马钢除灰系统方案4.docx
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马钢除灰系统方案4
马钢新区能源综合利用电厂135MW机组
除灰系统初步设计方案
常州市武进东方除尘设备有限公司
南京凯华电力环保有限公司
2005年10月
第一章总论1
1.1系统概况1
1.2设计依据1
1.3设计原则2
1.4设计范围和内容2
第二章系统方案设计3
2.1正压浓相气力输送系统概述3
2.2仓泵工作流程3
2.2飞灰系统方案设计计算5
2.2.1设计原始资料5
2.2.2主要设备选型及计算6
2.2.3正压浓相气力输送系统参数表9
2.3飞灰输送系统方案设计说明10
2.3.1飞灰系统布置10
2.3.2输灰系统设计特点10
2.4输灰系统主要设备清单13
2.5控制系统设计说明13
2.5.1概述13
2.5.2上位机部分15
2.5.3PLC可编程控制部分17
2.5.4就地控制箱19
2.5.5传感器部分19
2.5.6电气及控制系统设备清单汇总20
2.5.7供电容量20
2.6公司主要工程业绩21
第三章项目建设实施22
3.1设计阶段22
3.2设备交货方式23
3.3设备监制和检验23
3.3.1概述23
3.3.2工厂检验23
3.3.3设备监制23
3.3.4性能考核23
3.4设备包装和运输24
3.5设备的开箱验收24
3.6设备安装、调试与验收24
3.6.1技术服务及培训24
3.6.2现场服务人员资质25
3.6.3培训25
3.7设备的功能考核和设备质量保证期25
3.7.1质量保证26
第一章总论
1.1系统概况
马钢新区能源综合利用电厂135MW机组项目安装一台480t/h掺烧0~30%高炉煤气的煤粉锅炉。
锅炉除尘器采用旋转式低压脉冲袋式除尘器,除尘器效率>99.99%,旋转式低压脉冲袋式除尘器下共有8个灰斗。
除尘器的飞灰采用正压浓相气力输送系统分别送至二座贮灰库,每座灰库有效容积约为460m3,二座灰库可满足锅炉38小时贮灰量。
每座灰库下设1个卸料口,通过库底卸料器分成两路,一路下设一台双轴搅拌机,在搅拌机里把干灰加适量水后用湿灰运输车运送到灰场堆放或综合利用。
另一路安装一台干灰散装机,干灰通过散装机装干灰罐车供外部综合利用。
每座灰库设有高、低料位计。
1.2设计依据
本方案设计及所提供设备遵循如下规范与标准:
1、《马钢新区能源综合利用电厂135MW机组除灰系统技术规范》(中冶华天工程技术有限公司编制)。
2、《马钢新区能源综合利用电厂135MW机组旋转式低压脉冲袋式除尘器布置总图》(南京凯华电力环保有限公司提供)。
3、《马钢新区能源综合利用电厂135MW机组锅炉煤质分析》(中冶华天工程技术有限公司提供)。
4、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
5、《钢制压力容器》(GB150-1998)。
6、《正压浓相气力输灰系统》(JB/T8470-96)。
7、《火力发电厂除灰设计规程》(DL/T5142-2002)。
8、《火力发电厂保温油漆设计技术规程》(DL/T5072-1997)。
9、《火力发电厂热工控制系统设计技术规程》(DL/T5175-2003)。
1.3设计原则
1、旋转式低压脉冲袋式除尘器的飞灰采用正压浓相气力输送系统送至灰库。
工艺和设备的设计选型在认真总结国内外现有气力输送经验的基础上,进一步优化配置,充分考虑系统的安全性、合理的运行周期,确保在运行中有充分的时间进行系统的检查、维修和消除故障。
2、除灰系统采用计算机程序控制系统,控制系统按下列原则设计:
⑴单一故障不允许引起整个控制系统故障。
⑵单一故障不允许引起除灰系统保护系统的误动作和拒动作。
⑶控制功能由许多模件完成,必须使任一模件故障只引起控制功能降低,而功能降低的部分可由操作人员人为干预得到补救。
1.4设计范围和内容
1、本系统设计范围包括从旋转式低压脉冲袋式除尘器灰斗下灰法兰出口至灰库出灰口的整套气力输灰系统和灰库卸料系统的系统设计。
2、本系统设计的设备供货范围包括灰库库顶设备、灰库气化设备、灰库料位计、灰库卸料设备、所有输送仓泵装置(包括附属阀门、料位计、伸缩补偿器等)、阀门及气动装置、附件、电气及仪表控制系统等设备。
第二章系统方案设计
2.1正压浓相气力输送系统概述
气力输送装置是在管道内利用气体作为承载介质,将物料从一处输送到另一处的输送设备。
它的优点如下:
①、输送效率高。
②、整个输送过程完全密闭,受气候环境条件的影响小。
这不仅改善了操作的工作条件,而且被输送的物料不致吸湿、污损或混入其它杂质,从而保证了被输送物料的质量。
④、设备简单,结构紧凑,占地面积小,选择布置输送管线较容易。
⑤、易于对整个系统实现集中控制和程序自动化。
上引式浓相气力输送仓泵(以下简称仓泵)是一种通用而典型的高压供料装置,适用于输送粉状物料,如电厂的粉煤灰、水泥厂的成品水泥等。
它能满足高灰气比和长距离气力输送的需要。
物料输送速度低,在提高输送效率的同时,有效地减少管道的磨损和压缩空气量,自动化程度高,操作简单灵活,PLC系统对整个输送过程全部实行全自动控制。
因此它除具有一般气力输送的优点外,还具有降耗节能,节约投资成本,方便维修管理,是一种先进的气力输送设备,适宜工作于点多量少的状态,在电力、水泥、化工等行业得到广泛的应用。
2.2仓泵工作流程
仓泵气力输送系统主要由进料装置(进料阀)、出料装置(出料阀)、流态化装置(气化室)、供气控制系统、电气控制系统等部分组成。
其组成系统见下图:
仓泵的工作过程分为四个阶段:
1、进料阶段:
进料阀打开,物料自由落入泵体内,当泵内的物料触及到料位计探棒后,料位计发出料满信号,进料阀自动关闭,完成进料过程。
2、加压阶段:
进气阀开启,压缩空气从泵体底部的气化室进入,扩散后穿进气化室,泵内的气压也逐渐上升。
3、输送阶段:
当泵内压力达到一定值(输送压力)时,出料阀自动开启,在泵内压力的作用下,气化室上部的物料经流化后快速进入输送管输送,在这一过程中,气化室上的物料始终处于边流化边输送的状态中。
4、吹扫阶段:
当管道内物料输送完毕后(泵内压力下降到管道阻力时),控制系统供气延续一定时间,压缩空气清扫管路,然后关闭进气阀,间隔一定时间后关闭出料阀,完成一次输送过程,从而进入下一工作循环。
单仓泵是间歇式的供料设备,为了提高输送能力,并使输送能连续进行,可在每一输送管道上配用多个仓泵交替加料和送料,使整个输送系统基本上连续送料。
2.2飞灰系统方案设计计算
2.2.1设计原始资料
⑴气象环境条件:
名称
数值
单位
年平均气温
15.9
℃
年平均气压
0.10143
MPa
年最高气温
41.1
℃
年最低气温
-13.7
℃
年平均相对湿度
75
%
年最大降雨量
1918.7
mm
地震烈度
按7度设防
⑵锅炉及省煤器排灰量:
除尘器灰量(t/h):
17.66。
省煤器灰斗灰量(t/h):
7.5。
⑶除尘器排灰温度:
≤200℃。
⑷飞灰堆积比重:
0.7~0.8t/m3。
真实比重:
2.2t/m3。
⑸锅炉飞灰设计出力:
35.32t/h。
⑹除尘器至灰库水平距离约200m,垂直提升高度约21m,90°弯头约7个。
2.2.2主要设备选型及计算
马钢新区能源综合利用电厂135MW机组除尘器为四室八单元旋转式低压脉冲袋式除尘器,共8个灰斗,每个灰斗下装设一台上引式正压浓相气力输送仓泵。
一台炉共装8台仓泵。
四台仓泵公用一根输灰母管,共设二根输灰母管。
每根母管单独输灰的能力应大于17.66t/h。
1、仓泵容积Q:
Q=35.32÷2÷0.8÷0.75÷15=1.96(m3)
参数说明:
35.32-飞灰设计出力(t/h);
2-两根输灰母管单独送灰;
0.8-罐内装入物料时的容积效率;
0.75-灰份堆积密度(t/m3);
15-每小时压送次数;
因此每个灰斗下的单台仓泵容积选用2m3。
2、当量输送长度的计算:
L=200+2×21+7×10+20=332(m)
参数说明:
200-水平输送距离(m);
21-垂直提升距离(m);
2-垂直当量长度系数;
7-弯头数量;
10-每个弯头当量换算长度(m);
20-阀门及接管当量换算长度(m);
3、管道输送计算:
⑴每输送1t物料必需的空气量qo:
qo=0.08×332=26.56(m3/t);
式中参数说明:
0.08-公司经验参数;
332-当量输送长度(m);
⑵标准状态下空气密度1.2(kg/m3),则系统灰气比m1:
m1=1000/(1.2×26.56)=31.375(kg/kg)
⑶大气压下在出料端管道截面处的气流速度V:
V=9×
+2.5×10-5×3322=16.10(m/s);
式中参数说明:
9-考虑颗粒尺寸的系数;
2.2-灰份真实比重(t/m3);
2.5×10-5-系数;
332-当量输送长度(m);
⑷单根输灰母管空气流量Q1;
Q1=
=0.130(m3/s);
17.66-单根输灰管设计出力(t/h);
3.6-1小时为3600秒,因分子中的t/h折算成kg时约去后得3.6;
1.2-空气密度(kg/m3);
31.375-系统灰气比(kg/kg);
⑸管道的计算直径D’:
D’=
=0.101(m);
0.13-空气流量(m3/s);
16.10-出料口空气流速(m/s);
根据计算,输送管道内径为101mm,考虑到实际工况与理论计算的误差,按管子规格选用尺寸接近的热轧无缝钢管:
φ114×7(DN100)。
⑹单根管道实际空气流量Q2:
Q2=
=7.58(m3/min);
16.10-出料口空气流速(m/s);
0.100-管道内径(m);
⑺实际灰气比m2:
m2
;
17.66-单根输灰管设计出力(t/h);
1.2-空气密度(kg/m3);
7.58-单根管道空气流量(m3/min);
⑻输送所需压力△PM:
系数S=
=
;
式中参数:
32.36-系统灰气比(kg/kg);
332-当量输送长度(m);
16.10-出料口空气流速(m/s);
0.100-管道内径(m);
由S推得系数β=
;
阻力系数λ0=
;
输送管道起点处的压力P1;
P1
(kPa)
假设空压机压出管的压损为50(kPa),仓泵出料处的压损系数为1.4
则空压机的最小工作压力△PM=
(kPa)。
⑼校核输送起点处的气流速度V1;
起点处的空气量Q1=
(m3/min);
V1=
(m/s);
⑽空压机风量Q0:
Q0=1.4×2×7.58=21.2(m3/min)
式中:
1.4-富裕量;
2-输送母管数量;
⑾灰库用压缩空气量
灰库用气量根据以往经验需另增加2(m3/min)。
2.2.3正压浓相气力输送系统参数表
序号
项目
单位
数值
1
输送系统出力
t/h
35.32
2
输送压力
MPa
0.231
3
输送灰气比
Kg/kg
>32.36
4
输送起始速度
m/s
≤4.9
5
输送末端速度
m/s
≤16.10
6
吨米气耗量
M3/(t.m)
0.078
2.3飞灰输送系统方案设计说明
2.3.1飞灰系统布置
除尘器每个灰斗下安装一台2m3仓泵,每四台仓泵公用一根φ114×7(DN100)的输灰管道,除尘器下共设置二根输灰母管。
灰库顶上安装切换阀,便于在二个灰库之间切换进料。
灰库底部卸料口安装气化装置,出料阀选用库底卸料阀。
灰份通过库底卸料器分二路输出,一路输至散装机装车,另一路可以通过给料机送至双轴搅拌机湿式装车。
详见除灰系统工艺布置图。
2.3.2输灰系统设计特点
1、仓泵;
仓泵进料阀目前普遍采用蝶阀、圆顶阀、锥形阀等多种形式,其中蝶阀由于阀板和密封圈在进灰时直接和灰接触,磨损较大,使用寿命不长;圆顶阀由于气路系统复杂,密封圈更换成本高。
为了保证仓泵进料顺畅和良好的气密性,我公司在多年使用经验的基础上,吸收了圆顶阀等优点。
对原有锥形阀密封面部件进行了强化设计,保证了进料阀的气密性及使用寿命,并且有利于进料阀的维护。
根据罐体的使用条件,在设计时我公司充分考虑了罐体的几何形状、进气分配方法、物料特性等方面因素对气力输送系统的影响。
根据多年实践的经验数据,罐体下部锥体角度可以避免物料难以流出而产生的死角或结拱现象。
对于上引式仓泵,从罐底进入供物料流态化用的空气通称一次进气,罐出口处进入输送管的补充空气通称二次进气。
为了控制物料质量流量,并保证成功输送,必须仔细考虑一次气量和二次气量的分配比例,以使装置发挥出最佳功能,降低输送能耗。
我公司在进气装置设计上增加了调节压力和流量的控制阀门,可以灵活地调节一次进气和二次进气的比例关系。
我公司在每项工程调试时都会根据其特点给出相关运行数据。
根据电厂灰份特点,气化板布风设计均匀,使物料处于良好的气化状态,阻力小,能最大限度地排出灰份。
2、管道布置与连接:
本系统管道布置分直管和弯管二部分,直管选用厚壁无缝钢管,弯管选用内衬耐磨陶瓷弯管,管道之间连接全部采用焊接方式,管道接口处采用紧贴V字形坡口焊,减少焊渣对内壁的影响。
弯管的形状和曲率半径大小的选择对于气力输送也是至关重要,对于常规高压压送用弯管的曲率径,有两种不同的考虑方法。
①弯管曲率半径大,压损就大。
理由是:
物料颗粒在弯管内因受离心力作用而沿外侧的内表面滑动,曲率半径越大,弯管就越接近直管,压损也随之减少。
②从压损来看,小曲率半径弯管压损低,T形弯管居中,大曲率半径弯管的最大。
理由是:
曲率半径越大,弯管越长,摩擦损失增加,颗料在弯管中的碰撞次数增加,料粒每碰撞一次要减速,然后再从气流中获取能量加速,反复的减速和加速,使空气的能量损失越大。
根据我公司以往的经验,从综合的角度看,我们选取弯管的R/D(R-弯管曲率半径;D-管道直径)的值在7~10之间。
对从水平转为垂直向上的弯管,R/D值可以适当加大。
3、散装机:
散装机设备工作过程处于全封闭状态,并配有自动控制系统,有效地防止粉尘外逸。
散装机采用内外双层软管结构,散装头和内部落料套管均为金属结构,耐磨损。
外部软管采用涤纶帆布,耐折叠,使用寿命长。
升降驱动平稳,升降时散装头无飘动和歪斜现象。
散装机料位计为风压式,并采用压力开关测压,动作灵敏可靠,测料采用橡胶软管,耐撞击,使用寿命长。
4、双轴搅拌机:
双轴搅拌机适用于电厂灰库灰斗下部作喷水湿式搅拌及输送粉状物料,它具有结构紧凑、密封性好、搅拌均匀、剩灰率低等特点。
其灰份湿度可由调节阀控制,满足输送的要求。
5、灰库顶袋式除尘器
库顶袋式除尘器采用过滤的方法将含尘气体中的颗粒阻留在纤维织物上,从而使气体得到净化。
适宜捕集非粘结性、非纤维粉尘,如粉煤灰、水泥等粉尘。
与一般除尘器相比,其除尘效率可稳定在99%以上,能除去1微米左右的颗粒。
除尘器具有结构简单,投资费用低,操作简单可靠,管理维护技术要求不高等特点。
库顶除尘器采用高压脉冲气流反吹来清除除尘器过滤布袋上的积灰。
可以通过调节脉冲周期和脉冲宽度来改变喷吹操作的持续时间和间隔时间,使滤袋保持良好的过滤状态。
其过滤风速较高,除尘效果比较稳定,并且无机械运动,滤袋使用寿命长。
2.4输灰系统主要设备清单
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
浓相型仓泵
LD2.0V=2m3
8套
2
手动螺旋闸门
400×400
8
3
仓泵检修阀
DN200
8
4
波形补偿器
DN200
8
不锈钢
5
储气罐
C-6
1
6
储气罐
C-2
1
7
灰库顶袋式除尘器
DMCⅡ-48
2
208涤纶绒布
8
灰库顶压力真空释放阀
φ508
2
9
灰库入库切换阀
DN100
4
10
汽车散装机
SZ-100
2
配收尘风机
11
双轴搅拌机
SS-100
2
12
库底卸料器
HKD-150S
2
13
库底气化槽
QZC-175
210m
14
电加热器
KDRK-60
2
2.5控制系统设计说明
2.5.1概述
气力输灰控制系统采用欧姆龙的C2000H型PLC控制,配置有工控机及CRT显示,控制范围包括输灰系统、供气系统及灰库系统有关设备。
整套系统是一套机电一体化产品,主要由两大部分组成:
(
).机械执行部分:
由各输送系统的浓相气力输送泵和执行机构及个系统设备等组成。
(
).自动控制系统:
由各种传感器(压力和料位检测装置)、PLC可编程控制器和就地控制箱及上位机(工控机)等部件组成。
本设计方案是在满足《马钢新区能源综合利用电厂135MW机组除灰系统技术规范》中全部要求前提下制订的。
在自动控制系统中,具有完整的控制功能。
并有较高的智能化,能自动地对现场各种情况模拟反映,使操作人员不到现场也能了解现场情况和设备的运行状态。
自动控制部分共分成四部分,即电源部分、上位机部分、PLC可编程控制器、就地控制箱及传感器组成。
在整个控制系统中,以上位机为主构成网络系统,将输灰PLC控制系统连接于网络上,在上位机和PLC的控制下,实现各部分的协调工作。
同时也可以通过上位机直接同全厂的DCS或更高级的网络相联接,实行无人值守。
控制系统具有自动﹑软手动﹑就地手动三种工作方式,其中自动方式为经常运行方式;软手动为操作员通过上位机对每个子系统及有关外围设备进行操作;就地方式时运行人员通过就地箱上设置的按钮手动操作每个设备。
(1)自动运行时,操作员可以通过上位机利用键盘或鼠标发出命令,也可以在PLC控制柜上按钮操作,控制系统按预先编制好的程序自动运行和停止设备,同时在PLC模拟板上显示。
使整个除灰系统按程序自动运行。
当条件不满足或选择设备故障时,屏幕上显示故障原因,并显示操作指导,程序进入保护或联锁状态,确保设备安全运行。
(2)软手操时,运行人员可以在上位机上一对一操作除灰系统设备的启停。
(3)就地方式时,运行人员通过就地箱上设置的按钮手动操作每个单一设备及阀门。
此方式一般为调试和检修时使用。
2.5.2上位机部分
2.5.2.1概述
系统配置1台工控机作为上位机,通过网络,对输灰PLC控制系统进行监控和操作。
工控机上配置1台21"CRT彩显,配置1台A4激光打印机,同时带有钢制的计算机工作台并留有与主厂房DCS系统的通讯接口。
上位机的功能主要是对生产现场的各种数据进行显示、收集、操作,在该工控机上,通过通讯口可以对现场工作情况和PLC工作情况进行监控,了解仓泵输送情况及各种贮料库顶上设备工作情况。
2.5.2.2系统配置
监控系统设备配置表:
序号
名称
型号规格
数量
产地
生产厂家
备注
1
工控机
IPC-610P
1台
台湾
研华
2
监控软件
组态王6.05
1套
中国
可按要求选用
3
显示器
21”
1台
中国
三星
4
激光打印机
HP-1000A4
1台
日本
惠普
工控机的配置
工控机选用研华产,型号:
IPC-610P,8ISA/2PICMG/4PCI/250W
主板:
研华6006RV
CPU:
P4/2.0G
硬盘:
MT40GHD(7200r)
内存:
KSTDDR512M
光驱:
SONY52XCD
CRT:
三星21″彩显,分辨率不小于1280×1024。
带软驱,工业防水键盘,鼠标等。
2.5.2.3系统功能
工控机采用中文WIN-NT4操作系统,中文组态软件,显示器设置图形工作介面,图形工作介面按现场输送工艺的设备配置进行设置,工艺系统的主画面和子画面可以通过键盘或鼠标进行随意切换。
在屏幕上部设置菜单选项,上有“帮助”、“查询”、“操作控制”等选项,利用鼠标和键盘能进行轻松操作。
具体如下:
●“帮助”栏目内容有:
a使用说明和操作说明
b常见故障产生原因和排除方法
●“查询”栏目内容有:
a当前气源压力和当前仓泵工作情况,如料位、压力等情况。
b工作记录,如当天的任一台泵输送次数及输送时间,以及所有泵的总输送次数和输送时间情况。
c故障记录。
●系统气源低压报警:
并自动禁止下一台仓泵输送直到气源压力恢复。
●仓泵加压超时报警:
提示检查仓泵进气是否正常、进出料阀是否关闭严密及流化盘是否堵塞。
●输送超压报警:
仓泵输送时超过设定压力,同时禁止在同一根输灰管道上的其余仓泵输送,直到管道清除积灰后,仓泵压力下降。
●输送超时报警:
仓泵输送时间超过规定输送时间。
●仓泵料位失灵报警:
仓泵输送结束时有料位信号。
●灰库灰位报警:
灰库内灰位到达设置的位置,同时禁止向灰库送灰。
●灰库除尘器故障报警:
灰库除尘器工作不正常或灰库内压力过高。
●“操作控制”栏目内容有:
a.根据当前灰量情况,可以指令任意一台仓泵停运或投入。
b.可以根据工作情况,对运行中的参数(如关泵压力,进料时间等)进行设定。
c.能人工选择手动或自动工作方式进行运行。
d.能人工选择投运和退出仓泵,能方便地设定仓泵的工作参数,如工作压力,进料时间等。
在该工控机上,对于输送次数进行累计统计,利用打印机,能打印下列内容:
·当天的任一台泵输送次数和输送量及输送时间,以及所有泵的总输送次数和输送量及输送时间情况等.
·也可以根据用户要求进行一些参数的打印。
同时在工控机上带有PLC的编程软件,在工控机上直接可以进行PLC的程序修改。
2.5.3PLC可编程控制部分
该部分采用OMRON(欧姆龙)C200H可编程控制器作为主控机,直接控制和协调各输送系统(包括库顶的脉冲除尘器)的正常工作,并对各用气点上的气源压力进行监控。
它一方面接受工控机的指令,并将现场情况反馈给工控机.另一方面能独立自动工作,在脱离工控机后,也能对现场各种情况进行处理。
该部分带有模拟面板,采用指示灯来显示系统的各部分工作情况.用数显仪表来显示仓泵的工作压力、气源压力等。
其主要功能:
a.能人工选择手动或自动等工作方式进行运行。
b.能人工选择投运和退出仓泵,能方便地设定仓泵的工作参数,如工作压力,进料时间等。
c.对现场的工作情况进行模拟显示。
d.对仓泵运行情况进行监控,对运行中的各种不正常情况发出声光进行报警,提醒操作人员注意。
在报警时相应的显示灯亮并闪烁,蜂鸣器发出报警声音,其中声音可以关闭,但关闭后不影响第二次报警。
e.各种贮料仓顶部的脉冲除尘器投运和退出。
报警内容:
·除尘器差压过高。
·各灰库内料位高、超高。
·输送时间超时。
·输送管压力过高。
·料位计失灵。
·气源低压。
·机械执行机构运动不到位报警。
·供电电源故障。
报警指示灯设置在模拟面板上,对于有些报警可以由PLC处理的就由PLC自动处理,当PLC不能处理时,系统就保持工作现状,由人工处理。
2.5.4就地控制箱
为方便调试和维护,对每台仓泵配置就地箱。
仓泵的就地控制箱设置在每台仓泵体上,采
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