气力输灰培训

/电厂气力输灰系统(正压密相气力输送系统)是我公司根据11—90《火力发电厂除灰设计技术规定》、8470—96《正压密相气力输送系统》的要求，结合我公司多年来的气力输送系统设计、制造的实践经验研制开发的。主要用于火力发电厂或热电厂及水泥行业，该系统的功能是将锅炉省煤器、电除尘器灰斗内的粉煤灰收集下来，粉煤灰在仓泵内流态化并均匀进入输灰管路，粉煤灰的流灰态化和存气性较好，在输灰过程中呈整体灰柱的形式。用正压密相气力输灰的方式输送至灰库贮存。该系统还可以满足用户将锅炉电除尘器不同的电场收集下来的粉煤灰，按粗细灰分开输送及存放的要求。该系统适用于炉底渣、石灰石粉、水泥生料、矿粉、粮食等粉粒状物料的输送。正压密相气力输送系统从结构流程上主要分气源及净化系统、输送仓泵系统、输送管道系统、灰库接收系统、控制系统五大部分。控制系统的控制方式分为集中控制和现场控制，集中控制分为全自动和手动两种控制方式。正压密相气力输灰系统与同类产品及机械输送相比较，具有以下优点：1、固气比（混合比）高，当输送管路长度在200米以内时，固气比可达40：1以上。输送距离在450m以内时，固气比可达25：1。2、运行时工作压力低（一般在0.1~0.2），流速低。在提高输送效率的同时，有效地减少了管道的磨损，降低了压缩空气耗量。3、系统自动化程度高，操作简单灵活，利用程序控制对整个输送过程实行全自动控制。4、关键部件，如进料阀、泵体、控制元件等寿命长，均按通用规范设计，互换性、通用性强。控制模块、料位计、压力变送器、电磁阀等主要元件都采用进口件或进口组件。5、输送管路布置灵活，能方便地实行集中、分散、大高度、长距离输送。6、由于在密封管道中输送物料，可以严格保证物料品质，使其不受潮、对外无粉尘污染、不受各种气候条件影响，有利于生产和环境的保护。7、输送设备内采用金属孔板夹持耐高温化学纤维结构的流化板，具有空隙率高，流化阻力小、效率高，且寿命长的独特优点。8、输送管路系统中的弯头、三通等易磨损管件采用高耐磨产品，提高了抗磨损能力。9、输送过程高固气比、低流速输送，输送管道采用小管径，具有安装方便等优点。浓相气力输灰系统2008年01月31日星期四10:52概述浓相气力输灰系统【】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【】作为关键输送设备，仓泵直接连接在电除尘器【】灰斗下，接受电除尘器收集的飞灰，同时采用空气压缩机【】作为动力源，通过密闭的管道【】，在高浓度、低流速的状态下，把飞灰【】输送至贮灰库【】。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10～20m3、压力0.7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6～8。根据出力要求及输送距离，采用管径一般有以下几种规格：65、80、100和125。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。＆#61548;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。＆#61548;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30～60〗，同时速度低〖根据输送物料，在5～10m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30～60，而常规稀相系统为5～15。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65、80、100、125等小口径管道；而稀相系统管道口径一般在125～250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，而起始段流速为5～8m，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2～42，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250～1500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。＆#61548;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。＆#61548;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。＆#61548;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25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2530m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<33。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4-8。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1015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6时，其当量长度取8-10m;弯管10时，其当量长度取10--16m;弯管20时，其当量长度取1220m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2×6，三台蒸发量为35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1.0仓泵；三电场由于灰量较少，装设一台0.5仓泵。输灰气源由三台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：50～60(料)／(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×Φ10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Φ40。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.1～0.15，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4左右，现在只需要2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60～90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0．52，由于输灰系统较大，系统压力升至0．523，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0．52。我们根据运行经验，经多次试验，将压力降至0．46。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7左右，修改参数后，升压时间为4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75／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，输灰时间缩短，单位时间内输灰次数增加。原每台仓泵每次仅能输送200灰，现每次输送灰量达到500，提高了设备的利用率，同时减少了设备磨损。(3)减少检修工作量。改造后，确定了合理的气灰比，由于降低了压缩空气用气量，输灰压力降低，输送过程中对管道的磨损大大降低。改造前检修工几乎每天都要补焊漏灰点，改造后很少再出现漏灰现象。所更换的铜质多层网状透气块，使用寿命长，不仅减少检修工更换陶瓷块的工作量，更重要的是保证输灰、电除尘系统的正常运行，有利于环保。(4)减少设备运行、维护费用，降低生产成本。改造前，透气板上所使用的透气块寿命非常短，平均每3周就要更换一次，且每块透气板上有5块陶瓷块，当陶瓷块损坏后，灰就会从泵体内直接落入泵体气室，加剧了对透气板的磨损，平均每月就要更换一块透气板(约4000元／块)，再加上阀门更换，9台仓泵每年的备件费用就近100万元。改造后，使运行维护费用降低到原来的25％左右，大大减少了生产成本。一、粉煤灰颗粒在气力输送管道中的运动状态1a'm'{'9h能源环保论坛在输送管道中，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。（如图1）分享信息,提高技术水平,优化工程质量6f441.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。提高技术水平,优化工程质量以上三种运动状态，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。二、气力除灰系统的基本类型及其优缺点依据粉体在管道中的流动状态，气力除灰方式分为悬浮流（均匀流、管底流、疏密流）输送、集团流（或停滞流）输送、部分流输送和栓塞流输送等。传统的大仓泵正压气力除灰系统属于悬浮流输送，小仓泵正压气力除灰系统和双套管紊流正压气力除灰系统界于集团流和部分流之间，脉冲“气刀”式气力输送属于栓塞流输送。依据输送压力种类，气力除灰方式又可分为动压输送和静压输送两类。悬浮流输送属于动压输送，气流使物料在输送管内保持悬浮状态，颗粒依靠气流动压向前运动。典型的栓塞流输送属于静压输送，粉料在输送管内保持高密度聚集状态，且被所谓的“气刀”切割成一段段料栓，料栓在其前后气流静压差的推动下向前运行，如：脉冲气刀式栓塞流气力输送技术。小仓泵正压气力除灰系统和双套管紊流正压气力除灰系统既借助动压输送，又有静压输送。《火力发电厂除灰设计技术规程》它是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。它把大仓泵正压输送系统、气锁阀正压气力除灰系统、小仓泵正压气力除灰系统、双套管紊流正压气力除灰系统、脉冲气力式栓塞流正压气力除灰系统等统归为正压系统。它把利用抽气设备的抽吸作用，使除灰系统内产生一定的负压，使灰与空气混合，一并吸入管道，这种输送方式归为负压系统。大家习惯上所说的气力除灰系统分类就是按《火力发电厂除灰设计技术规程》的规定进行分类的。其中，根据输送时灰气比的高低和输送时管道内气固两相流动的压力，气力输灰又可分为浓相、稀相、正压、微正压、负压等多种形式。目前来说，在国内各种类型的方式都有使用，对负压系统来说，由于系统内的压力低于外部大气压力，所以不存在跑灰、冒灰现象，系统漏风不会污染周围环境；又因其供料用的受灰器布置在系统始端，真空度低，故对供料设备的气密性要求较低。供料设备结构简单，体积小，占用空间高度小，适用于电除尘器下空间狭小不能安装仓泵的场合。但也有其缺点：对灰气分离装置的气密性要求高，设备结构复杂，这是因为其灰气分离装置处于系统末端，与气源设备接近，真空度高。并且，由于抽气设备设在系统的最末端，对吸入空气的净化程度要求高，故一级收尘器难以满足要求，需安装2～3级高效收尘器；受真空度极限的限制，系统出力不大、输送距离不远；系统输送速度大，灰气比低，管道磨损严重。对正压系统来说，浓相系统是发展方向，较为受欢迎，这是因为它有如下一些特点：1.较高的灰气比灰气比可达30-100，而常规稀相系统为5-15。因此其空气消耗量大为减少，在多数情况下，浓相正压气力除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：①供气不必使用大型空气压缩机，采用性能可靠的小型螺杆式空压机。供气系统投资降低。②输灰系统输送入灰库的气量较少，因而灰库上的布袋过滤器排气负荷大大降低，从而为布袋过滤器的长期运行提供可靠了保障，延长了布袋过滤器的使用寿命。③在相同出力的情况下，所用管道管径大为减小。由此可选用轻型管道支架，安装方便，投资省。2．输送速度低浓相系统平均流速在8-12m，为常规稀相系统的1/3-1/2。输灰管道磨损大为减小，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．输送距离远单级当量输送距离可达1500m，对于更长距离的输送，可采用中间站接力的方式解决。三、气力输灰设备的发展现状气力输灰设备是我国除灰产业中相对较为弱势的产业，起步晚。在80年代初才开始在燃煤电站使用国外进口的产品，主要为美国艾伦公司的负压稀相系统和美国公司的低正压气锁阀稀相系统；1988年瑞典菲达公司的正压浓相流态化小仓泵系统进入中国市场；1994年德国穆勒公司的双套管正压浓相系统进入中国，至此，国际上四种主要的输灰技术产品都在中国落了户，据近两年的统计资料，我国从国外进口的气力输灰设备仍占高达40%的市场份额，若包括合资企业生产的产品，则占一半以上。我国在“八五”、“九五”期间组织了气力输灰技术和产品的科技攻关，并相继开发出负压稀相系统和正压浓相流态化小仓泵系统；1994年浙江菲达科技环保有限公司从美国公司引进了助推型正压浓相气力输灰技术。到2000年底统计，已进入中国除灰市场的国内外厂家共37家，其中内资企业22家，中外合资企业5家，国外厂商10家。国外厂商有美国、艾伦、空动（）、澳大利亚的公司、德国穆勒（M0）、瑞典菲达公司等。从产品总体性能、技术水平看，内资企业中的浙江菲达科技环保有限公司、上海水工机械厂产品与进口和中外合资企业产品当属同一档次，但个别零部件，如阀门的寿命不如进口，其他内资企业的产品档次显然要比进口产品低，但价格也低得多。从市场占有率看：国外进口产品占40%，浙江菲达、上海水工和合资企业产品占30%，其他内资企业产品占30%。四、国内外主要气力除灰技术介绍前面已经说过，气力除灰系统主要包括两大类，即负压气力除灰系统和正压气力除灰系统。但正压除灰系统又可分为高浓度（浓相）气力输送系统和低浓度气力输送系统。由于高浓度气力除灰系统具有高效节能、流速低、磨损小、输送管道可用普通钢管、投资和维修费用少等诸多优点。所以，正压高浓度气力输送系统正成为我国燃煤电厂粉煤灰气力除灰系统的主导系统。近年来，国内外气力除灰技术主要也是向高浓度气力除灰技术方面发展。比较典型的正压高浓度气力输送系统有：小仓泵系统、紊流双套管系统、脉冲栓流系统、多泵制正压系统、助推式高浓度气力输送系统、芬兰纽普兰公司和英国公司气力除灰系统等。下面着重就这些系统作一些介绍。小仓泵气力除灰技术小仓泵气力除灰系统国内外厂商有瑞典菲达公司、澳大利亚公司、浙江菲达环保科技股份有限公司、上海水工机械厂等。目前它们在国内都有使用用户，瑞典菲达公司的小仓泵系统，最早是由上海南市电厂于1988年投资35万美元引进的，主要用于改造该厂13#炉（220）除灰系统、1989底投运后，系统运行正常，检修维护量小，其性能明显优于国产仓泵除灰系统。1993年11月珠江电厂2号炉从澳大利亚公司引进了该公司的小仓泵系统，一次投运成功。浙江菲达环保科技股份有限公司在引进国外技术的基础上，于1991年也成功地研制了小仓泵正压气力除灰系统。自研究成功以来，已有100多套系统先后在福建后石电厂、黑龙江七台河电厂、北京第一热电厂等60多家电厂应用，效果也不错，且价格远远低于进口系统。上海水工机械厂主要是对瑞典菲达公司引进小仓泵进行消化、吸收、仿制。为上海南市电厂提供后续进口设备的备品备件，同时上海水工机械厂还对瑞典菲达公司引进的小仓泵全套系统进行仿制，并应用在上海南市电厂的另一台锅炉上，一举获得成功。后来它的产品还在广州恒运热电有限公司、上海吴泾热电厂、天津石化热电厂等10几家电厂得到应用。小仓泵正压气力除灰系统输送原理：小仓泵正压气力除灰系统是结合流态化和气固两相流技术研制的，是一种利用压缩空气的动压能与静压能联合输送的高浓度、高效率气力输送系统。其输送技术的关键是必须将物料在小仓泵内得到充分的流态化，而且是边流化、边输送，改悬浮式气力输送为流态化气力输送。它是目前世界上成熟可靠的气力输送技术之一。它采用的是仓泵间歇式输送方式，每输送一仓飞灰，即为一个工作循环，每个工作循环分为四个阶段，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，在程序控制器的控制下，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，进气阀开启，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，压力升高，当压力高至双压力开关上限压力时，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，加压流化阶段结束，进入输送阶段。能源环保论坛)x"H5x$A43)输送阶段出料阀打开，此时仓泵一边继续进气，飞灰被流态化，灰气均匀混合，一边气灰混合物通过出料阀进入输灰管道，并输送至灰库。此时仓泵内压力保持稳定，当仓泵内飞灰输送完后，管路阻力下降，仓泵内压力降低，当降低至双压力开关设定的下限压力值时，输送阶段结束，进入吹扫阶段，但此时进气阀和出料阀仍然保持开启状态。4)吹扫阶段进气和出料阀仍开启，压缩空气吹扫仓泵和输灰管道，此时仓泵内无飞灰，管道内飞灰逐步减少，最后几乎呈空气流动状态。系统阻力下降，仓泵内压力也下降至一稳定值。定时一段时间后，吹扫结束，关闭进气阀、出料阀，然后打开进料阀，仓泵恢复进料状态。至此，包括四个阶段的一个输送循环结束，重新开始下一个输送循环。以上输送循环四个阶段仓泵内压力变化曲线如图3所示。2.克莱德和纽普兰气力输灰技术英国克莱德（）公司和芬兰纽普兰（）公司在气力输灰方面都有他们的独特之处，都是世界一流的物料气力输送公司。他们的技术基本一致。这是因为，纽普兰公司的创始人芬兰先生，在纽普兰公司成立之前供职于英国麦考伯（）公司。麦考伯公司是最早研究气力输送技术的公司之一，亦即现今英国克莱德（）气力输送有限公司的前身和技术来源方，1980年，先生回到家乡芬兰创建了纽普兰公司。这两家公司目前在国内都有合资公司，一是国家电力公司电规总院和英国克莱德公司在北京合资组建的克莱德华通公司，二是镇江电站辅机厂与芬兰纽普兰公司在镇江合资组建的镇江纽普兰公司。他们的产品在国内多家电厂均有应用。他们的技术最为突出的是所有进出料阀广泛使用技术卓越的圆顶阀。下面以克莱德公司典型的气力除灰系统中泵和泵为例作一介绍。1)型泵气力输送系统泵适用于近距离（<300m）的集中输送，可以串联8台泵运行。在除尘器下易于布置，可以将除尘器灰斗的出口设计低于2m。分享信息,提高技术水平,优化工程质量5V"t"r$泵只有一个动作部件除灰圆顶阀，其质量优良、结构简单、性能可靠、维护工作量少。泵运行过程①灰斗内的料位计未被覆盖，入口圆顶阀关闭并密封，此时不消耗空气。②当同一组所有灰斗中任何一个的料位计被覆盖，系统触发，所有泵的入口圆顶阀打开，进料计时器开始计时，并持续一个设定时间使得灰落入泵。③一旦设定的进料时间到达，入口圆顶阀关闭，密封圈加压密封，并由压力开关确认密封正常。然后主输送器的进气阀打开，压缩空气将灰从所有的泵输送到中间仓或灰库。④在进气管线上设有压力开关，当探测到管道内的压力下降到设定值时，关闭压缩空气入口阀，系统复位，等待下一次循环。2)型泵气力输送系统型泵是一种下引式输送泵，具有较高的灰气比，适合于中长距离输送，可以单泵运行，也可以多台泵串联运行。泵运行过程①系统处于等待状态，物料在灰斗内逐渐累积，入口阀、出口阀、输送进气阀关闭，排气阀打开。②灰斗内的灰达到料位计高度，入口阀打开，物料自由下落，填充泵体，排气阀保持开启状态，出口阀、输送进气阀保持关闭状态。③泵内物料达到泵内料位计高度（或达到设定的填充时间），入口阀、排气阀关闭，出口阀保持关闭状态，进气阀开启对泵内进行预加压。④泵内压力达到一定值时，打开出口阀，物料沿管路输送到灰库。此时，入口阀、排气阀保持关闭状态，进气阀保持开启状态。当进气管路压力降至预定值时，循环结束，系统复位，等待下一循环的开始。3.多泵制正压气力输灰技术多泵制正压气力除灰系统不同于常规的单仓泵或双仓泵除灰系统，它是近年来由杭州华电华源环境工程有限公司在总结以往丰富的设计经验基础上，开发研制出了集微正压、负压和正压浓相气力除灰系统优点于一身的多泵制正压浓相气力除灰系统及其与之对应的输送设备型上引式密相泵，所谓多泵制正压浓相气力除灰系统是指采用型上引式密相泵为输送仓泵，以若干台仓泵作为一个输送单元，同一输送单元的仓泵采取同步运行的方式，一个输送单元的仓泵为一个运行整体，对其控制就象对单台仓泵的控制，一个输送单元调协一组进气阀组件、一个出料阀。多泵制正压浓相气力除灰系统达到了90年代国际先进水平，填补了国内除灰行业的正压浓相气力除灰系统多泵制运行的空白，使正压浓相气力除灰系统应用于电厂大机组运行成为可能。该系统已成功地应用于江苏天生港电厂、江西景德镇电厂等多家单位。多泵制正压气力除灰系统特点'①系统配置相对简单，最大限度地减少了出料阀的数量，使系统运行更加可靠、安全。②系统各仓泵之间运行切换相对较少，出力比一般的正压浓相气力除灰系统高。③因系统配置相对简单，所以系统维护工作量及维护费用相对较少。④适用于300及以上大型机组干除灰系统。输送系统的气量及压力控制方式多泵制正压气力除灰系统采用孔板对空气流量及压力进行控制，使输送过程中任何时刻通过每一块孔板的流量始终保持恒定。这一流量控制方式不同于常规的调节阀流量控制方式。调节阀对流量进行流量控制的系统，一般都配有很大的储气罐，因为这个系统在刚进入输送阶段的瞬间，需要很大的气量，远大于空压机流量。在输送过程中，空气母管的压力会越来越低。多泵制正压气力除灰系统采用的节流孔板经过严格计算，可对空气流量和空气流速进行严格的控制，在系统输送的过程中空气母管压力始终保持在0.55以上，因而较好地实现了低速、恒流输送，并有效降低了管道磨损。而且，孔板比调节阀更容易检修，因为孔板的孔径是固定的，输送中不需要调节，如果孔板有磨损，只需按原尺寸重新加工一块即可。防堵与排堵系统系统在一般情况下是不会堵管的，因为系统设有自动防堵系统，当系统检测到有堵管倾向时，系统会通过对相应阀门的空气流量的调节，实现自动防堵。为防止异常情况（如空压机故障等）引起的输送管道堵塞，系统设有自动排堵系统。系统不设置旁路吹堵系统，只在每根输送管道的出料阀前端设置一只排堵球阀，排堵球阀与透气总管相接，透气总管接至烟道。系统采用反抽排堵的方式，当发生堵管时，系统会在上位机界面中显示出堵管文字提示，并伴有声音提示。系统会自动关闭进气阀、出料阀、输送阀等仓泵阀门，打开排堵进气阀，使管道压力达到一定值，关闭排堵进气阀，排堵球阀迅速打开，以上步骤循环几次即可疏通管道。系统排堵由系统自动完成，无需人工干预，当排堵结束后，系统将在上位机界面中显示出提示，并伴有声音提示。紊流双套管气力除灰技术紊流双套管技术最早是由德国汉堡莫勒（）公司在80年代中期推出的除灰技术（简称），国内最早引进该公司的气力除灰系统是浙江嘉兴电厂（2×300）于1994年引进的，后来又有河北三河电厂（2×350）、山西河津电厂（2×350）、新疆红雁池电厂（2×200）、华能江苏太仓电厂（2×300）等相继引进。从运行情况来看，均能突出系统简单、运行平稳、安全可靠、能耗低、输送距离较长、出力大、管道磨损小、不易堵管等优点。另外，系统控制简单方便、维护工作量小，很受电厂好评。一般德国汉堡莫勒公司的紊流双套管气力除灰系统在国外公司的投标报价中属较高的。为此，国家电力公司在1999年将《双套管气力除灰实验研究》列为重大科学技术项目，下达给国家电力公司电力建设研究所。该研究所经过2年的攻关工作，完成了该项目的全部工作，并于2002年5月9日通过国家技术成果鉴定。到目前为止，国内已有10多个电厂采用电力建设研究所双套管气力除灰系统。效果反映也都不错，可以替代进口。目前双套管气力除灰系统在国内的生产厂家除国家电力公司电力建设研究所所属的北京富通科技发展公司外，还有中国华电工程（集团）公司所属的华电环保系统工程有限公司、长沙慧林科技公司等，他们各自都有自己的使用用户。富通科技：山西神头第二发电厂（2×500）、侯马发电厂（2×50）、哈尔滨第三发电厂（1×600）等；华电环保系统工程有限公司：山东黄岛发电厂（2×125（2×210）；长沙慧林科技公司：北京高井电厂、贵州凯里电厂等。双套管气力除灰系统输送原理：该系统的工艺流程和设备组成与常规正压气力除灰系统基本相同：即通过压力发送器（仓式泵）把压缩空气的能量（静压能和动能）传递给被输送物料，克服沿程各种阻力，将物料送往贮料库，但是紊流双套管系统的输送机理与常规气力除灰系统不尽相同，主要不同点在于该系统采用了特殊结构的输送管道，沿着输送管道的输送空气保持连续紊流，这种紊流是采用双套管来实现的，即管道采用大管内套小管的特殊结构形式，小管布置在大管内的上部，在小管的下部每隔一定距离开有扇形缺口，并在缺口处装有圆形孔板。正常输送时大管主要走灰，小管主要走气，压缩空气在不断进入和流出内套小管上特别设计的开口及孔板的过程中形成剧烈紊流效应，不断挠动物料，当因物料低速在管道中输送而在某处发生物料沉积时，料堆前方的压力增高，迫使输送气流进入内管，进入内管的气流从下一处开口以较高的流速流出，从而对该处堵塞的物料产生扰动和吹通作用，从而使物料能实现低速输送而不堵管。系统最大特点是：安全性好，能随时启停而不堵管，由紊流双套管系统独特的工作原理，保证了除灰系统管道不易堵塞，即使短时的停运后再次启动时，也能迅速疏通，从而保证了除灰系统的安全性和可靠性。5.助推式高浓度气力除灰技术助推式高浓度气力除灰系统，是在输灰管道上按一定间隔距离分布安装若干只助推器。输送用气并不全部加入仓泵，加入仓泵的空气只是起到将物料推进管道的作用，另外的空气通过助推器直接加入管道。通过助推器加入管道的空气可使物料获得克服管道阻力所必需的能量。当物料在管道中发生停滞，不论输送距离有多长，助推器都能使之重新启动。目前国内已有浙江菲达环保科技股份有限公司引进、消化、吸收了美国空气动力公司型助推器及相关技术。6.脉冲栓流高浓度气力除灰技术脉冲栓流气力输送技术，在我国的研究应用有近40年的历史。浙江大学、合肥机械研究所等单位都作过大量的试验研究工作。70年代初东北电力设计院在长春一汽自备电站，曾采用过脉冲栓流输送泵除灰系统，因当时对该技术了解不够，各方面缺少经验，出现物料对设备和管路的磨损严重，弯头泄露，污染环境，检修维护量大而停运。而80年代初应用于北京新型墙体材料厂（原北京市烟灰制品厂）的脉冲栓流输送泵，用来转运大型储灰库中的粉煤灰至各车间，从80年代运行至今，其效果理想。自1992年以来，国家电力公司电力建设研究所针对目前对脉冲栓流输送技术缺乏深入的系统理论研究，以燃煤电厂的粉煤灰物料为例，进行了系统和设备的试验研究，并于1997年5月应用于湖北汉川电厂的工业性试验，取得了阶段性的成果。1999年5月，国家电力公司主持鉴定会，给予了高度的评价：在理论研究方面处于国内领先水平，指导国内脉冲栓流气力输送技术在电厂的应用。脉冲栓流气力输送的工作原理是：将物料装入栓流泵罐内，在压缩空气压力的作用下，物料从罐体排料口排出，进入排料管道，在管道中形成连续的较为密实的料柱，“气刀”在脉冲装置的控制下间歇动作，将料柱切割成料栓，在输送管道中形成间隔排列的料栓和气栓，料栓在其前后气栓的静压差作用下移动，这种过程循环进行，形成栓流气力输送。6m$h$@9q)5u6e能源环保论坛它最大的特点是利用气栓的静压差将料栓推移输送，而常见的气力输送则是凭借输送气体的动压进行物料的携带输送。一、国内外气力输送装置的分析比较气力输送装置主要有两种类型：负压抽吸式和压送式，国内外粉粒状物料的气力输送大多采用压送式，就其发送器结构主要分两大类，即螺旋泵和仓式气力输送泵。1.1螺旋泵八十年代由合肥院主持引进了具有国际先进水平的美国公司M型螺旋泵的设计及制造技术。它的主要优点是：螺旋轴采用双支撑，出料口根据工艺要求可直出料或左右侧出料，密封采用油封及气封，工作更为可靠。该泵用于连续输送物料，并可在0~100%额定输送量下变量输送，输送过程无脉动，输送量可达数百吨，在相同输送量的前提下其体积最小。因此，特别适用于干法水泥生产线煅烧工艺中的煤粉输送，也适用于大型散装水泥船的输送及散装水泥船的改造。螺旋泵属悬浮式稀相输送，输送风速高，因此，其螺旋叶片及内衬磨损大，需经常更换；电耗约高于仓式气力输送泵30%以上，在要求长距离大输送量的工艺系统中不宜采用。1.2仓式气力输送泵它结构简单，几乎没有运动件，所以故障少，几乎无噪音。能以非常高的混合比将粉粒物料输送至数千米以外的地方；可悬浮式、流态化式及静压式（浓相）输送。因高压悬浮式仓式气力输送泵的风速高（末速25-30），混合比低，管道磨损严重，气耗大，电耗高。七十年代后，国内外科技工作者投入精力物力转向低速、高浓度的气力输送技术研究，最大限度地降低管道磨损、提高混合比、降低气耗，提高技术经济指标。典型的高浓度气力输送方式有如下四种。1.3脉冲栓流气力输送泵其工作原理是：将物料装入栓流泵内，在压缩空气的作用下，物料经泵体排料口进入输送管道，形成连续的较为密实的料柱。气刀在脉冲装置的控制下间歇动作，将料柱切割成料栓，在管道中形成间隔排列的料栓和气栓，料栓在其前后气栓的静压差作用下移动，这种过程循环进行，形成栓流气力输送。常见的气力输送是凭借输送气体的动压进行携带输送，而栓流输送利用的是气栓的静压差进行推移输送，并且物料的流动是栓状流，因此栓流输送的输送速度可大大降低，耗气量也随之降低许多，系统及设备简单。由于速度低，故所引起的摩擦和冲刷磨损大大降低。栓流泵系统具有低能耗、低磨损、高灰气比和高输送效率的特点。合肥院于八十年代研制开发的高浓度低速脉冲气力输送泵，其主要技术指标为：输送当量长度：196m；输送管径：Ф100；输送水泥量：32.2；混合比：106－157；输送平均风速：5－7；输送吨电耗：<1。83年由建材部组织了技术鉴定，85年获国家科技进步三等奖。但是脉冲栓流的输送机理决定了对物料有严格要求，输送距离受限（＜300m），输送量小(＜30）。显然不能满足当前市场急需的长距离大输送量的气力输送需求。1.4双套管紊流浓相气力输送此技术为德国公司专利，我国在粉煤灰的长距离大输送量气力输送系统中引进多台（套）在电厂应用。输送原理：它与常规仓式气力输送主要不同点是该系统采用特殊结构的输送管道，即在输料管内增设另一小管道，小管道布置在大管道上部，小管道下部每隔一定距离开有扇形缺口，正常输送时大管走料，小管主要走气。压缩空气通过小管缺口流出产生紊流效应，不断挠动物料进行低速输送。当输送管道内出现被输送物料局部聚积时，流通截面减少，此时输送管道内压力高于小管道内压力，存在一个压力差，因此需对小管道内加压。当小管道内压力高于开口处的输送管道内压力时，则小管道内压缩空气输入输送管道内，对聚积物料进行分割吹散后输送。当输送管道内压力与小管道内压力平衡时，两者之间气流不交流，因此输料管道能保持平稳输送。据资料介绍其优点为：①系统适应性强，可靠性高。②低流速、低磨损，初速为2－6，末速约15，平均流速10左右。③电耗低：常规输送电耗7－108226，而该系统为4－68226。④输送距离远：达1000m以上。1.5助推式高浓度气力输送美国空气动力公司研制的助推式高浓度气力输送系统，是在输料管道上按一定间隔距离安装若干只助推器，输送用气并不全部加入仓泵，加入仓泵的空气只是起到将物料推进料管的作用，另外的空气通过助推器直接加入管道，被输送的物料在管道中呈集团流或栓流，运动速度低、混合比高、耗气量小。1.6多功能型浓相流态化―仓式气力输送泵这是我院研发的具有自主知识产权的气力输送设备，它是将多项在实践应用中行之有效的技术措施优化组合的系统。仓泵容积大，输送量大，工作次数少，因而故障率低，且工作特性好。其优点：⑴管式低阻型内部流态化装置的设计有独到之处，流态化区域大且稳定，输送混合比高。⑵管道的变径设计与应用，保证了输送气流速度低（初速5左右，未速为10－16），磨损小，电耗低。⑶技术经济指标先进。⑷系统投资远低于进口同类设备。⑸从应用效果看，完全可以取代进口设备，且维修简单，工作可靠。为我国长距离大型低耗气力输送设备选型提供了可靠的国产化设备。二、主要研究内容2.1内配管及流态化装置的独到设计仓式泵的内部结构设计是否合理，对泵的输送性能影响很大。经多年探索及应用实践，对高存气性和低透气性粉料（如水泥、生料、粉煤灰等）充分流态化的必要条件进行了总结。根据物料性质、泵容量大小、输送距离，制定内部配管的直径及流态化充气管的面积。流态化管外部的透气材料为低阻、憎水性强、高强度、质密的合成纤维材料，为保持良好的工作状态，需要定期检查及更换。对高存气性物料只需少量气体即可取得良好效果，流态化后的物料其摩擦角一般小于与管壁的摩擦角。经多台泵运行实践的观察及计算，管道平均气流速度可降至10左右，与常规悬浮式气力输送相比，由于输送气流速度的降低（V↓），而混合比提升（;↑），总风量下降（Q↓），输送中摩擦阻力（P↓）下降。N∝K·Q·P……(2-1)式中：N－空压机功率Q－风量P－阻力据公式(2-1)可知，由于风量及阻力的降低，空压机功率消耗下降。Δ∝V3-4……(2-2)式中：Δ－管道的磨损量V－气流速度据公式(2-2)可知，由于气流速度的降低，管道磨损可大幅度减小。2.2变径输料管道的设计及应用在中长距离气力输送时，随着输送距离的延长，管道内气体膨胀。根据流体质量守恒原理：式中看出若输料管道初端、尾端管径相同时(D12)，管道初端压力高，气体密度大，输送到尾端压力降低，气体密度减小，管道的输送风速则越来越大。（图A）由于管道磨损量与风速的3-4次方成正比，因此风速的增加势必带来管道磨损量的急剧增加。（图B）稳定输送段压力损失为最小时的气流速度的确定是管径选择的基础数据，（图C）横坐标为气流速度，纵坐标为压力损失。普遍规律为在稳定输送段有压力损失为最小的气流速度，当选择的气流速度大于时，压力损失随之增高，管道磨损加重，且电耗增加；反之，若低于时，则压力急剧增高。物料沉积直至堵管。经多年实践的总结，对高存气性和低透气性的粉粒物料（水泥、生料、粉煤灰等）在流态化浓相输送中，为减少管道磨损，采用分段变径输送管，变径后的风速降低幅度与管径几何比的平方成正比，因此扩大管径是一种行之有效的管道降速方法。对不同粉粒物料和不同的输送距离，管道如何变径以及变径点的选择是两个关键问题。它涉及到最低输送风速的选择，对不同的输送方式，最低风速又有不同要求。多年来，中外科技工作者试图通过数学表达式进行计算，由于气固两相流在管道内流动状态相当复杂，至今没有一套完整的计算式供设计直接使用。一般采用理论与运行实践相结合的方法来进行计算。计算始终在修正→实践→修正中不断进步。仓式泵根据输送距离的不同、物料性质的变化及输送量的不同，所采用的较常规方式大约可降低（30－40）％。值乘以适当的修正系数，即为实际选择最佳气流速度的基准，可作为变径管道末速选择的依据。对长距离气力输送的输料管道，一般可选择3－4次变径，管径自进料端至出料端逐渐增大。变径点的选择（即变径的管道每段长度）是按经验公式得出的。我们的经验是比较准确地确定每段管道的压力坡降值（即每100m的压力降ΔP）。经验计算公式:式中：×μx××10-3i－压力坡降K－管径系数v－管道内气流平均速度x－速度系数μ－重量混合比y－混合比当输送管道末速确定后，该段管道的初速根据输送物料性质的不同，可设定最低允许的初速。当输送管道末速确定后，根据压缩机供风量即可确定管道的直径D。输料管道的变径及分段的计算，国内外各大公司方法不尽相同，变径及分段是否恰当，直接影响系统工作的安全性及经济性。保证管道输送的最佳风速、运行阻力小、不堵管、混合比高、管道磨损小、电耗低是最终考核指标。2.3泵体进料机构设计具有安全联锁功能进料机构工作可靠性直接影响泵的运转率，根据物料性质及工作温度（≤210℃）首选软密封结构。进料阀阀体与氟基橡胶构成密封，它工作可靠，密封性好，安全、寿命长。阀体通过长、短摇臂及单向气缸控制开关。当泵内送料结束且压力降为0时，进料阀才能打开。泵因故障停机，只要泵内有压力，进料阀就不会打开，安全联锁保证安全。经实践考验，该结构特别适应泵的安全运转，密封件正常使用寿命在2年以上（24小时工作）。2.4人性化操作设计气电联合控制该系统的执行阀全部由气动阀完成，如进料阀的执行机构由单向气动阀完成。流态化及加压阀的执行机构由气动截止阀完成，而执行机构的控制由电磁阀完成（大多采用产品），充分利用了电磁阀动作灵敏、速度快、寿命长（可靠工作100万次以上）的优点，又发挥了气动执行阀工作可靠、对粉尘不敏感（相对电磁阀）的优势。这种以电控阀为先导阀，以气动阀作为执行机构的联合控制系统为人性化操作提供了可靠的执行保障。压力检测及称重系统的应用A该装置采用（美国）压力变送器检测泵内压力，精度高，可在高粉尘工况条件下正常工作，压力信号可远程传输。通过二次仪表可数字显示正常输送压力值，并可设定低压仓空信号输出，控制器开启压力信号及超压报警（开启防堵装置），延时后自动停机。B设置（美国）称重系统。它的压力称重传感器由固定、半浮动、浮动三组组合模块构成，检测精度高，静态精度可达1‰，通过二次仪表可数字显示瞬时输送量及累积输送量，并具有打印功能。通过以上配置：①根据工艺要求，通过二次仪表的数字显示可直观显示出设定的泵装料量，并可以准确称重，发出仓满信号。②输送过程中，通过二次仪表的数字显示，直观观察输送量的瞬时变化、压力瞬时变化及输送时间的变化，及时考查出系统的工作特性优劣。③根据泵的工作特性曲线，可方便及时调整各自配管的控制阀开度，使泵在最大程度的节能、降耗工况状态下工作。④对单泵及累积输送量可数字显示或进行打印记录。2.5多功能型与助动器的应用根据输送工艺的不同，输送物料的性质差异，如高存气性、低透气性物料或低存气性、高透气性物料的不同，该泵可以悬浮式、流态化浓相输送，增加节能阀后可以栓状浓相输送。为保证气力输送的可靠性及最大限度节能，输送管每隔一定间距，增加助动器。在保证管道气流最低速度输送时，一旦堵管，通过助动器增加空气量，使物料在管道中平稳输送。三、具有代表性的成功应用实例3.1长距离粉煤灰输送2005年在天瑞集团周口水泥有限公司输送电厂粉煤灰至水泥厂，输送距离1268m，当量长度1504m，平均输送量56.8。3.2建材行业①1995年起，溧阳水泥厂将原水泥输送系统的机械输送全部改为仓式泵管道输送，输送距离200m，输送量50，实际输送电耗为1。经8年的运行和技术跟踪，运转率95％以上，维修费用低，不足原机械输送的1/3。②2000年及2003年仓式泵用于海拔1450m的蒙西高新材料公司、海拔2450m的青海水泥厂及海拉尔蒙西水泥公司输送水泥，输送量均在100以上。③2001年组合式仓式泵应用于温州钟山水泥股份公司输送水泥，总输送量达300-360，为国内之最。3.3化工行业中国硅粉工业园江西星火有机硅厂2002年经多方考察，确定了选用仓式泵，实现硅粉的管道化气力输送，且实现氮气消耗国内最低值（常规为40m3，仓式泵为20m3）。近几年国内新建的硅粉气力输送生产线大多采用该装置，如江苏宏达新材料股份有限公司、江苏兄弟化学有限公司、浙江合盛化工有限公司、山西三佳新材料化工有限公司等。3.4电力行业①2000年邯郸热电厂为解决水处理硝石灰的长距离管道输送难题，最终选定仓式泵，输送距离400m，输送量30。7年多连续运转，计量及进料密封件从未出过故障。②2003年海螺集团泰州粉磨站采用组合式仓式泵输送粉煤灰，输送距离600m，实现120的输送量。3.5交通运输1996年国家重点工程江阴长江大桥建设中采用仓式泵输送散装水泥，对输送量及运转率有严格要求，成功实现一条管道分别向预拌混凝土搅拌站的22个储库输送水泥的需要，为长江大桥建设作出贡献。压缩空气供气量20m3，输送量达80。仓式气力输送泵及系统工程设计于2004年获部级优秀工程设计一等奖。四、技术经济指标分析4.1天瑞集团周口水泥有限公司输送粉煤灰管道磨损检测结果2006年8月26日用日本产353B型超声测厚仪对输送管道(壁厚8)的磨损量进行了检测，检测精度为±0.1，检测约40个点，平均磨损量约0.6，沿程磨损较为均匀。用户原认为粉煤灰的磨损严重，管道只能用一年。因系统设计合理、管道变径准确、浓相低速输送，管道磨损大大低于常规值，该管道预计可使用5年以上。仓式泵与气力输送的性能指标对比在长距离粉煤灰气力输送工艺线上，国内引进了十多条德国公司双套管紊流浓相气力输送设备。在输送工况相当的条件下，仓式泵系统比系统空压机装机功率小，输送风速低，混合比高，吨公里电耗低。对比数据见下表：设备浓相双套管紊流仓式泵浓相流态化应用厂家国内某电厂周口水泥有限公司输送距离934m1504m(当量)，1268m(实际)输送量6556.8风量85m340m3功率500250管径2245273299工作压力0.3250.28-0.3末速14.710.6初速136.8平均风速13.88.7混合比10.6-12.719.7-23.6吨电耗7.694.3t·电耗8.23.6系统投资与经济效益分析国外某公司驻沪办事处承接该系统的最终报价1200万元人民币，而采用仓式泵系统总投资不足进口设备的1/3，圆满完成整个工程建设。与散装车运输方案相比，每吨节省运输费用约10元，每年输送20万吨，每年可节约200万元。4.2溧阳水泥厂全厂水泥采用仓式泵气力输送，输送距离200m左右，年输送30万吨水泥，平均电耗1左右，经8年运转统计，每年维修费只有几千元。4.3邯郸热电厂采用仓式泵长距离输送硝石灰，经7年运转统计，每年维修费只有2000余元，进料锥阀及密封件至今未维修。4.4江西有机硅厂采用仓式泵气力输送硅粉，原氮气消耗量50m3，现氮气消耗量降为20m3，每年可节约制氮费用上百万元。五、结束语5.1仓式泵的技术性能指标达到国际先进水平，完全可以替代昂贵的进口设备，扭转长距离大输送量气力输送设备依靠进口的局面，可应用于建材、电力、化工、钢铁、交通等行业的长距离、大输送量的粉粒状物料气力输送。5.2采用仓式泵输送粉煤灰、干排电石渣粉、矿渣粉等，对节能减排、综合利用再生资源、发展循环经济、节约土地、环境保护均可发挥重要作用。5.3无粉尘，无噪声，人性化操作，改善工作环境，提高劳动生产率。5.4具有自主知识产权的多功能型仓式泵与常规悬浮式气力输送设备相比，风速低，磨损小，电耗低，设备运行可靠，维修量少，经济效益明显本文阐述了以下几种因素对气力输送系统能耗的影响。这些因素是：现场的输送条件，被输送物料的性能，输送设备的设计，尤其是固体物料的卸料器。气力输送机对这些因素的敏感远比机械输送机高。这正是我们将要阐述的，为什么可以通过系统的优化来实现气力输送系统节能目的的原因。总的来说，气力输送系统的能耗比相应的机械系统大在水平输送，比垂直输送的差别大。但只有在条件相同的情况下这种比较才有意义。对此做了举例说明，只有对具体场合中的各种条件和因素做全成本分析后，才能决定哪些场合最适用的输送系统。1.引言松散物料可以有两种输送方法，机械输送和流体机械输送。下面讨论的工厂中的流体输送通常采用气力输送系统。对于输送距离相对短（→至1,000m），如果生产过程条件本来就允许固体物料通过悬浮相，才能考虑采用液体输送系统。与管道邮件类似，把散状物料包在容器中用气流推动的方法被认为是流体输送，但在实际应用中还没被采用，至少在输送大量固体物料时是这样。下文中只讨论气力输送和机械输送。要为某特定的场合选择一个不但适用，而且成本适宜的输送系统，必须考虑到所有的因素，即物料的性能、输送距离、路径，建筑条件，有关的安全性和环保要求，以及诸如要用惰性气体输送等特殊条件。替代的解决方案是在全面的成本分析基础上进行评估和选择，一方面要考虑工厂在整个生产过程中长期的能源成本，另一方面也要考虑一次性的投资成本，这些都是重要的影响因素。总体来看，如果在机械输送系统和气力输送系统都能用的同一场合，则前者的投资成本较高，而能耗较低。比较气力输送和机械输送，前者的能耗受现场运行条件和所送物料的性能的影响比后者严重的多。因此本文首先讨论影响气力输送能耗的因素，然后对选定的气力和机械系统能耗数据进行比较。2.气力输送系统的能耗2.1基本关系图1是一个正压输送系统的基本结构。该系统的能耗P由压缩机功率，物料卸料器功率和除尘系统功率组成的：P＝＋＋（1）与相比，通常比较小，而则不同。有些类型的卸料器，如高速旋转的螺旋卸料器的值较大，而象压力仓这样的卸料器其值几乎为零。真正的输送能量，是加在系统上的功率值，它已损失了相当于压缩机效率这一部分。可用下面的关系式表示：＝（△，V）∝S·g··βR（2）总阻力系数βR涵盖了输送过程的全部物理意义，功率系数是由总传动功率P除以真正的输送功率即有用功率（S*·g·）得到的：Ψ＝·g··βR∝（3）但在实际应用时，通常采用基准长度（＝100m）的功率消耗。以下我们就采用这种表示方法：＝·[·100m]（4）图1正压输送系统设计示意图ü松散物料输送路径喂料机压力发生器选粉机输送气体图2所示的输送状态示意图用来表示物料输送过程的各种关系。这种图只适用于所研究的特定松散物料及输送路径。在该系统中它表示了输送管道的压力降△、传输气体的流速和固体物料流量S之间的相互关系。图上每个运行状态点对应于一个输送系统的运行参数（S，△，）。沿固体物料流量S为常数的曲线，在不同的输送气体流速下有不同的流体流动状态与输送状态，可由此得出不同的相关压力降△，和不同要求功P或，也就是说根据所选定运行条件的不同在给定的输送距离上可以用完全不同的能耗输送同等数量的固体物料。图2输送状态示意图压力降充满物料管道，固体，输送管斜相空管道多股输送球状塞状堆状表面气体流速图3石灰石粉料输送系统的曲线气体初始速度－固体流量／石灰石粉料／空气;压力仓这种可优化的潜力被如图3所示的实验结果所证实。该图是石灰石粉料，，R＝50％≌23μm，输送路径为