气力输灰系统培训好Word下载.docx

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浓相气力输灰系统【DENSEPHASEPNUMATICCONVEYINGSYSTEM】采用了先进成熟的管道二相流技术，实现粉料颗粒的高效、可靠、低能耗、长距离输送；

是燃煤电厂锅炉飞灰处理的理想设备〖系统〗。

一、系统工艺流程

本系统由仓泵、气源、管道和灰库等部分组成，采用集中程序控制方式，实现系统设备的协调有序运行。

系统采用F型上引式流态化仓泵【FLUIDIZEDASHTRANSMITTER】作为关键输送设备，仓泵直接连接在电除尘器【ESP】灰斗下，接受电除尘器收集的飞灰，同时采用空气压缩机【AIRCOMPRESSOR】作为动力源，通过密闭的管道【PIPELINE】，在高浓度、低流速的状态下，把飞灰【FLYASH】输送至贮灰库【SILO】。

二、浓相气力输灰系统典型设备配置

1.流态化仓泵

F型上引式流态化仓泵为一耐疲劳、耐磨损的低压容器，仓泵本体上封头内集成有气动进料阀，以控制飞灰进入仓泵；

下封头设一流化气室，内装流化盘，流化气室与

进气管道相联，并通过气动进气阀控制压缩空气的流入；

出料管从流化盘中心附近向上引出泵体并与气动出料阀相联，出料阀控制灰气混合物排入管道；

为满足自动

控制的要求，仓泵体上还装有料位计和压力传感器。

2.气源系统

气源由空气压缩机、压缩空气净化过滤设备及贮气罐等组成。

空压机一般采用流量10～20

m3/min、压力0.7MPa的螺杆式空压机，对于连续运行工况，螺杆式空压机比活塞往复式空压机具有更高的可靠性；

贮气罐起到稳定压力、缓冲用气、冷

却除水等作用，为满足间歇用气的工况要求，一般选用较大容量的贮气罐；

由于空压机排出的压缩空气中含有大量的水份，包括液态水份和气态水份，这些水份对飞

灰输送是不利的，可采用多级过滤除去液态水份，同时采用干燥机〖冷冻干燥机或吸附式干燥机〗除去部分气态水份，降低压缩空气露点，以防止和飞灰混和时产生

结露、结块等现象。

3.输送管道

由于系统输送流速较低，输灰管道可采用普通无缝钢管，壁厚一般6～8mm。

根据出力要求及输送距离，采用

管径一般有以下几种规格：

DN65、DN80、DN100和DN125。

远距离输送时，为降低末端输送流速，可采用输送管道变径方式，输送管道弯头也可采

用耐磨管或无缝钢管背部加厚。

4.自动控制系统

本系统整个工艺流程采用计算机集中程序控制，全自动运行。

运行人员只需监视控制系统运行显示状态。

同时由于设有完善的故障报警系统，故障处理和维护都十分方便。

三、系统控制过程特点如下

程序控制器根据输入信号，通过程序运行输出来控制整个系统工艺流程。

一台程序控制器可同时控制多台仓泵协调运行。

系统还设有现场控制箱，可进行现场手动操作，以满足调试和现场故障处理要求。

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程序控制器在控制工艺流程的同时，动态显示各运行参数状态，给出设备故障报警信号，并自动进行部分故障紧急处理。

系统运行参数在控制器上可动态自由设定和调整，因此具有极大的灵活性和适应性。

四、输送过程

本系统采用仓泵间歇式输送方式，每输送一泵飞灰，即为一个工作循环。

每个工作循环分四个阶段。

1.进料阶段

进料阀呈开启状态，进气阀和出料阀关闭，仓泵内部与灰斗连通；

仓泵内无压力（与除尘器内部等压），飞灰源源从除尘器灰斗进入仓泵，当仓泵内飞灰灰位高至与料

位计探头接触，则料位计产生一料满信号，并通过现场控制单元进入程序控制器。

在程序控制器控制下，系统自动关闭进料阀，进料状态结束。

2.加压流化阶段

进料阀关闭后，打开进气阀，压缩空气通过流化盘均匀进入仓泵，仓泵内飞灰充分流态化，同时压力升高，当压力高至压力表上限压力时，则双压力开关输出上限压力信号至控制系统，系统自动打开出料阀，加压流态化阶段结束，进入输送阶段。

3.输送阶段

出料阀打开，此时仓泵一边继续进气，一边气灰混和物通过出料阀进入输灰管道，并输送至灰库。

当仓泵内飞灰输送完后，管路阻力下降，仓泵内压力降低；

当仓泵内压力降低至双压力开关整定的下限压力时，输送阶段结束，进入吹扫阶段，但此时进气和出料阀仍保持开启状态。

4.吹扫阶段

进气和出料阀仍开启，压缩空气吹扫仓泵和输灰管道。

定时一段时间后，吹扫结束，关闭进气阀、出料阀，然后打开进料阀，仓泵恢复到进料状态。

至此，包括四个阶段的一个输送循环结束，重新开始下一个输送循环。

以上输送循环四个阶段仓泵内压力变化曲线如图所示。

五、输送流态

1.仓泵内流态

a.加压流化阶段

进料阀和出料阀都关闭，压缩空气通过流化盘进入仓泵。

仓泵下锥体内飞灰呈均匀流态化，灰气充分混和，同时仓泵内压力升高，此时如同一压力流化床。

b.输送阶段

出料阀呈开启状态，灰气混和物进入输灰管道，同时压缩空气通过流化盘进入仓泵。

仓泵下锥体内出料管端附近局部继续呈急剧流态化，飞灰一边被流态化，灰气均匀混合，一边均匀进入输灰管道实现飞灰的远距离输送。

此时仓泵内压力保持稳定。

c.吹扫阶段

此时仓泵内已无飞灰，管道内飞灰逐步减少，最后呈纯空气流动状态。

系统阻力下降，仓泵内压力也下降至一稳定值。

吹扫的目的是吹尽管路和泵体内残留的飞灰，以利于下一循环的输送。

d.管道流态

从管道流态上看，本系统采用了正压浓相流态技术。

管道前端呈旁路浓相流态，管道后端由于压力减小，气体膨胀，速度提高而转变为连续浓相流态。

e.旁路浓相流态

旁路浓相流态输送浓度高〖灰气比可达30～60Kg/Kg〗，同时速度低〖根据输送物料，在5～10m/s之间〗。

如图所示，在水平管道内，由于流速较低，飞灰在重力作用下沉降管底，造成上部流道缩小，上部流道内气流速度增加，又带动飞灰重新飞扬，如此反复；

同时下部沉

降飞灰在压力作用下呈滑移状态，故是一种动压和静压同时作用的流态。

此流态具有输送效率高、耗气量少、流动速度低、对管道磨损小等优点。

f.连续浓相流态

输送管道后端由于压力减小，气体膨胀，导致流动速度提高，流态也转变为连续浓相。

连续浓相流态输送浓度高，同时速度也较大，为此可采用逐段扩径以减小磨损。

如图所示，由于管道内流动的压缩空气减压膨胀，输送速度提高，飞灰基本均匀悬浮在管道截面上，在气流的动压带动下稳定流动。

六、系统性能分析及特点

浓相正压气力输灰系统是结合流态化和管道二相流技术研制的，采用动压与静压联合输送方式的高浓度、高效率飞灰输送设备。

系统整体性能指标大大超过常规的稀相输送系统，是目前世界上先进的气力输送技术。

其系统性能和特点具体说有以下几个方面。

1.较高的灰气比

灰气比可达30～60Kg/Kg，而常规稀相系统为5～15Kg/Kg。

因此其空气耗量大为减小，在大多数情况下，浓相正压气力输灰系统的空气消耗量约为其它系统的1/3～1/2。

由此带来一系列有利的因素：

a.供气不必使用大型空气压缩机，因而可采用性能可靠的小型螺杆式空压机。

供气系统投资较低，为使系统更加可靠稳定，在压缩空气站增加一套压缩空气干燥过滤系统在经济上也是允许的。

b.输灰系统输送入贮灰库的气量较小，因而贮灰库上的布袋过滤器排气负荷大大降低，从而有利于布袋过滤器的长期可靠运行。

通常由于贮灰库所需过滤的空气量大，而贮灰库顶部的空间较小，往往造成在高比负荷下运行的布袋过早损坏。

而本系统较好地解决了这一难题。

c.在通过提高浓度满足出力的前提下，所用管道口径大为减小，常用DN65、DN80、DN100、DN125等小口径管道；

而稀相系统管道口径一般在

DN125～DN250之间。

由于管道口径减小，因而管道自重和冲击力较小，可选用轻型支架或利用现有厂房建筑敷设安装，十分方便，且投资要比常规稀相系

统低得多。

2.较低的输送流速

在通过提高浓度满足出力的前提下，尽可能降低输送流速以减少磨损。

本系统平均流速在8～12m/s，而起始

段流速为5～8m/s，为常规稀相系统的一半左右，因此输灰管道磨损大为减少。

管道磨损小，就可不用昂贵的耐磨管，而采用普通无缝钢管即可，只在弯头部位

采用耐磨材料或增加壁厚。

3.较高的工作压力

系统工作压力较高，一般为2～4Kg/cm2，对设备密封性要求较严。

但可充分利用常规空压机提供的压头。

且由于其流量大为减小，故足以抵消压力增高所增加的费用。

4.较好工作适应范围

输送距离范围宽广，从短距离的50米至1500米长距离，本系统都有其良好的输送记录。

对于更长距离的输送，可采用中间站接力的方式解决，如一级输送采用小型仓泵把飞灰集中至中间转运灰库，二级输送用大型仓泵远距离输送至终端主灰库。

5.与除尘器的协调性

仓泵与除尘器灰斗直接连通，正常工作情况下，灰斗内仅仅在相应仓泵处于输送状态时才有少量积灰，因而灰斗一般可不设加热和气化设备，并大大有利于除尘器的运行。

6.安装维修方便

由于仓泵体积小、重量轻，故安装方便，维修也容易。

常用仓泵规格为0.25～2.5m3，重量在250～1500Kg之间，可直接吊挂在灰斗下。

7.配置灵活

本系统配置灵活方便，可根据出力需要灵活配置仓泵规格、输灰管道连接方式，以适应实际工况要求。

8.可靠性和可维修性

本系统在设计过程中即考虑了系统设备的可靠性和可维修性要求。

主要体现在以下几个方面：

9.系统具备的故障备用方式优越，可大大提高系统级可靠性和可维修性。

如电除尘器一旦某一电场下仓泵故障，即可停止此电场仓泵的输送，而不影响其它电场仓泵工作，这对维修是有利的。

Ⅱ.对于本系统内的主要动作部件，如电磁阀、气缸，由于控制用气经过彻底的净化处理，因而具有很高的可靠性。

Ⅲ.对于本系统内工作工况恶劣的关键部件，如进料阀和出料阀等，针对高冲蚀性灰气混合二相流工况进行设计和制造，以满足其工况适应性和长期使用可靠性能要求，并考虑可维修性要求。

Ⅳ.系统的大量配套件，如阀门、气缸、仪器仪表等，都尽量采用标准元件，互换性强，维修费用低且更换方便。

七.自动运行水平

本系统自动化程度高，操作简单。

系统动态显示、故障报警和处理功能齐全。

在必要的时间，既可与除尘器控制中心联系构成一集控中心，同时又可在本系统局部范围内〖如对某一仓泵〗实现手动操作，因此操作管理都非常灵活方便。

在水泥生产过程中，喂煤系统的可靠、连续、准确、稳定是稳定窑的热工制度、降低煤耗、提高产品质量和保证设备安全运转的关键因素。

煤粉输送管道系统装备的选型和参数配置是否合理，关系到喂煤系统能否正常运转，故应慎重对待。

由于气力输送管道占地面积小、系统密闭、输送量距离长和无回程等特点，所以煤粉输送常采用压送式正压气力输送。

粉状物料气力输送可分高压、低压和负压输送三种。

高压输送设备有仓式泵、螺旋泵等，

所需的压力一般在2--5个大气压范围内。

低压输送如气力提升泵，所需空气压力在0.5

个大气以下。

负压输送属于低压输送的一种，输送能力较低，距离较近，水泥厂用得较少。

在实际生产中煤粉输送常采用螺旋泵高压输送的方式。

当煤粉采

用气力管道输送时，在输送管道中消耗大部分动力。

这对气力输送设备的煤粉输送量、动力消耗和输送可靠性影响很大。

罗茨风机工艺参数的选型直接保障煤粉输送的畅通;

输送管道管径、气流速度和管线布置的设计直接影响输送能耗的损失。

八、煤粉输送系统的设计要点

1.1罗英风机的选型

罗茨风机

的选型主要取决于已知的空气需要量和系统管道操作压力，以及空气损失和所需的储备系数及安全系数。

罗茨风机的压力主要用于克服输送管道中的摩擦阻力、局部阻力和加速物料所需动压。

主要与输送距离和物料性质有关。

系统管道的压力损失由气流速度和管径决定。

1.2输送风速的选择

煤粉输送气流速度一般由经验来确定。

当设计输送流速为25--30m/s

时，才能保障煤粉与输送空气风量在输送管中处于全紊流状态，否则输送管内会出现噎堵现象，输送受阻。

1.3输送煤粉料气比的选择

粉料输送

量和空气消耗量的比又可用料气比来表示，料气比值主要取决于输送物料的特性、操作参数和气固喷射器的几何参数。

它是个经验数据，对于螺旋输送泵输送煤粉，料气比的设计值一般取<

3kg/m3。

并且它的值是随着输送高度的增加而降低。

物料的流化风速对料气比的影响很大。

料气比的选择应保证喷嘴周围至垂直输送管道人口处的粉料流化均匀程度，这一点尤其重要，以保证粉料有较好的流动性。

1.4输送管道的选型

用于输送

煤粉的管道一般常用无缝钢管等。

煤粉输送管道的管径可根据煤粉输送量、气流速度和料气比决定。

输送煤粉管壁厚度可根据承受的压力和被输送物料的对管壁的冲蚀性来确定，对于煤粉物料壁厚可取

4-8mm。

1.5管线布置的设计

设计中应尽量减少输送弯管的数量，弯头半径应为输送管径的10--15

倍，既可减少压力损失和管壁磨损，又可以减少弯管堵塞引起的输送故障。

煤粉出锁风的输送管线水平直管长度应尽量大于5m,避免弯管堵塞。

对于长距离（>

550m）气力输送，可考虑采用变径管道系统，这样既可减少动力消耗和管道磨损，又防止堵塞。

一般可将管道分为两段或三段，分别采用不同管径，管径自进料端至出料端逐渐增大。

1.6气力输送系统总压损

气力输送系统总压损是由输送管道总压力损失、管道出口阻力、喷煤管阻力和气力输送设备阻力组成。

输送管道总压力损失又由水平管摩擦阻力、垂直管摩擦阻力和垂直管提升阻力组成。

工程上为了便于计算，常将弯管的局部压力损失折算成水平管道的沿程压力损失。

一般对于均匀粒状物料，当弯管R/D=6时，其当量长度取8-10m;

弯管RID-10时，其当量长度取10--16m;

弯管RID-20时，其当量长度取12--20m

以山东华聚能源公司济东分公司气力输灰系统改造为例，提出了气力输灰系统的改进和优化，并以改造输灰系统的用气量和维护费用的大大降低的成功经验为小型电厂降低厂用电提供可借鉴的模式。

关键词：

气力输灰；

空压机，仓式泵；

系统优化

1工程背景

山东华聚能源公司济东分公司（原兖矿集团济东新村电厂）是矿区热电联产及低热值燃料资源综合利用的电厂。

设计规模为三炉两机，装机容量为2×

6MW，三台蒸发量为35t/h的循环流化床锅炉，两台抽汽式汽轮发电机组。

锅炉除尘采用上海冶金工业部安全环保研究院静电除尘器，除尘效率η≥99.5％。

除灰采用南京压缩机股份有限公司气力干式除灰系统，每台电除尘一、二电场各装一台NCD1.0仓泵；

三电场由于灰量较少，装设一台NCD0.5仓泵。

输灰气源由三台LGD-10.5／7型螺杆空压机提供。

产灰量是，冬季供暖时，三炉两机满负荷运行，大约23t／班（8h），非采暖期，两炉两机运行，大约15t／班（8h）；

系统工艺流程为：

灰斗插板阀—电动锁气器—气动进料阀—仓泵—气动出料阀—输灰管—灰库。

原设计三台锅炉满负荷运行时，三台空压机两运行一备用，系统平均料气比为：

50～60Kg（料）／Kg（气）。

但是，由于输灰系统安装设计等诸多原因，一直没达到设计要求，压缩机产气量一直不能满足输灰用气量，因此经常发生堵管，输灰中断，造成电除尘积灰，甚至多次发生因积灰过多而造成阴极振打轴折断，电场短路而停运电除尘。

原仓泵透气板所用的透气块材质为陶瓷，强度低，经常破损，需要频繁更换。

如果更换不及时，就会将透气板磨穿以至报废，造成更大的损失。

为解决这个问题，我们曾调研类似电厂，将三层透气板改为266×

Φ10mm多孔透气板，气板间夹层帆布为透气层。

改造后山于透气面秘加大2.4倍。

气耗量增加近2倍，造成压缩空气量严重不足，而且压缩空气中所含水分使帆布受潮后透气性差，输灰效率低，而且经常发生堵管现象。

鉴于上述原因，提出对输灰系统进行彻底技术改造。

2方案设计思路

本次改造的目的是从根本上解决输灰气耗量大，输灰系统故障率高的问题，主要从以下几个方面采取措施。

2．1更改助吹阀位置，减少助吹用气量

原助吹位置在灰管主干管，三台仓泵之前，管径为Φ40mm。

助吹时，阀门全开，气耗量大，灰管内介质流速快，相对灰管磨损大，缩短了灰管寿命，增加了管道维修量。

以前，几乎每天都要抽出专人对输灰管道进行补焊。

经过改造，将助吹阀后移．放在每套输灰系统的第一台仓泵出口处，并在助吹管路上加装手动截至阀，以便调整助吹用气量，阀门开度一般可控制在1／5～1／3开度。

输灰时，使灰管压力比仓泵压力低O.1～0.15MPa，目的是减小灰管内气流速度，降低流质对管道的磨损。

改造后，可对输灰管道全程助吹，用气量减少到改造前的1／5～1／3。

2．2更换仓泵透气扳，减小仓泵进气量

仓泵透气板是仓泵的重要部件，它的好坏直接影响仓泉的输舵效率。

为彻底解决透气板存在的问题，我们多次调研，反复论证，并和制造厂协商，决定恢复原厂生产的透气板，透气块更换为新型铜质透气块。

此种透气块强度高．透气性好，使用效果良好，原输一次灰需4min左右，现在只需要2min左右，输灰效率提高近一倍。

原仓泵手动进气阀为全开，更换透气板后，我们经多次试验，将仓泵手动进气阀开到原来的1／3～1／2，就能达到很好的输灰效果。

这不仅减少耗气量，而且降低流质速度，减小流质对管道、阀门、仓泵的磨损，使输灰系统维修量较改造前大大降低。

2．3调整仓泵喇叭口的位置，确定合理的气灰比

仓泵出料喇叭口在仓泵内部，是仓泵的关键部件，往往容易被忽视。

但是它的位置高低，直接影响输灰的效果。

喇叭口过低，出料口工作在密相区，灰多气少，则容易出现堵管；

喇叭口过高，出料口工作在稀相区，灰少气多，增大了气灰比，输灰效率相应降低。

1#泵经常堵管的原因就是出料喇叭口低。

我们对每台泵都进行多次试验，将出料喇叭口和流化板的距离调整在60～90mm之间，因为该区域是泵内物料流化的最佳区域。

通过对出灰喇叭口位置的调整，从根本上解决了仓泵的堵管问题，彻底克服了泵输灰少、易堵管的现象，减小了排堵用气。

2．4降低仓泵启动压力，采用称重输灰方式，增加单位时问内输灰次数，提高仓泵工作效率

原仓泵输灰启动压力厂方设计为0．52MPa，由于输灰系统较大，系统压力升至0．523MPa，所用时间较长。

若系统稍有泄漏，一台空压机运行，压力根本就升不到0．52MPa。

我们根据运行经验，经多次试验，将压力降至0．46MPa。

压力降低后有两个好处，一是缩短了升压时间，提高单位时间内输灰次数。

原来每输一次灰升压时间为7min左右，修改参数后，升压时间为4min左右，单位时间内输灰次数提高一倍。

二是压力降低后设备运行的安全性能得到提高，并可减少对进气阀、仓泵出料阀等设备的冲刷，延长了设备的使用寿命。

原仓泵启动有定时和称重两种方式。

由于多方面的原因，称重误差较大，性能不稳定，一直未使用称重启动方式，只用定时进料。

由于各个电场积灰量不同，采用定时进料很不方便，相同进料时间，进灰量忽大忽小，不便控制。

若仓泵进灰量少时输灰，气量浪费较大。

我们与电气车间共同努力，查找原因，克服困难，恢复了称重输灰方式。

现每台仓泵几乎都满负荷运行，大大提高了压缩空气的利用率。

2．5完善管理制度，加强运行管理，保证设备安全高效运行

为保证改造后的输灰系统长期安全高效运行，在运行岗位完善了管理制度，同时加强对运行的管理，主要有以下几个方面：

（1）建立输灰运行记录，每班记录输灰次数、输灰量，通过记录及时分析、解决运行中出现的问题。

（2）定时排污，规定每半小时对干燥器前后精密过滤器、各储气罐放水一次。

加强运行监视，确保干燥器及自动排水装置正常运行，最大限度地减小压缩空气中的含水量，改善仓泵气室的工作状况，确保透气板的透气性。

计划在仓泵气室排污口处加装手球阀，方便气室排污，每班对仓泵排污一次，及时发现设备缺陷。

（3）严格执行好设备包机负责制，定期对转动部位进行润滑，保证输灰设备灵活可靠，安全无缺陷。

（4）增强设备巡检责任心，及时消除系统泄漏点。

（5）定期对运行人员进行业务培训，组织输灰运行人员进行运行分析，总结经验，查找不足。

3改造后的效果

（1）改造后，压缩空气用量减少到原来的一半：

两炉运行时，一台空压机就能满足两套输灰系统同时运行的需要，大大节省了厂用电，厂用电率由10％下降至9％。

每台压缩机电机功率为75kw／h，仅此一项每年可节约耗电费用32．58万元。

（2）仓泵达到设计出力，满负荷运行