气力输灰技术方案.docx
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气力输灰技术方案
泸州永丰浆纸有限责任公司
75t/hCFB锅炉配套气力输灰系统
技术文件
浙江天洁环境科技股份有限公司
2014年5月
1.工程设计方案
1.1.工程设计方案与说明
1.1.1.原始设计资料与设计依据
1.1.1.1.锅炉与除尘器型式
锅炉容量：
1×75t/h锅炉
除尘器型式：
一电二袋除尘器
除尘器灰斗布置：
3个
1.1.1.2.操作条件
1.1.1.2.1.飞灰量
单台75t/h飞灰总量：
9.89t/h（暂定）
单台75t/h炉灰量分配：
项目
一电场
二电场
三电场
灰斗数量（个）
1
1
1
按电场灰量（t/h）
8.37
1.30
0.05
1.1.1.2.2.飞灰理化性质
1.1.1.2.2.1.飞灰化学成分（略）
1.1.1.2.2.2.飞灰物理性质
飞灰粒径分布：
（暂缺，按下表考虑）
一电场
二电场
三电场
飞灰平均粒径（m）
40
20
8
飞灰温度：
按150℃考虑
飞灰真实密度：
按2400kg/m3考虑
飞灰堆积密度：
按750kg/m3考虑
1.1.1.2.3.飞灰输送距离
水平输送距离：
按100m考虑
垂直爬升：
按22m考虑
90弯头处数：
按5处考虑
1.1.2.输灰系统设计方案与说明
1.1.2.1.系统工艺流程
参见气力输灰系统工艺流程图。
本系统流程包括如下主要部分:
仓泵部分：
采用上引式流态化仓泵作为系统关键输送设备。
根据电除尘器各电场工况变化，配置不同规格仓泵以适应工况要求，每只灰斗下设一台仓泵，共3台。
仓泵接受灰斗中的飞灰，在压缩空气的作用下，灰气混和物排入输送管道，实现飞灰的远距离输送。
气源部分：
采用空气压缩机作为动力源，为保证系统的稳定运行，设置和干燥过滤系统。
（气源部分由用户自备）
输送管道：
采用普通无缝钢管为输送管道，弯头采用钢瓷复合耐磨弯头。
灰库：
设300m³混凝土结构灰库1座，灰库库顶设布袋除尘器和压力真空释放阀，用于灰库排气；灰库筒体设料位计；灰库底部设气化装置和飞灰干、湿卸料设备。
1.1.2.2.系统出力设计
本系统采用3台仓泵及相应控制设备。
系统合用一套气源以降低气源波动，减少备用气源容量。
出力设计按正常灰量的150%考虑,不小于锅炉最大飞灰量。
说明：
二、三电场仓泵出力主要考虑当前级电场故障停运时，二、三电场灰量加大到原一、二、三电场灰量时的出力要求。
1.1.2.3.系统主要设备参数设计
单台75t/h炉主要设备配置与参数设计见下表：
一电场
二电场
三电场
仓泵数量（台）
1
1
1
仓泵规格（m3有效容积）
2.0
1.0
1.0
输送管道数量（根）
1
1
输送管道规格（mm）
Φ114×7-Φ133×8
Φ114×7-Φ133×8
输送压力（kg/cm2）
2.30
2.00
2.00
输送流速（m/s）
7.0
6.80
6.50
输送灰气比（kg/kg）
≥35.0
≥35.0
≥35.0
1.1.2.4.设备配置与说明
1.1.2.4.1.气源系统
本工程气源设计条件如下：
输送用压缩空气
输送用气耗气量
峰值耗气量20.0Nm3/min。
设2台14.1m³/min的空压机，两用一备。
空气品质指标
压缩空气常压露点低于-20℃、油份含量小于3ppm、去除大于5m以上尘粒的99%，以防止输送过程中灰气混合物温度低于露点时飞灰的受潮粘积倾向
贮气罐缓冲
单台炉设3m3缓冲贮气罐1只，满足输灰系统间歇用气的负荷要求。
控制仪表用压缩空气
控制用气耗气量
控制用气峰值耗气量0.5Nm3/min。
平均耗气量0.40Nm3/min。
空气品质指标
压缩空气常压露点低于-20℃、油份含量小于3ppm、去除大于1m以上尘粒的99%。
仪用气储气罐
设1m3仪用气贮气罐1只，贮气罐可起到稳定气源压力，缓冲用气的作用，满足间歇用气的负荷要求。
1.1.2.4.2.仓泵系统
本系统配置多个上引式流态化仓泵作为关键输送设备。
根据电除尘器不同电场运行工况的不同，相应配置不同规格的仓泵和管道以适应工况变化的要求。
每只灰斗配置1台仓泵，共配置仓泵3台。
每台炉仓泵具体配置如下:
一电场配置F2514型仓泵1台，其有效容积为2.0m3。
仓泵出料管径为Ø114（Ø133）×7，配套出料阀型号为EL100（EL125）型。
二电场配置F1512型仓泵1台，其有效容积为1.0m3。
仓泵出料管径为Ø114×7，配套出料阀型号为EL100型。
三电场配置F0512型仓泵1台，其有效容积为1.0m3。
仓泵出料管径为Ø114×7，配套出料阀型号为EL100型。
1.1.2.4.3.输送管道
由于系统输送流速低，本系统采用加厚的普通无缝钢管作为输送管道，弯管可采用背部加厚无缝钢管弯头或钢瓷复合耐磨弯头，弯曲半径不小于0.7米。
一电场1台仓泵用1根输送管。
采用变径，规格为￠114×7—￠133×8。
二、三电场2台仓泵合用1根输送管。
采用变径，规格为￠114×7—￠133×8；
输送管道在安装设计时考虑热膨胀，采用弹性管系设计原则，尽量利用弯头作补偿。
输送管道沿程每隔20至30米设吹堵装置一道，以满足系统故障堵管时的吹堵要求。
1.1.2.4.4.控制系统
1.1.2.4.4.1.控制系统设备配置
本系统设1台程序控制器〖采用三菱可编程序控制器〗实现3台仓泵及相关设备的协调有序运行。
每台仓泵各设一只现场控制箱，共3只现场控制箱。
现场控制箱接受仓泵传感器信号〖包括仓泵阀门状态信号、料位信号、仓泵运行压力参数和故障信号等〗并送至程控器，同时接受程控器的控制信号，并转换为仓泵阀门〖包括进料阀、出料阀、一次气进气阀和二次气进气阀等〗动作。
每台仓泵上设料位计、隔膜式压力开关、压力变送器等传感器件以满足流程要求。
另设系统气源压力变送器和灰库料位接口以供输送程序控制系统连锁用。
设输送显示控制柜1台及LCD监控系统以实现系统运行状态的动态监控。
1.1.2.4.4.2.系统控制功能
系统具备二种运行方式，即自动运行、就地手操。
其中自动运行为正常情况下的运行方式；就地手操为备用方式，包括就地手动和手动触发自动运行〖一个循环〗，并可切换；任何情况下手动操作时，出料阀与连接在同一根输灰管道上的其余仓泵的输送状态相连锁。
在正常运行方式下，任何一台仓泵可单独解列转为就地手操方式以便于单台仓泵的故障处理同时不影响其余仓泵的正常输送。
自动运行下，每台仓泵由料位和时间触发轮流排队运行，并可选择电场优先或灰斗高灰位优先。
同时连接在同一根输灰管道上的多个仓泵中同时只能有一台仓泵处于输送状态。
系统运行过程中，可通过液晶显示屏实时了解系统运行状态和相关参数，并可随时更改相关参数〖包括间隔时间、流化时间、输送时间、吹扫时间等〗。
系统提供故障报警信号，并进行相应的流程处理。
包括系统气源欠压报警并自动禁止下一仓泵的输送直到气源压力回复；仓泵欠压报警，提示检查仓泵进气是否正常或流化盘是否堵塞；堵管报警，同时禁止连接在同一根输灰管道上的其余仓泵的输送直到堵管清除后仓泵压力下降。
1.1.3.300m3钢灰库系统设计方案
本工程设1座300m3容积的钢结构灰库。
1.1.3.1.主要范围包含以下内容：
从＋0.00米以上的钢灰库（含顶板）。
钢灰库支架、连接架、附属设备基础支架、平台扶梯。
油漆，全部钢体表面除锈及一道防锈漆，二道面漆。
汽车散装机、库底卸料器、加湿搅拌机、真空压力释放阀、排气布袋收尘器等附属设备及库体保温。
气化风机（含电机）、空气加热器、料位计、管道等。
投标方必须提供完整的上述各部分，构成功能完善的设备，作为一个操作功能单元的部位或材料，全部包括在投标方的供货范围内。
如果因投标方供货不全，造成不能正常开机的责任由承包人承担，供货不全部分由供方补齐，补齐的零部件费用包含在总价内。
1.1.3.2.性能保证值：
1.1.3.2.1.机械担保
保证提供的设备和材料为全新的，符合国家标准和发包人要求的，各个部件机械功能完善的，设计、材料和加工无任何缺陷的。
保证设计提供的设备在发包人地理环境条件下正常使用。
1.1.3.2.2.性能担保
保证设备的各项参数达到合同文件、钢灰库类设备的技术规范要求。
1.1.3.2.3.设备技术要求
所用的原材料性能必须符合国家有关标准，材质为Q235钢。
钢灰库的结构为圆柱下锥体结构，顶盖设有排汽口，钢灰库的总体积约300立方米。
锥体斜壁与水平面的夹角≥60°，出灰操作层高度为～5.00m。
制作锥体钢板的厚度为10mm，圆柱体分三部份制作，其中圆柱上部（从上往下2500mm处）钢板厚度为6mm；圆柱中部（从上往下2500mm处开始到6500mm处之间的距离，即4000mm的长度）钢板厚度为8mm；圆柱下部（从上往下6500mm处开始到9900mm处之间的距离，即3400mm的长度）钢板厚度为10mm。
灰库顶部盖板采用6mm花纹板制作，顶部设置一个人孔门（规格为Ф500mm），顶盖设有支撑架支撑以达到附属设备安装使用、检修平台、牢固的目的。
钢灰库立柱：
300×300mm四根，采用20mm钢板厚度焊接而成。
立柱底板、顶板采用25mm钢板，宽度大于立柱的长×宽。
平台扶梯：
平台采用格栅板，净宽800mm。
扶梯踏步楼梯用格栅板，净宽700mm。
连接架：
主要连接架采用大于14#的槽钢，壁厚不能低于5mm。
次要连接架采用大于10#的槽钢或大于50#角钢，壁厚不能低于5mm。
附属设备基础支架：
主要连接梁采用大于14#的槽钢，壁厚不能低于5mm。
设备在锥体以上平台（靠近锥体的直筒部分）和顶部设置人孔门。
从锥体往上每隔1.5米还须设置检查手孔（含锥体）。
设备设计安装有料位器。
设备锥体部位设置安装有布风装置，保证落灰正常畅通。
灰库本体考虑密封、防雨。
±0.00米至出灰操作层净高≥4.5米。
1.2.供货范围
供货设备清单如下表：
序号
设备名称
型号与规格
数量
备注
气力输灰系统
1
流态化仓泵
F2514，VN=2.0m3，PN=0.8MPa
1
本公司生产
2
流态化仓泵
F1512，VN=1.0m3，PN=0.8MPa
2
本公司生产
3
气动进料阀
DN200
3
本公司生产
4
气动出料阀
EL100
3
本公司生产
5
波纹伸缩节
DN200
3
6
方圆节
DN200-400×400
3
7
手动检修蝶阀
D371
3
8
仓泵管路
配套阀门
气动进气阀
DN40
3
节流阀
DN40
3
节流阀
DN25
3
锥形止回阀
DN40
3
本公司生产
锥形止回阀
DN25
3
本公司生产
锥形止回阀
DN15
3
本公司生产
减压阀
395.222
3
球阀
DN40
3
球阀
DN25
6
球阀
DN15
9
9
沿程吹堵装置
DN25
3套
10
自动防堵吹堵装置
DN40
3套
11
螺杆空压机
14.1m3/min 0.7Mpa
2
用户自备
12
冷冻式干燥机
20Nm3/min 1Mpa
1
用户自备
13
前置过滤器
20Nm3/min 1Mpa
1
用户自备
14
后置过滤器
20Nm3/min 1Mpa
1
用户自备
15
贮气罐
C-4，V=3.0m3，PN=1.0Mpa
1
本公司生产
16
贮气罐
C-1，V=2.0m3，PN=1.0Mpa
1
17
配套阀门
1套
18
输送管道
DN100-DN125
1套
19
气源管道
DN40-DN125
1套
20
耐磨弯头
DN100-DN125
1套
21
程序控制器
S7200
1
含软件
22
仓泵现场控制箱
3
本公司生产
23
配电柜
GGD
1
本公司生产
24
输送显示控制柜
GGD（含液晶触摸模拟屏）
1
本公司生产
25
DCS接口模块
1
含软件
26
隔膜式压力变送器
E+HP31G
3
德国E+H
27
压力变送器
E+HP31
1
德国E+H
28
隔膜双压力表
YXC-150-G
1
上仪四厂
29
仓泵料位计
E+HFTM30
3
德国E+H
30
灰库加长料位计
射频导纳式料位计
3
bindicator
31
电缆及电缆桥架
1套
32
其余仪表辅件
1套
灰库设备
33
钢灰库
300m³
1
本公司生产
34
库顶专用落灰箱
1500×1000×800
1
本公司生产
35
布袋除尘器
DMC-72,S=57m2
1
本公司生产
36
汽车散装机
Gs=60m3/h（含控制箱）
1
干灰卸料头
37
双轴加湿搅拌机
Gs=60m3/h（含控制箱）
1
本公司生产
38
电动锁气器
DS100,Gs=100m3/h
1
本公司生产
39
手动检修阀
YB40A
2
本公司生产
40
真空压力释放阀
YSF-500
1
本公司生产
41
气化槽
QH150
1套
本公司生产
42
罗茨风机
BK5006
2
43
电加热器
DWK-30
1
44
气化控制阀及附件
DN65
1套
随机备件清单如下表：
（1年所需）
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
进料阀阀座
DN200
1
2
进料阀翻板
DN200
1
3
进料阀密封圈
DN200
1套
4
流化盘
DN400
1
5
气动进气阀
DN40
1
6
电磁阀
DC24V
1
2.
主要设备及部件选型
2.1.
仓泵选型的说明
在本工程设计方案中，我公司推荐了上引式流态化仓泵作为系统的关键输送设备。
从原理上分析，仓式泵的输送在灰气混和物进入管道以后，在管道中的流动本质上是相同的，即固气混和物的水平管道二相流动，符合一般的固气二相流流态规律。
上引式流态化仓泵的排灰管在仓泵底部流化盘上面，（如图：
管端与流化盘间有一定的间隔，此间隔高度的调整可起到调节输送浓度的作用）堆积在流化盘上部的飞灰在输送过程中，先被流化，形成流体状的均匀的灰气混和物。
然后在压力的作用下往上排入管道，排入管道的灰气混和物是均匀稳定的，应而有利于系统的稳定运行，减少堵管的可能性。
2.2.
主要零部件选型说明
气力输灰系统在国内的实际应用中相对问题较多，据其原因，主要在于零部件故障多，可靠性差，使用寿命短，如出料阀、料位计、流化装置、压力传感器等。
根据我们的了解和分析，认为主要原因在于气力输灰系统中，关键零部件如进、出料阀等工作在既有高磨蚀性的飞灰又有一定压力的恶劣工况环境下，不可避免地飞灰容易进入阀门的密封面，一旦阀门密封面进（积）灰。
则通用的密封结构就无法保证正常密封而形成泄漏通道，灰气混和物在压力作用下通过此泄漏通道高速流动，从而产生磨损，同时扩大了泄漏通道，而此又加快了泄漏量，从而造成密封面的恶性磨损，导致密封的快速失效。
在实际应用，一旦阀门开始泄漏到完全失效，其过程是很短的，（多至几天，少至几个小时）。
由于飞灰的主要成分为Al2O3和SiO2。
其微观硬度高达HV900-1000，远远超过一般的耐磨材料，因此通过材质来解决磨损其效果不明显，至少不够理想。
要彻底解决上述的恶性磨损，只有通过零部件的设计，结构上保证：
即使飞灰进入阀门的密封面，仍能保证有效的密封而不产生泄漏，这样才能根本上提高零部件的可靠性和寿命。
与此类信似，其它一些工作在飞灰环境中的零部件也必须考虑既有飞灰又有压力的工作工况。
并针对其进行设计选用，才能根本上提高使用寿命。
结合以上分析和我们在零部件设计选型上的经验，举例说明如下：
2.2.1.进料阀的选型和结构特点
如图所示，我们选用的气动进料阀选取采用瑞典FLAKT公司技术生产的平板式翻板阀结构。
进料阀直接与仓泵相连接并融合为一个整体，由叶片式摆动气缸驱动翻板作90度旋转以控制开闭。
这种专用结构的阀门在仓泵中的应用关键在于其密封结构可以满足飞灰工况的恶劣环境要求。
图示中上下密封圈采用氟橡胶材质，橡胶本身对颗粒有一定的包容性，并可耐250度的高温，上密封圈为锯齿形结构，且橡胶硬度较高，下密封圈为平面结构，包覆在翻板上，橡胶材质较软。
阀门开启时密封面不易结灰，在阀门关闭的瞬间，灰斗落下的飞灰可能进入密封面，在密封面进灰的情况下，受气缸驱动力矩和仓泵内压力自紧作用，密封面压紧，此时密封面沉积的飞灰被锯齿顶尖排入外侧或沟槽内，形成三条线密封，从而保证即使飞灰进入密封面也能保证不泄漏。
与此相比，锥形钟罩式阀门，由于锥形的存在，飞灰不易滑落，结构上就易结灰，其密封结构也无法保证在密封面积灰的情况下的密封要求。
且其结构在仓泵上安装时偏置。
无法直接在灰斗上吊挂，从而增加了波纹补偿节的要求。
而本公司生产的仓泵进料阀中置，必要时仓泵可吊挂在灰斗下，从而减少了除尘器灰斗热膨胀带来的一系列问题。
另一方面，本公司生产的专用结构的进料阀充分考虑了可维修性的要求，一旦出现密封面老化失效或磨损，可通过阀体上的两个手孔更换密封圈、翻板和阀座，从而使进料阀整体具有较长的寿命。
2.2.2.
出料阀的选型和结构特点
如图所示，本系统选取采用美国EVERLASTING公司技术生产的旋转双芯硬密封阀专用结构，采用两个旋转双芯密封圈，密封面采用高硬度硬质合金，具有高耐磨性、高强度和高硬度，阀芯抽动时，在两个密封圈较大的压紧力作用下刮落可能落入密封面的飞灰从而获得可靠的性能和较长的使用寿命。
同时，在结构设计上，充分考虑可维修性，密封圈和抽板更换方便。
在出现磨损的情况下，只能磨及密封面和阀座。
保证的密封面12个月（7000小时）使用寿命，可得到5年以上的出料阀寿命。
相比之间，球阀等结构一旦出现磨损，则整个阀体都得更换。
2.2.3.逆止阀的选用
普通逆止阀在气力输灰系统中无法保证可靠逆止。
我们选取采用瑞典FLAKT公司技术生产的锥形橡胶逆止阀，结构如图所示，可以保证飞灰进入密封面时也能可靠逆止，防止了飞灰倒流。
2.2.4.
流化盘的使用特点
流化盘采用双层结构。
下层为诺美克斯纤维编织板，提供均匀的分布气流，同时具有致密的结构以防止飞灰倒流（实际上国内有些仓泵流化盘使用不良就在于采用钢丝网结构，飞灰易倒流，输送时倒流下的飞灰输送压缩空气带动下冲刷钢丝网造成磨损而缩短了使用寿命）上层为支撑下层用的不锈钢多孔板，可保证足够的刚度。
流化盘的使用寿命超过一年（一电场）
2.2.5.料位的选型
料位计选用德国E+H公司的FTM30型音叉料位计，具有很高的可靠性和使用寿命。
与此相比。
电容式或射频导纳式料位计在环境工况变化时（如飞灰化学成分和湿度
的改变，环境气候的变化）则易零漂，增加了频繁调整的工作量。
这点可从凯里电厂的实际使用中得到证实。
2.2.6.压力变送器和压力开关的选型
压力变送器和压力开关与控制流程密切相关，一般要求直接装在仓泵上（有些系统装在进气管道上，则不能准确反映仓泵内的压力参数），因而要求必须选用隔膜式的压力变送器和压力开关，如图所示，而不带隔膜的压力传感器件装在仓泵上使用时由于飞灰易进入内腔从而缩短了使用寿命。
综上所述，零部件的设计和选用必须在结构上要求能适应气力输送恶劣工况的要求，并精心制造调试，才能保证长期可靠使用；同时充分考虑可维修性要求，从而提高整个系统的可靠性、可用性和寿命。
3.产品规格与标准
3.1.产品规格
3.1.1.仓泵本体结构
采用上引式流态化仓泵结构，仓泵本体为一能承受一定压力和温度的压力容器，并具有抗内壁磨损和承受循环疲劳载荷的能力。
仓泵上端为气动进料阀，与仓泵本体融为一体。
仓泵内部为一上引式管道，与出料阀及输送管道相连。
上引管下端为流化盘，上引管端部与流化盘之间保持一定的间距。
仓泵本体上设有必要的工艺管道及传感器件接口和检修手孔，并附有一抱箍可用以固定现场控制箱。
3.1.2.仓泵外形尺寸与接口
仓泵外形尺寸如下表，参见【附图仓泵接口与尺寸】
尺寸
仓泵型号
A
B
C
D
E
F
F0208
2055
772
526
824
780
DN65※，DN80
F0510
2175
673
473
1024
780
DN65，DN80※
F1010
2715
673
473
1024
780
DN65，DN80※，DN100
F1512
2896
673
473
1228
780
DN80，DN100※，DN125
F2014
3075
785
458
1428
1000
DN100※，DN125
F2514
3484
785
458
1428
1000
DN100，DN125※
注:
带有〖※〗符号的管径为常用管径。
仓泵管口表，参见【附图仓泵接口与尺寸】
符号
公称尺寸
连接尺寸及规格
连接面型式
用途
备注
a
200
PN1.0DN200HGJ45-91
平面法兰
进料口
统一规格
b
264×134
PN1.0DN（264×134）
平面法兰
手孔
c
146
PN1.0DN146
平面法兰
手孔
d
100
PN1.0HGJ45-91
平面法兰
出料口
通径由设计定
e
50
PN1.0DN50HGJ45-91
平面法兰
压力表接口
f
40
RC11½
内螺纹
料位计接口
g
50
RC2
内螺纹
排气口
h1,2
150×100
PN1.0DN（150×100）
平面法兰
手孔
i
50
RC2
内螺纹
进气口
3.1.3.
仓泵的完整配置
在实际应用中，仓泵须有完整的配置才能使用。
参见【附图仓泵配置】。
完整配置后的仓泵型号分别为FTR0250，FTR0500，FTR1000，FTR1500，FTR2000，FTR2500。
典型配置如下:
A
一次气管路，含气动进气阀和调节阀
B
二次气管路，含气动阀和调节阀
C
出料阀及气封气管路
D
吹吸式吹堵系统
E
流化气室清灰阀
F
控制气管路
※
料位计
※
压力传感器，包括压力开关、压力表及压力变送器
※
现场控制箱
※
程序控制器及相应控制柜
注:
表中〖※〗部分属电气热控系统
序号
名称
规格型号
1
隔膜式双压力表
0～1.0MPa
2
隔膜式压力变送器
0～1.0MPa
3
节流阀
DN15
4
球阀
DN40,DN50
5
球阀
DN15
6
节流阀
DN40,DN50
7
气动进气阀
D
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