气力输灰设计方案.docx
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气力输灰设计方案
2X35t/h锅炉配套气力输灰系统
技术方案
2015年2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：
2×35t/h锅炉
除尘器型式：
布袋除尘器
除尘器灰斗布置：
单台炉3个,共6个
1.1.1.2.操作条件
1.1.1.2.1.飞灰量
单台炉飞灰总量：
按h
单台炉灰量分配：
按每只灰斗h
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：
按各灰斗均等考虑
飞灰温度：
按150℃考虑
飞灰真实密度：
按2100kg/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25m考虑
90?
弯头处数：
按10处考虑
1.1.2.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。
根据布袋除尘器各灰斗工况一样，配置相同规格仓泵适应工况要求，每只灰斗下设一台仓泵，共6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，设置储气罐和干燥过滤系统。
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。
1.1.2.2.系统出力设计
本系统单台炉采用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。
单台炉出力设计：
按设计灰量的200%考虑。
平均每只灰斗的出力为h。
1.1.2.3.系统主要设备参数设计
单台炉主要设备配置与参数设计见下：
仓泵数量：
3只
仓泵规格（m3有效容积）：
输送管道数量（根）：
1
输送管道规格（mm）：
Φ76×6
输送压力（kg/cm2）：
输送流速（m/s）：
1.1.2.4.设备配置与说明
1.1.2.4.1.气源系统
气源包括空气压缩机、气源净化设备和贮气罐。
本系统每台炉输送及控制用气量为Nm3/min，灰库库顶布袋及气化用气为Nm3/min，布袋除尘器脉冲用气量为3Nm3/min，二台炉共12Nm3/min。
本工程采用2台双螺杆式空气压缩机作为输送、仪表、布袋除尘器脉冲反吹和灰库气化气源，单台排气量min，额定排压，一用一备。
气源净化选用前置过滤器1台，单台处理气量min；精密过滤器1台，单台处理气量min；冷冻干燥机1台，单台处理气量min。
气源净化系统设旁路备用。
气源净化设备可除去压缩空气中的水份、油份和杂质，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。
系统采用6m3缓冲贮气罐1台，贮气罐可起到稳定气源压力，缓冲用气的作用，满足输灰系统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。
根据每台炉布袋除尘器各处的运行工况的相同，可配置相同规格的仓泵和管道。
每只小灰斗配置1台仓泵，共配置仓泵3台。
每台炉仓泵具体配置如下:
每个小灰斗配置F0510型仓泵1台，其有效容积为。
仓泵出料管径为DN65，配套出料阀型号为CLF65型。
1.1.2.4.3.输送管道
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，弯曲半径不小于米。
每台炉的3台仓泵合用1根输送管，规格为￠76×6。
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.灰库
本工程设1座100m3容积的钢结构锥底灰库，有效容积90m3。
灰库库顶设DMC48型布袋除尘器1台，用于灰库排气；灰库筒体上设上、下料位计各一只，其中上料位计与输灰控制系统连锁，即当灰库料满至上料位计时，系统报警，并自动停止仓泵的下一轮输送，直至灰库卸灰后料位下降。
灰库底部灰斗设气化板6个，用于灰库气化；气化用气直接引自输送总气源。
气化板的动作与库底卸料设备联动。
气化板用于灰库和灰斗飞灰气化，具有气化效果好，耗气量小的特点。
采用气化板可省去复杂的气化槽及专用风机和电加热器，气源直接采用经过净化处理的输送用压缩空气，大大简化气化系统的设计。
气化板在工作时，压缩空气穿过气化板内的流化板，将堆积在气化板上的积灰呈现流化状态，有效的降低飞灰和灰斗内壁之间的壁面摩擦角，起到疏松飞灰，防止飞灰架拱搭桥的作用。
灰库底部设一个库底双侧卸料器，库底卸料器二个接口，一侧装电动给料机、湿式搅拌机，出力60t/h。
另一侧装手动插板门,干灰卸料机，干灰卸料机的出力为80t/h。
1.1.2.4.5.控制系统
1.1.2.4.5.1.控制系统设备配置
本系统设1台程序控制器〖采用四门子可编程序控制器〗实现6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6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台以实现系统运行状态的动态监控。
1.1.2.4.5.2.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。
1台炉同时最多只能有1台仓泵处于输送状态；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，可通过模拟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。
1.1.2.4.6.控制气源
控制气源要求在满足流量和压力的前提下，具有较高的气源品质，本方案中控制用气采用输送气源供给。
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
仓泵设备
1.
流态化仓泵
F0510，VN=，PN=
6
2.
气动进料阀
DN200
6
3.
气动出料阀
CLF65
6
4.
波纹伸缩节
DN200
6
5.
方圆节
DN200-400×400
6
6.
手动检修蝶阀
D371
6
7.
仓泵管路配套阀门
DN40，DN25，DN15
6套
8.
助吹装置
DN25
2套
9.
沿程吹堵装置
DN25
8套
10.
空压机
12m3/min,
2
11.
冷干机
12m3/min,
1
12.
过滤器
12m3/min,
2
13.
6立方储气罐
C-6
1
14.
阀门及附件
DN80
1套
灰库设备
15.
100立方钢结构灰库
HK100，DN=5m
1
16.
布袋除尘器
DMC48,S=48m2
1
17.
湿式搅拌机
SJ60，60t/h,
1
18.
干灰卸料机
Gs=100m3/h
1
19.
库顶专用卸灰箱
600×600×800
1
20.
双侧库底卸料器
KD150
1
21.
手动抽板阀
DN200
2
22.
电动锁气器
400X400
1
23.
真空压力释放阀
508
1
24.
气化板
150X300
6
25.
气化管路及阀门
DN40
1套
输送管道
26.
输送用普通无缝钢管
￠76×6
27.
气源用普通无缝钢管
￠89×4、￠57×4
28.
镀锌钢管
￠1”、￠11/2”、￠1/2”
29.
电缆穿管
￠1”
30.
钢瓷复合耐磨弯头
DN65
31.
支架
电气设备
32.
程序控制器
PLCS7-200（含软件）
1
西门子
33.
现场控制箱
400X400
6
34.
输送显示控制柜
GGD，2200X800X600
1
35.
灰库控制箱
500X600X400
1
36.
触摸屏
6“
1
日本三菱
37.
隔膜式压力变送器
E+HP31G
6
德国E+H
38.
气源压力变送器
E+HP31
1
德国E+H
39.
隔膜式压力表
YXC-150-MF1
6
上仪四厂
40.
仓泵料位计
射频导纳式料位计HL100-250
6
平迪凯特
41.
灰库料位计
射频导纳式料位计HL100-500
2
平迪凯特
42.
电缆及电缆桥架
满足设计需要
2套
用户自供
43.
其余仪表辅件
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
流化盘
DN400
2
2
气动进气阀
DN40
1
3
气动进气阀
DN25
1
4
逆止阀
DN40
1
5
逆止阀
DN25
1
6
电磁阀
DN8
3
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、出料阀的选型和结构特点
出料阀相对工况更为恶劣，并且结构上要求其阀内流道平直光滑，从而带来诸多限制。
如图所示，本系统选取采用瑞典FLAKT公司技术生产的平板式抽板阀专用结构，采用两个密封圈对夹安装，抽板要求采用高光洁度的不锈钢材质，密封圈采用聚氨脂弹性体材质，具有高耐磨性、高强度、优良的弹性和弹性恢复性能，抽板抽动时，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，同时聚氨脂的高弹性又提供对颗粒的充分包容性。
另外，采用气封气布置，防止飞灰进入阀腔卡住抽板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，只能磨及密封圈和抽板。
在保证的密封圈6个月（4000小时）使用期内及时更换圈，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。
2.2.2.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。
2.2.3.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）
2.2.4.料位计的选型
料位计选用上海平迪凯持公司的RF6500型射频导纳料位计，具有很高的可靠性和使用寿命。
与此相比。
电容式音叉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。
2.2.5.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
HGJ45-91
平面法兰
进料口
统一规格
b
264×134
DN（264×134）
平面法兰
手孔
c
146
DN146
平面法兰
手孔
d
100
HGJ45-91
平面法兰
出料口
通径由设计定
e
50
DN50HGJ45-91
平面法兰
压力表接口
f
40
RC11?
内螺纹
料位计接口
g
50
RC2
内螺纹
排气口
h1,2
150×100
DN（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～
2
隔膜式压力变送器
0～
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
DN40,DN50
8
压力表
0～
9
逆止阀
DN40,DN50
10
球阀
DN15
11
气动出料阀
选配
12
球阀
DN25
13
分气头
14
逆止阀
DN15
15
气控阀
DN15
16
球阀
DN25
17
气包
18
调压阀
DN6
19
料位计
进口
20
球阀
DN15
21
球阀
DN25
22
气动三联件
DN25
23
节流阀
DN25
24
气控阀
DN25
25
逆止阀
DN25
3.2.产品执行标准与规范
1．本公司气力输灰系统产品执行如下标准：
钢结构设计规范GBJ17-88
普通碳素结构钢技术条件GB700-88
优质碳素结构钢技术条件GB699-88
一般工程用铸造碳钢件GB11352-89
高锰钢铸造技术条件GB5680-88
焊接通用技术条件
钢制压力容器设计技术规定YB9073-94
钢制压力容器GB150-98
火力发电厂设计技术规程DL5000-94
火力发电厂除灰设计技术规定SDGJ11-90
火电热力设备和管道保温油漆设计技术规定SDGJ-84
压缩空气站设计规范CTBJ29-90
2．当以上标准有矛盾时，则执行较高标准。
4.工程实施
4.1.生产制造与试验
4.1.1.生产过程控制
依据GB/T9001-9004idtISO9001-9004标准组织生产。
需方可以在产品制造过程中派员了解材料、制作进度、包装运输等情况。
4.1.2.试验
产品出厂前进行材料、零部件和整机试验并验收合格；
压力容器部分依据钢制压力容器GB150-89标准试验并验收合格。
4.2.安装调试与运行
4.2.1.系统安装
本公司派遣技术人员负责现场安装指导。
4.2.2.系统调试与运行
本公司派遣技术人员提供现场调试服务。
系统调试可分为两个阶段，即冷态调试和热态调试。
冷态调试根据具体情况需要5～7天时间，热态调试与机组启动同步，约需持续5～10天。
4.2.2.1.冷态调试安排：
【5～7天】
冷态调试项目如下：
系统加电试验
空压机及气源净化设备调试【1～2天】
气源管道吹扫【1天】
机务设备的调整【2天】
联动试验【3天】
灰库设备调试【1天】
4.2.2.2.热态调试安排【与机组启动同步】
热态调试项目如下：
参数调整
运行监视
二次调整
4.3.工程进度安排
4.3.1.资料交付
签订技术协议书后15天内，供方向业主及设计院提供下列技术资料：
流态化仓泵接口及尺寸图
仓泵配套件接口及尺寸图
伸缩节接口及尺寸图
程序控制系统原理图
合同签订后45天内，供方向业主及设计院提供下列技术资料：
程序控制系统原理图
输入输出I/0点数
设计说明书
设备发货时随机带如下资料：
设备使用说明书
设备安装说明书
设备调试说明书
4.3.2.工程进度安排
设备制造及安装调试常规周期如下：
第一月
第二月
第三月
第四月
上旬
中旬
下旬
上旬
中旬
下旬
上旬
中旬
下旬
上旬
中旬
下旬
机务设备制造
?
?
?
机务设备厂内调试
?
?
电气设备制造
?
?
?
?
?
电气设备厂内调试
?
?
外购外协及国外订货
?
?
?
?
包装发运
?
?
设备现场安装
?
?
?
设备现场冷态调试
?
?
设备现场热态调试
?
设备正常投运
?
4.4.质量保证及售后服务
4.4.1.过程质量控制
依据公司【质量手册】QS/ZLJ-2003组织生产和质量控制。
需方可以在产品制造过程中派员检查产品生产质量情况。
4.4.2.运行性能保证
4.4.2.1.运行指标
保证实际运行性能不低于设计指标，并接受考核和验收。
4.4.2.2.可靠性与寿命保证
本系统主要设备保证使用寿命大于25年；（年运行6000小时）
主要易损件在按使用说明书使用的条件下，保证使用寿命如下：
进料阀寿命：
2年
出料阀寿命：
2年
流化盘透气板：
12个月
4.4.3.售后服务
本公司对本产品实行“三包”，“三包”期自设备投运后初次验收合格起一年或最后一批产品交货之日起二年（期限以先到之日为准）。
一年质保期内，供方负责维修并免费提供更换件。
本公司免费为用户培训设备管理、运行及维修人员。
本公司负责设备安装调试期间的技术交底、技术服务、技术指导和技术监督工作，直至设备安装调试完毕，投入正常运行。
在设备投运
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