斗积灰、压力罐底部的输灰管道磨损穿孔、压力罐上下部的进气阀及其相邻管道被磨穿、压力罐内下部喷嘴磨损、乏气管道气动阀门磨损泄漏、输灰阀的密封垫频繁损坏、电除尘器第四电场灰斗乏气管道堵塞、输灰管道膨胀节泄漏、电除尘器阳很 板结垢、个别电场不能正常投运等等的问题。
这些问题一方面造成设备区域的环境污染，另一方面则增大了日常的维护量，同时对设备及系统*运行有直接影响，甚至造成输灰系统被迫停运。以上问题可以归纳为结垢及堵塞、磨损二大类。围绕以上两方面问题分别从设计、设备、安装、调试、运行等方面进行分析。

2.1浓相正压气力输灰系统堵管原因分析
正常情况下，管道中的灰被流动的压缩空气悬浮并带走，但由于灰的重力及空气受到阻力，运行速度下降，一部分灰会沉降下来。当沉降的灰量在一个输灰周期内不足以堵塞管道时，输送正常进行，直至输送周期结束后通过吸灰程序将灰管底部的干灰吹净；当沉降的灰量足够多时，则造成灰管堵塞。
可见，要避免堵管，需：(1)输送速度足以使灰悬浮于管道中；(2)沉降在灰管底部的灰量不足以产生堵塞。
2.1.1干灰的悬浮速度
在流动的空气作用下，使干灰保持一定的运动速度，并使其悬浮在管道中而不发生沉降的较低灰粒流速就是灰的悬浮速度。在这个速度下，灰粒受到的重力、浮力及气流对灰粒的阻力达到平衡。显然，该流速是保证不产生堵管的较低流速。目前，在浓相输送中一般采用下式计算：
Vt=ds{[0.1744/(μρ0)]1/3(gρs)2/3}               (1)
（1）式中d 为输送干灰的粒径(一般用中位粒径)，m；
ρs为干灰密度，一般为2100kg／m3；ρ0为输送工况下的空气密度，
ρ0=0．00348P／(273+ t)，kg／m3； μ为输送气体的粘度系数，Pa·s。
实际应用中，在上再加一个*系数作为输送的较低流速。
V0=KVt                                           (2)
式中的k根据输送物料的性质(如粒径、密度)等进行试验后确定。显然，k愈大，堵管的可能性就愈小。
但由于气力输送时干灰对管道的磨损与流速的3次方成正比，同时输送速度提高，其能耗增大。因此，在工程设计时，应在保证不堵管的情况下，尽可能选择低的输送速度。
在料封泵、管道、空压机等选定后，可通过改变输送压力来确保管道内空气流速不低于V0 ，输送压力愈高，输送速度就愈大。
由(1)式可见，影响k的因素有干灰密度、干灰粒度及压缩空气性质。干灰的密度、粒度与煤种、制粉系统、锅炉尾部设备运行状况等有关，压缩空气密度则主要与设计的输送压力、干灰温度有关。
2.1．2 干灰在灰管中的沉降
对干灰在灰管中的沉降过程可进行以下假设：
(1)输送管道为直管道，干灰仅沉降至灰管底部，即沉降的较大距离为灰管直径D ；(2)在临近灰管底部有一层层流层，处于层流层的所有干灰都能沉降到灰管底部；(3)由于紊流作用，整个灰管截面内各种粒径的干灰分布均匀； (4)干灰粒径分布符合对数正态分布。
根据上述假设，取得1个输送周期内沉降在灰管底部的灰量：
Mt= QC1T[1-exp(-VtL/V0D)]                             (3)
式中Q为管道输送流量，m3／h；C1为管道进口处于灰质量浓度，kg／m3；
T为输灰周期，h；L为管道长度，m；D为管道直径，m。
假设灰管不堵塞时的较多沉降灰量为Mmin ，那么，当Mt ≤ M min 时，灰管不堵；当Mt≥M min 时，灰管将堵塞。M min 值需通过试验确定。
2.2 影响干灰粒径和密度的因素
2.2．I 干灰粒径
影响干灰粒径的因素主要有：
(1)电除尘器一电场故障而造成该电场的干灰粒径增大。表I是厦门华夏电力公司#3炉电除尘器一电场停运时干灰粒径分析结果。由表可见，此时的干灰中位粒径达0．128 mm，其Vt为设计值的3．2倍。
表1电场停运时干灰粒径分析结果
(2)一电场干灰粒径大。表2是厦门华夏电力公司电除尘器正常运行时3个电场的干灰中位径。
表2 不同电场千灰的中位径
(3)煤种的变化也是引起干灰粒径变化的原因。
表3 输送速度与较大允许输送粒径的关系
较大允许输送粒径由下式计算：
d min = V/{[0．1744／(μρ0)]1/3(gρs)2/3}               (4)
将厦门华夏电力公司有关数据代入上式，结果见表3。
2.2．2 干灰密度
影响干灰密度的主要因素是煤种，但其波动范围不大，一般在2 100 kg／m3左右。
2.3 干灰粒径对气力输送的影响分析
2.3．1 干灰粒径对气力输送的影响
由(I)式可知，悬浮速度与干灰粒径成正比，当干灰粒径增大时，输送速度要相应提高，否则将引起堵管。
将厦门华夏电力公司干灰的设计参数及中位径代入(1)式，得Vt =0．4 m／s，此结果远小于设计的输送初速度。同时，从表3可见，在设计的输送速度下，其较大允许粒径达690μm，故该公司的输送系统不应该发生堵管。但实际上，堵管现象还是时有发生。特别是一电场停运时，堵管现象更为突出。可见大粒径灰比例很大。分析其原因主要有：
(1)中位粒径的偏差
在(1)、(2)式中，干灰的粒径是取中位径，但实际上，由于锅炉燃烧状况、煤种等原因，特别是一电场停运时可能导致大粒径干灰比例增大。由表I、3可见，即使在输送速度为7．5m／s的情况下，仍有约2％的干灰粒径大于较大允许输送粒径。如果这些干灰不是集中沉积在某一管段，则不发生堵管；反之，如果它们集中沉积在某一管段，则产生堵管。
(2)实际输送速度的偏差
气力输送系统的输送初速度是指空气在管道内的流速，该值由料封泵容积、输送管道内径及输送压力等确定。在低浓度输送时，干灰与空气的流速基本一致。但在输送浓度较大时，由于干灰与空气之间存在阻力，以及灰粒本身的重力作用，干灰与空气的流速不同。对水平输送管道，两者的关系可用下式表示[1]：
Va／VS = 1+ Vs(ζ／2)1/2　／(gd2)1/2               (5)
式中Va 为管道内空气流速，m／s； Vs为管道内干灰流速，m／s；ζ为管道内干灰与空气两相流对管道的摩擦阻力系数，对无缝钢管，ζ=0．0186。
用华夏电力公司的设计空气初速及有关参数进行计算，其干灰流速与粒径的关系见图I。
由图1可见，管道内灰粒与空气的流速相差很大，且随粒径增大其差异随之增大。当干灰粒径大于O．12 toni时，其流速低于悬浮速度，这部分干灰将沉积下来，当它们达到一定数量时，则产生堵管。
2.4 垂直管道对气力输送的影响
由于管道布置等原因，系统中总会有相当一部分的管道是垂直布置的。垂直管道与水平管道的区别：
(1)输送速度
在垂直管道中，所有输送速度低于悬浮速度的干灰将全部沉积在垂直管道底部，即使是少量的沉积，也很 易造成堵管。为避免堵管，一方面要求所有干灰的实际输送速度大于其悬浮速度；另一方面，尽可能避免设置垂直管道，在需设置垂直管道时，应将垂直部分设置在末端或设计成一定角度。
(2)气流速度与干灰流速
对垂直管道，气流速度与干灰流速的关系为：
Va／Vs = { 1一{1-[1一ζV2s／(2gds)](1一 V2s／V2a )}1/2}/[1一ζVs2／(2gds)] (6)
2.5设计方面
一是蒸汽吹灰(包括炉膛吹灰，烟道吹灰以及空预器蒸汽吹灰)时造成烟气中附加的蒸汽量过大；二是吹灰时蒸汽达不到要求的过热度，尤其是空气预热器吹灰蒸汽的过热度与设计值相差较大；三是锅炉燃用煤质发生变化所产生的粒状灰粒；四是锅炉烟道中导流板上的耐火浇注料脱落的硬质颗粒，而灰中异物则是在安装施工过程未及时清理的施工垃圾。
2.6设备方面
2.6.1流化盘穿孔
料封泵流化盘由帆布板及不锈钢多孔板组合而成。在运行中，压缩空气均匀渗透过帆布层(7 mm厚度)，进入料封泵．与干灰均匀混合进行流态化。当泵内压力达到整定值时，出料阀即自动开启，系统进行送料，同时压缩空气不断地补充进来，维持泵内压力(0．2～0．28 MPa)。由于出料管距离底部流化盘很近(20～30 ram)，流化后的干灰以很 快的速度(初速度7m／s左右)进入出料口，必然会与帆布表面发生磨擦。
再加上帆布面上迭台的不锈钢多孔板对干灰气流的影响作用，很容易使帆布表面到局部孔状的冲刷，久之即形成穿孔。穿孔后的帆布再不能使压缩空气均匀地进入料封泵，因而也就达不到流化效果。在这种状态下输出的干灰不再是均匀疏松的流化物质，因而很容易在输灰管里沉积下来，以致发生堵根据经验，一电场由于出灰量大(占80％)，帆布板磨损较快，使用期只有1个月左右。
2．6.2 出料阀漏
出料阀采用气动蝶阀，阀体内装有橡胶密封圈。如果因阀门板块关闭不严，留有缝隙，或是橡胶老化变形，密封不严，干灰气流就会从这些封闭不严的缝隙穿过。因其具有很高的压力和速度，煤灰颗料就会严重冲刷缝隙周围的橡胶圈和阀门块。先是磨穿橡胶密封圈，进而磨损阀体，就连用合金钢铸成的阀门块也会磨得残缺不全。
出料阀漏气后，部分干灰气流在出料阀还没有打开之前就进入了输灰管中，由于汇漏干灰的压力和流量都不足，干灰就很容易在管中沉积下来，当出料阀打开时，管道阻力增加，就会发生堵管。根据经验，一电场密封圈磨损较快，一般使用期只有1．5个月左右。
2.6.3进料阀漏气
进料阀采用气动蝶阀。由于与灰斗直接联在一起，长期受高温(120'C左右)影响，橡胶密封圈容易老化损坏。进料阀漏气后，会造成料封泵与灰斗间的空气短路，从而降低了系统工作时料封泵内的空气压力，严重时也会引起堵管。
2．6.4 伸缩节拉裂
为了调节输灰管的热膨胀而安装了多组波纹伸缩节。由于设计选型不当，伸缩节的伸缩量不够而多次造成不锈钢波纹拉裂。伸缩节损坏严重时，泄漏处压力降低，容易引起堵管。
2．6.5 吹堵装置损坏
为了排除堵管而安装了多组吹堵装置。它包括逆止阀、球阀、截止阀及联接用的活接头等。由于产品质量及安装质量问题，联接处多有泄漏，不但影响了吹堵时的气压，而且当逆止阀损坏时，输灰管里的干灰流就会从吹堵装置的各泄漏处“反吹”出来。由于干灰慌中颗粒的破坏作用很大，很容易使各泄漏处迅速扩大，从而使输灰管里气压降低而造成堵管。
2.6.6管道泄漏的影响
正压浓相输灰系统的输灰管道除弯头外均可采用无缝钢管。因输灰管内的输灰流速平均在8～12 m/s。长期运行后，会使输灰管道磨损而泄漏，造成泄漏点后部因压头降低而发生堵管。主要表现在以下几个方面：
(1) 直管段的接合处。为了补偿管道热胀冷缩，一般直管段的连接使用密封胶圈及卡环。安装过程中密封圈错位、卡环受管道输灰的震动而松动，造成泄漏；同时若两直管对接错位，会造成后面的管道严重磨损，加剧管道泄漏。(2) 弯头部位在运行过程中，逐渐磨损泄漏。(3) 卸灰门关闭不严，造成泄压短路。由于管道及卸灰门的泄漏均会使管道泄漏点处的压头降低，造成泄漏点后部灰的推力不足，导致堵管。如果泄漏大，从表计上反应不出，所以应特别注意。
2.6.7灰库的影响
(1) 进灰电动门行程调整不当或操作错误进灰电动门行程调整不当会造成阻力过大，引起堵管。所以应即时校正好行程，而操作错误主要表现在倒库时误关或先关后开。
(2) 满库  进灰量大于卸灰量是造成灰库满库的原因。当灰库满灰时，多余的灰就会堵塞在管中发生堵管。
(3) 袋式除尘器故障.  因袋式除尘器消灰装置失灵，造成排气量减小，库压升高，使料封泵与灰库压差降低，压头不足而堵管。所以定期检查清灰装置，并确定袋式除尘器的压差不超过1 176 Pa，或定期(一年)更换布袋。
2.6.8热工表计的影响
(1) 料位计故障
目前一般料封泵使用的料位计皆是音叉式料位计，准确性较高，但对该料位计的调整较为重要。如调得过于灵敏，会造成料封泵进灰量过少；如灵敏度调得不够，则造成料封泵进灰过多，使料封泵内流化空间减少，灰的浓度比较大，容易发生堵管。
料封泵的进灰量由时间继电器与料位计控制。为了实现输灰量较大化，从节能和降耗等角度考虑，优先选择料位控制，　所以料位计的准确性就显得较重要了，调整时应由料位计发出延时信号，5 s后，若信号仍存在，则关闭进料阀。在下灰正常的情况下，计算料满时间，然后整定时间控制为：料满时间加30～60 s。
(2) 双压力表故障
料封泵上的双压力表在整个运行控制过程中起到十分关键的作用，它的正常与否，直接影响系统的运行和故障的判断。在流化过程中，该压力表限制其上限压力，同时控制出料阀的开启；在输送过程中，监视输送中的压力变化，表明管中飞灰输送的状态是否稳定连续运行；当管道压力降低到下限值时，输送过程结束，自动进入吹扫时间。因此双压力表直接或间接的影响到阀门的开停。
双压力表常见故障　：①未到设定上限，出料阀动作，影响流化效果；②未到下限，输送过程结束，造成管道内积灰，影响同输送管的其它料封泵的输送；③因接点电压为24 V(现基本改为220 V)，接点易受环境影响而失灵；④接点起弧碳化，接触不良。
2.7其他方面
2.7.1安装方面
一是没有完全按照要求进行密封，造成设备内部雨水渗漏；二是对管道支架沉降不一，而使管道直线度发生变化；三是安装中个别地方缺件、少件。
2.7.2调试方面
调试的作用是系统、设备的运行程序和方式做较合理的安排，比如设备启、停的先后顺序，设备在不同工况下的运行参数，设备、阀门行程高度等等，在这里存在的问题是阀门的行程不到位，手动阀的开度一成不变，气动阀在关闭又个别关不到位，仍有内漏现象。
　2.7.3运行方面
粉煤灰的表面有很多孔隙和裂缝，孔隙率较大可达60%～70%。这种结构，对水的吸附作用很强。在灰温低时，粘附在飞灰表面的SO3气体及水蒸汽等，容易结露，使灰的粘性增加，内摩擦增大，流动性差，流动阻力增大，造成堵管。吹灰时应保证吹灰蒸汽的过热度，而在操作时，无法进行蒸汽过热度的监测，过热度未达要求时即开始进行吹灰，使水蒸汽的结露点提前。
2.7.4沉降灰问题
沉降灰是在电场被迫停运后(也可能是电场自身故障而引起的)，烟气中的粗颗粒灰白然沉降到一电场的灰斗里而形成的。它不象电场正常运行时，粗细灰形成一定级配，而是单纯的粗颗粒。这种粗颗粒的灰无论是单颗重量或是整体密度都超过了料封泵流化的要求很 限，因而很容易在系统运行时沉积下来，形成堵管。此时应设法降低灰气比。
2.7.5压缩空气中含油带水
系统运行时所用的压缩空气要求无油无水。但当除油器和干燥机出现故障后，压缩空气的品质得不到保证。过多的油及水份混在压缩空气中，会使干灰粘结在一起，形成与沉降灰相似的粗颗粒，因此也很容易引起堵管。
2.7.6压缩空气压力过低
系统运行时，压力要求≥0．45 MPa。当两台系统同时运行时，如果某系统因长时间吹堵，耗气量过大，而储气罐一时供气不足时，该系统就会在小于额定压力下勉强运行。如果该系统的堵管因素不能及时消除，该系统就会使堵管出现恶性升级，从而引起系统瘫痪。
料封泵压力下限值的设定较为重要，一般设定为：料封泵输送的压力加上0.01～0.03 MPa，若下限值设定较高，则需加长吹扫时间给予补充，避免管道中残余灰对下一次输灰或其它料封泵造成影响。料封泵压力上限值设定为料封泵实际输送过程中的压力加上0.02～0.04 MPa。上限压力设值过高，出料阀打开瞬间，初速过高，阻力增大，易造成堵管。