（环境科学专业论文）燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究.pdf

阉州虫学硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 a b s t r a c t p n e u m a t i ct r a n s p o r t i n gi sau s e f u lt e c h n i q u ew h i c ht r a n s p o r t ss o l i dp a r t i c l e sw i t ht h eb e t po f p n e u m a t i ce n e r g y ，w i d e l yu s e d i nc e m e n t , m e t a l l u r g y , c h e m i c a l s ，e l e c t r i cp o w e ra n do t h e ri n d u s t r i e s t h ec o a l - f i r e de l e c t r i c p l a n t sb e g a nt ot r a n s p o r ta s hi nt h e 1 9 4 0 s s of a r , m o s td o m e s t i ca n d f o r e i g n c o a l - f i r e de l e c t r i cp l a n t sh a v ea d o p t e d p n e u m a t i ct r a n s p o r t m gt e c h n i q u e a sah l o r ea d v a n c e dt e c h n i q u ec h a r a c t e r i z e db yl o we n e r g yc o n s u m p t i o n , h i g ha s h - a i rr a t i o a n dl o wv e l o c i t yo f f l o w , d e n s e - p h a s ef l u i d i z e dp n e u m a t i ct r a n s p o r t i n gt e c h n i q u ew i l ll e a dt h e f a s h i o ni nt h ef i e l da n dw i l lb ea d o p t e d b y m o r ea n di n o r ec o a l - f i r e de l e c t r i cp l a n t s t h ea r t i c l ei s m a i n l yc o n c e r n e da b o u tt h ed e n s e - p h a s ef l u i d i z e dp n e u m a t i ct r 唧r t m g t e c h n i q u e o f t h ec o a l - f i r e de l e c t r i cp l a n tu n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n sw i t ha n e x p e r i m e n t a ls t u d yo f i ：1 u n d e rt h ec o n d i t i o n so f n o t i n f l u e n c i n gt h en o r m a lt r a n s p o r t i n go f a s h , t h ea u t h o ra c q u i r e d t h e c u r v eo f p r e s s u r ea n ds t a t i s t i c so f t h ek e y p a r to f t h es y s t e m , t h ep r e s s u r ev e s s e l a n d n 3 a k ea n a l y s i s o fi t t h es t u d ys h o w st h a tt h ed e s i g n e d p r e s s u r eo f t h ep r e s s u r ev e s s e lc a n b er e d u c e dt o0 8 m p a i no r d e rt o 刚s 毋t h er e q u i r e m e n to ft h ep n e u m a t i ct r a n s p o r t i n gs y s t e mo fc o a l - f i r e de l e c t r i c p l a n t s b yc a l c u l a t i n g , t h et h i c k n e s so f 2 5 m 3s i z e dp r e s s u r ev e s s e l s h e l li ss u b t r a c t e d 丘d m1 4 m m t o 1 0 r a m , m e a n w h i l e t h ei n d e x e so fh y d r a u l i cp r e s s u r et e s ta n da i r t i g h tt e s t 黜s u b t r a c t e df r o m 1 3 m p a , o 9 5 m p at o1 o m p aa n do 8 0 m p as e p a r a t e l y , a n dt h i sd e s i g n w i l lr e d u c ec o s ta n d d i f f i c u l t i e so f m a m f a c t u f i n g t h es t 】啦p r e s s u r eo f t h ep r e s s u r e v e s s e lc a nb ef i x e d a c c o r d i n g t o p r a c t i c a lt e s t ，a n d i ti s p r o p e rt or e g u l a t et h i sp r e s s u r e0 0 3 - 0 0 5 m p ah i g h e rt h a nt h e s t a b l e t r a n s p o r t i n gp r e s s u r e ，t o om u c h o rt o ol o w p r e s s u r ew i l li n c r e a s et h ei n s t a b i l i t yo ft r a n s p o r t i n g i n t h e d e s i g n o fd e n s e - p h a s e df l u i d i z e d p r e s s u r ev e s s e l ，s u p p l e m e n tp i p e i sa l l o w e dt ob e a b a n d o n e d ，w h i c h 啪r e d u c et h e 仃a n s p o r 6 n gt i m e ，s l o wd o w n t h ev e l o c i t yo f f l o wi nt h e p i p ea n d i m p r o v e t h e t r a n s p o r t m ge f f i c i e n c y t h e d i a m e t e ro ft h e p o i s e dp 耻s h o u l d b er e d u c e d p r o p e r l y t h es t a b i l i t yo f t h ep i p e sv a l v e sa n dm e t e r sb et e s t e da n da n a l y z e da sw e ha st h e c o n l m o nf a u l ti nt h ep r o c e s so f d e s i g r l t h ea r t i c l ep r o v i d ec o n s u l t a n tp a r a m e t e r sf o rt h ed e s i g n a n d o p e r a t i o no f t h ed e n s e - p h a s e d f l m d i z e dp n e u m a t i c h a n s p o r t 蛔g d u et ot h es i t u a t i o nt h a tt h ed o m e s t i cr e s e a r c hi n s t i t u t ea n dm m m 自c n 埘n g p l a n t sj u s tt u r n e d t ot h er a t i o n a l s t a g eo fe x p e r i m e mf r o mt h es t a g eo fc o p # n l n ga n di m i t a t i o n , e x p e r i m e n t sa r e n e c e s s a r yt of i xt h ec a l c u l a t i o ni n d e xa n dt h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o nm o d e lo f t h ed e n s e - p h a s e d f l u l d i z e dp n e u m a t i c t r a n s p o r t i n g ，s om o r e r e s e a r c ha n dt e s t sa r en e e d e d k e yw o r d s ：a s h ：p n e u m a t i ct r a n s p o r t i n g ；d e n s e - p h a s ef l u i d i z e d ；p r e s s u r ev e s s e le x p e r i m e n t ； o p t i m i z e dd e s i g n 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行 研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、 数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成 果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 蝣糍：锋 日期：型望 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰 州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学 校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被 查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本 人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时， 第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：萄笠珥唪师签名：壅豳日期：一； 蔺州出窖硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 b u香 气力输送是一项利用气体能量输送散状固体颗粒物的有效技术，迄今有1 0 0 多年的历 史，广泛应用于水泥、冶金、化工等行业。燃煤电厂于二十世纪4 0 年代开始利用气力输送 技术对粉煤灰进行输送。由于此项技术有利于粉煤灰的综合利用，并且能够节约场地、减少 环境污染以及节约水资源等诸多优势，受到世界各国燃煤电厂的广泛重视。到目前为止，国 内外绝大多数燃煤电厂都采用气力输送技术。 燃煤电厂发展初期由于单机容量小，灰和渣的排放量不大，对环境污染也不严重，一 般都采用机械除灰和水力除灰，通过湿法输送管道把灰和渣捧放到贮灰场进行贮存和利用。 随着电力工业的迅速发展，电厂规模不断扩大，传统湿法输送末端的贮存、处置场不但占 地，而且灰渣对环境的污染日益严重，加之用水资源日趋紧张，同时由于粉煤灰利用技术 不断进步，促使了气力输送技术在燃煤电厂的普遍推广【l 】。 中国是以煤炭为主要能源的国家，中国电力的7 6 是由燃煤产生的，1 9 9 7 年全国排放 的粉煤灰超过1 亿t ，成为世界上最大的排灰国，随着经济的发展对电力需求的增加，粉煤 灰的排放量逐年增长闭，2 0 0 0 年排灰渣量已达1 6 亿t 。我国在二十世纪5 0 年代开始进行 气力输送技术研究，从1 9 7 9 年开始，我国大、中型燃煤电厂引进了一些国外较先进的气力 输送系统和设备，推动了我国气力除灰的应用和发展p 5 1 。 1 9 9 4 年元月，电力部、国家经贸委、建设部等六部委联合发文要求，对新建、扩建和 改建电厂工程，其项目建议书必须包括按照干湿分排、粗细分排和灰渣分排的原则对粉煤 灰的综合利用，否则不予审批立项嘲。2 0 0 1 年国家电力公司和国家环保局联合发出通知， 要求5 0 m w 以下火力发电机组在有条件关停的同时，对5 0 m w 以上火力发电机组的锅炉除 灰系统在5 1 0 年内进行全面改造，即将水力除灰全部改为干除灰。这为气力输送技术在 燃煤电厂的全面推广应用提供了法规依据。 由于国家规定新建燃煤电厂必须配备干输灰设备，而老电厂水冲灰方式的改造，基本要 在未来扣l o 年内全部完成，市场需求巨大。目前国内已建成或在建的3 0 0 h 棚及以上的气力 输送系统大多为国外进口，有少数厂家制造气力输送设备，但多属稀相气力输送设备或仿制 国外产品，技术不够成熟。总体来看气力输送设备国产化率低，且未形成规模化专业化配套 能力。 目前国内外燃煤电厂已有的气力输送系统，有空气斜槽、负压气力除灰系统、低正压 鞠州矢害硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 气力除灰系统和正压气力除灰系统四种类型。从使用效果来看，这四类输送技术能够满足 燃煤电厂气力输送不同工况的要求。 正压浓相气力输送技术是近期逐渐发展起来的一种气力输送技术，由于其输送距离远、 能耗低、灰气比高、流速低等特点，作为一种性能更优越的输送技术，正在被越来越多的 燃煤电厂采用。它代表了当今世界燃煤电厂气力输送技术的发展方向。 国外的气力输送设计大都依赖于试验研究得出的计算模型和计算参数，由于设备先进， 试验监测水平高，新的设备都可以在试验中首先得到验证，设计人员在设计参数的选取上可 以利用试验值。目前国内制造和研究单位，刚刚从仿制研究走向试验研究的理性阶段，设计 参数的选取基本是凭经验在一定范围内选取。 对于正压浓相气力输送的试验研究，国内大多是建立在试验台基础之上的研究，如钱东 平等进行了降低气力输送小麦能耗的试验研究口】，刘宗明等对浓相气力输送粉煤灰的实验研 究【引。由于气力输送系统复杂，设备运行环节多，试验台基础之上的研究相对于工程实践还 有相当差距。 密相流态化气力输送技术，是在引进吸收国外正压浓相气力输送技术的基础上，开发 研制的适合我国燃煤电厂工况的一种密相气力输送设备。这种输送技术更加注重实用性和能 耗指标的先进性，系统的输送距离超过1 0 0 0 m ，输送灰气比可大于3 0 5 0 ，在l l o o m 当量 长度上仓泵的电耗量低至o 0 0 1 8 5 k w h t m ，整个系统能够长期稳定运行f 9 1 。 密相流态化仓泵，是密相流态化气力输送技术的核心设备，从目前运行状态及各种参 数来看能够充分体现其出力大、灰气比高、输送速度低、动力消耗小、输送压力低、输送 距离远等特点，处于国内领先水平，说明该型仓泵性能是优越的。但从实际运行来看，也 存在管路配置较多、设计压力过高等方面的缺点。 本研究从对密相流态化仓泵进行1 ：1 工业试验着手，比试验台的试验研究更具有参考 价值和实际意义。通过实际运行进行工业试验，对其进行分析研究，提出优化设计措施，并 对实际运行过程中易出现故障进行了分析研究，为气力输送系统的设计部门和燃煤电厂运行 单位提供参考，有利于提高密相流态化输送技术的市场竞争力和此种技术在燃煤电厂的推 广。 镝州虫害硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 l 燃煤电厂气力输送概况及密相流态化气力输送 1 1 气力输送技术概况 目前我国燃煤电厂已有的气力输送系统，不论是全都进口还是引进技术国产化，或自 己设计和生产的国产化设备，它们都归结为空气斜槽、负压气力除灰系统、低正压气力除 灰系统和正压气力除灰系统四种类型f 3 4 h 0 1 6 】。 1 1 1 空气斜槽 空气斜槽输送设备作为一种短距离输送的主要设备，是气力输送的一种特殊形式，在燃 煤电厂通常起到集灰的作用，呈斜向布置向仓泵输灰。欧洲应用较多。我国从二十世纪7 0 年代开始先后在闵行、江油、岳阳等电厂采用。 空气斜槽输送距离一般小于6 0 m ，供气压力3 5 k p a ，系统输送能力达4 0 t h 。它是利用 气力和重力的作用，使灰象水一样沿斜槽流动。电除尘器灰斗下来的干灰，自斜槽高端被送 入槽内透气板之上，低压空气由下槽引入，穿过透气板中均匀密布的小孔隙和干灰颗粒间的 空隙，导入上槽。气流在穿过料层时，将其携带的部分能量传递给干灰，使之悬浮起来，形 成流态。干灰在沿斜槽方向的重力分力和气流的作用下向低端流动。输送过程中，由于干灰 不是紧贴在透气板上，因而与透气板的摩擦阻力很小。另外物料在槽中运动速度低，只有l 2 m s ，风机产生的压力，仅需克服透气板及料层阻力，便可使千灰形成流态，因而压损小， 输送能耗低，采用离心式风机便可输送。 该设备结构简单，无传动部件，输送量大，耗气量少，维修量小，无噪声，改变输送方 向方便，并能多点加料和多点卸料。由于上述优点，一直受到气力输送专业的重视。其不足 之处是除尘器灰斗下要有较高的空间，以满足安装坡度；锅炉启动阶段所产生的油灰、粗灰、 冷灰、杂物等非正常排灰，斜槽较难适用。 空气斜槽是从水泥行业引入，有关气力输送理论及设计均以水泥特性为依据，推算出斜 槽的设计数据及安装制造尺寸。但实际上燃煤电厂粉煤灰的灰温要高于水泥熟料温度，干灰 颗粒在斜槽内的悬浮速度、粒径的不均匀性多与水泥不符，特别是干灰的吸湿粘附性对斜槽 的正常运行影响很大。因而要根据粉煤灰的特性和排灰量来确定斜槽尺寸和空气量，使之在 运行中始终能保持5 0 l o o m m 的物料厚度，这个厚度对形成良好的流态是很必要的。以往 对物料厚度的重要性认识不足，也是造成斜槽不能正常运行的一个主要原因。 总的来说，空气斜槽是一种散料短距离输送设备，只要在设计、制造、安装运行等几个 环节均能把握好，可以成为可靠的集灰设备。 鞠州虫害硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 1 1 2 负压气力输送系统 负压气力输送系统是采用负压吸送，系统内负压为一7 0 一2 0 k p a ，输送当量长度不超过 2 0 0 m ，灰气比为2 0 2 5 ，系统出力3 0 4 0 t h 。它使用物料输送阀( 又称e 型阀) ，把除尘 器灰斗内的灰送入输灰管道，在负压的作用下，把灰吸送到灰库顶部的收尘( 灰) 设备，经 二级收获( 一级一般为旋风式收尘器，二级一般为布袋式收尘器) ，并落入灰库。 该系统在上世纪5 0 、6 0 年代在我国已有采用，均装于小容量机组上，自行设计、制造。 8 0 年代成套进口的设备装于3 0 0 m w 机组上，有宝钢、大连、福州、沙角b 等电厂。引进 技术国产化的系统装在合肥、成都、渭河、珠江等燃煤电厂。 该系统由于呈负压态，卫生情况较好，环境污染程度低，自动化程度较高，运行情况也 好。其不足之处有： ( 1 ) 一般只适合于短距离输送，或干灰集中，若连接车辆转运，对厂区卫生有所影响； ( 2 ) 检修维护工作量大。由于选用袋式收尘器为最后一级收尘设备，布袋易损坏，更 换量大。整个系统要防止漏风率增大，如有漏风会使系统出力快速下降。现国产除尘器已将 过滤风速从l m s 降到0 5 m s 左右，布袋寿命相对有所提高，但另外应该设法提高一级旋风 分离器效率，以降低布袋负荷； ( 3 ) 调试周期较长，由于控制环节较多，对运行维护人员要求较高。 l _ 1 3 低正压气力输送系统 低正压气力输送系统的输送空气压力般为o 1 o 2 m p a ，输送距离为2 0 0 4 5 0 m ，系 统出力3 0 8 0 t h 。该系统主要设备有空气压缩机、气锁阀、输气和输料管、阀门及控制系 统。 该系统在我国投产的有南通、北仑港、吴泾、石洞口二厂等燃煤电厂，均系美国设计并 成套进口，其中南通、吴泾采用设备为爱伦公司( a - s - h ) ；北仑港为联合运输公司( u c c ) ， 石洞口二厂为燃烧公司( c e ) 提供。 低正压气力输送系统的最大特点是干灰集中和输送集于一体，可用计算机程序控制。其 不足之处为： ( 1 ) 投资高。由于气锁阀装置数量多，灰管多，控制环节多，需进口。如2 x3 0 0 m w 机组仅进口设备及控制部分，约1 9 0 万美元( 其中未包括管道及附件、钢结构、电气、土建、 工地服务等) ，全套设备折算成人民币超过2 0 0 0 万元； ( 2 ) 检修维护工作量大。由于气锁阀动作频繁，磨损较重，故检修工作量大； 4 鞠州矢宇硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 ( 3 ) 运行费用高。平均动指数约为1 7 k w h t k m ； ( 4 ) 调试时间较长。由于控制点多，特别是装灰量由时间控制，难以调准，各电场气 锁阀运行的循环次数也不能按照排灰量的变化而自动调整。有时仓筒内未装满灰或无灰也照 样按程序运行，影响出力。 ( 5 ) 对运行、检修人员要求较高。一般运行人员较少，但检修人员较多。 1 1 4 正压气力输送系统 正压气力输送系统的输送空气压力值一般为0 2 0 8 m p a ，输送距离可达1 0 0 0 m 以上， 输送能力可在3 0 1 0 0 t h 范围内变化，国内使用系统的输送能力多在1 0 6 0 t h 。目前全国 有约6 0 余座电厂装有这类系统，如宝钢、福州、南市、西固、昆明、平凉、广安等电厂， 都能长期稳定运行。 正压气力输送系统是一种以仓泵为主要输送设备的气力输送系统。主要由空气压缩机、 供气管路、供料斗、仓泵、输料管路、储料库及控制系统等组成( 见图1 1 ) 。其工作原理是 物料经进料阀进入仓泵，当物料达到一定高度时，关闭进料阀。此时压缩空气由进气阀进入 仓泵，使气料混合形成料气流，再打开出料阀，料气流经输料管路送达储料库或其它用料点。 4 5 1 灰斗；2 仓泵；3 空气压缩机：4 除尘器；5 灰库 图1 - 1正压气力输送系统 正压气力输送系统的主要设备是仓泵，按仓泵的发送形式可分为上引式( 物料由仓泵上 部输出) 和下引式( 物料由仓泵下部输出) 两大类，由于仓泵本体无运动部件，本体磨损较 小，结构简单，输送距离较远，是燃煤电厂粉煤灰较为理想的气力输送设备。目前国内外应 用较多的仓泵有以下几种形式： ( 1 ) c b 型仓泵( 上引式) 。该型仓泵设计有可调节气料混合比的装置，可达到较理想 的气料混合比，可实现较长距离( 如闵行电厂试过2 0 0 0 m ) 的输送，该类仓泵的主要问题是 闸阀等部件磨损快，维修工作量较大，费用高，输送浓度不够均匀稳定。 ( 2 ) c d 型仓泵( 上引式) 。又称流态化仓泵，该型仓泵下部增设有流态化板，促进气 蔺州出旁硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 料混合，在出料口处设有二次风调节装置，可调节输送浓度。这种仓泵运行稳定，可靠，不 易堵管，气、灰浓度均匀，出力较大，适用于中、长距离输送，但在使用过程中要注意压缩 空气质量，流化板易受潮而影响流化过程。 以上两种仓泵灰气比为7 1 5 ，属稀相输送，气料在管道内输送速度快，阀体及管路易 磨损。 ( 3 ) q j 型仓泵( 强流化型) 。仓泵也从上部引出出灰管，其特点是在泵内强化气、灰 混合，达到灰粒被气包围，促进灰气的强流化程度。排灰时由于气压自动形成灰段和气段的 栓柱式输送，灰气比可达3 0 以上。由于输灰速度较低，管路磨损小，是一种较理想的浓相 输灰设备。 ( 4 ) c p 型仓泵( 下引式) 。排灰管位于仓泵下部，灰依靠自重落下，顺着气流进入排 灰管，自流排出并输送。由于本体阻力较小，有较好的运行特性和较高的输灰浓度，可用于 中、短距离的输送，但灰气混合不太均匀，运行稳定性较差，远距离输送时易产生堵管现象， 部分阀门零件磨损较快。 ( 5 ) q p b 型仓泵( 喷射型) 。排灰管从仓泵下部引出，在排灰管出口处增装了气力喷 射器，泵体内设有环形气化管及出口处的弧形放料门，使灰、气混合较均匀，出力较大，其 缺点是下灰过程中流量忽大忽小，不易控制，易出现堵管现象。 ( 6 ) l 型仓泵( 下引式) 。该仓泵增加了流态化措旅，压缩空气分三路进入泵体，一路 对仓泵内物料加压；一路使物料流态化；另一路通过喷射管输送流态化的物料。 随着电力工业的快速发展，单机容量不断提高，粉煤灰得到广泛的综合利用，正压浓相 气力输送技术越来越多地应用于燃煤电厂。此种技术由于其输送距离远、能耗低、灰气比高、 流速低等特点，作为一种性能更优越的输送技术，正在被越来越多的燃煤电厂采用1 7 q 扪。 它代表了当今世界燃煤电厂气力输送技术的发展方向。 正压浓相气力输送技术，是利用流态化技术，使散状物料成流态化状态的正压浓相型的 气力输送系统。流态化是指当空气由下而上以一定的压力、流速通过散状物料自由堆积的料 层时，料层呈“沸腾”状，具有一般流体的流动特性，即所谓流态化。浓相输送贝4 是指平均 灰气比不小于2 0 的输送。 当今世界比较先进的正压浓相气力输送系统主要有四种； 美国a b b 公司的浓相气力输送系统； 德国m o l l e r 公司的湍流浓相气力输送系统； 6 两州六害硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 英国c l y d e 公司的m a c a w b e r 浓相气力输送系统。 瑞典f l a k t 公司的浓相气力输送系统。 这几种系统的共同点是输送灰气比高，输送速度低，空气耗量少，因此都是高效低磨损、 低能耗的浓相输送系统。以上几种浓相输送系统在我国都有成套进口设备，大多为3 0 0 棚及 以上的大型机组采用。另外，加拿大f u t h l e rs m i t h 工程公司集团、意大利t e r m o k i m i k c o p o r a t i o n 2 9 ，德国b m h 公司正压浓相输送系统1 3 0 在国内也有安装，使用效果良好。 1 2 气力输送系统技术经济性能比较 由于负压、低正压气力输送系统复杂，设备多、支管长、运行维护难、投资造价高等特 点，决定了它们不可能大量推广应用。即使进口设备在实际运行中性能也远未达到外方技术 人员介绍的水平。实践证明，气力输送系统及设备由于工作条件恶劣，因此运转的部件越少， 控制环节越少，则系统和设备就越可靠。正压气力输送技术和负压、低正压气力输送技术相 比较要简单得多，并且易于掌握，是一种更可靠的气力输送技术。气力输送系统技术经济比 较见表1 1 。 表l - 1气力输送系统技术经济比较表 系统名称 项目名称 正压系统低正压系统负压系统 l输送距离( m )1 0 0 05 0 01 5 0 2系统出力( 讹)2 0 6 08 04 0 技术 3设备组成简单复杂较复杂 比较4设备来源国产或进口进口国产或进口 5控制环节较少很多 多 6 维修工作量较少多多 l 投资l ( 基数) 1 8 2 31 9 2 4 经济 2 总运行费用1 ( 基数) 1 8 2 o2 0 2 5 比较 3运行、维护人员1 ( 基数)1 31 执州矢害硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 1 3 密相流态化气力输送理论与技术 1 3 1 密相流态化气力输送理论 ( 1 ) 密相气力输送 关于密相气力输送的定义或密相与稀相的划分界限，至今尚未形成统一的看法，比较典型 的有以下几种定义d 1 13 2 】： 扎灰气比大于1 0 ，1 5 ，2 5 或8 0 时，可以认为是密相气力输送。灰气比( 也称混合比 或料气比) 指的是被输送飞灰的质量流量与空气的质量流量之比； b 物料的体积浓度大于4 0 ，5 0 时，可以认为是密相气力输送； c 气力输送时，物料充满管道的多个断面时，可以认为是密相气力输送； d d i x s o n 等认为：对于水平输送，气体量不足以使所有物料处于悬浮状态时，可以认为 是密相输送状态；对于垂直输送，有颗粒回落现象，即可认为处于密相气力输送； e 用目前广泛使用的z e a z 相图对气力输送进行分类。 以上几种方法，都不同程度地存在缺陷。如对于用灰气比进行分类的方法，y o k o t a 曾指 出，即使在相同输送方式和输送条件下，输送灰气比也随物料物性、输送速度、输送距离而 改变，其意义是相对的。对于用物料体积浓度来说，k k o a a r d 指出堆积空隙率为7 0 的物 料很难以物料浓度大于3 0 输送，因此用体积浓度来定义是有缺陷的。第三种说法虽比较严 格，但无法解释密相动压输送所表现出来的密相流动特征，因此可能显得过于狭窄。第四种 定义的范围较广，但所描述的运动状态并非密相输送所专有。z e n z 相图相对比较准确地描 述了气力输送的流动特征，在z e n z 相图上对气力输送进行分类似显得更加准确。气力输送 密相、稀相分类方法具体见表1 2 。 对于燃煤电厂气力输送系统，我国在正压浓相气力输送系统( j b 厂r 8 4 7 0 9 6 ) 中规定 平均灰气比不小于2 0 的输送称为浓相输送( 即密相输送) 毋3 1 。由于灰气比在工程实践中比 较容易检测等优点，所以现在为广大气力输送设计所采用。 ( 2 ) 流态化3 4 3 6 】 流态化简称流化或假液化。当流体( 气体或液体) 自下而上通过料层时，在流速低的时 候，流体只穿过静止的颗粒之间的缝隙，称为固定床。随着流速的增加，颗粒互相离开，有 少量的颗粒在一定区间内进行振动和游动，称为膨胀床。当流速再增高致使全部颗粒都刚好 悬浮在向上流动的气体或液体中时，颗粒与流体之间的摩擦力与其重量相平衡，相邻颗粒间 的挤压力的垂直分量等于零，床层开始具有流体的特性。在更高的流速下，搅动变得更激烈 8 鞠州虫害硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 表l _ 2气力输送密相、稀相分类方法 划分方法划分原则划分界跟类型 ( 5 稀相 料、气质量流量比5 5 0中相 5 0密相 3 0稀相 1 3 0密相 料、气两相数 料、气重量流量比( 2 种划分界限) 2 5 密相 0 2 0密相 物料颗粒在管道截面中的分布 9 5 稀相 ( 即空隙率) 2 5稀相 体力学特征 弗鲁德指数f r1 5 2 5中相 o 6 0 年最大风速( m s ) 2 1 9控制气源压力( m p a ) 0 3 5 输送物质干状粉煤灰仓泵开泵压力( m p a ) o 5 0 输送当量长度( m ) 1 8 0 0 仓泵荚泵压力( m p a )0 0 8 关于仓泵的配置，由于一电场灰量为4 4 1 t h ，二、三电场灰量分别为o 5 t h 和o 2 t h ， 所以一电场配置2 5 m 3 仓泵，二、三电场可配置更小的仓泵，但为了使二、三电场作为一电 场备用，充分发挥除尘器分区供电的优势，也配置2 5 m 3 仓泵。即当一电场出现故障时，其 灰量向二、三电场转移，这时二、三电场仓泵也可完成总灰量的输送，同时由于选用了较大 仓泵，仓泵以及其上配备的阀门的动作次数将相对减少，使阀门的运行寿命增长，从而增加 了系统的可靠性。 3 3 2 试验内容 在不影响粉煤灰正常输送的前提下，通过设定不同的开泵压力，调整二次补气管路、平衡 气管路的供气状况等不同工况，利用总控制室c r t 操作站进行监控，跟踪记录不同工况仓 泵随时间的压力变化等参数。本试验拟对仓泵本体设计压力、最佳开泵压力、二次补气管路、 平衡气管路及阀门等进行分析研究。 蔺州出搴硕士学位论文燃煤电厂粉煤灰密相气力输送泵的工业试验研究 对仓泵进行1 ：1 工业试验研究的设定控制参数见表3 - 3 ，开泵压力设为手动可调。 表3 - 3仓泵控制参数 项目数值项目数值 最大进料时间( s ) 9 0 0吹扫时间( s )2 0 最大流化时间( s ) 5 0 0 最大仓压( m p a ) 0 9 0 最大输灰时间( s ) 9 0 0关泵压力( m p a )0 0 8 为保证粉煤灰正常输送和试验数据的获得，将开泵压力分别设定为0 5 0 m p a 、o 4 0 m p a 、 o 3 5 m p a 、o 3 0 m p a 、o 2 5 m p a 、o 2 0 m p a 共6 个压力等级，关泵压力统一为o 0 8 m p a 。气路 工作状况设定代码见表3 4 。 表3 - 4气路工作状况设定代码表 代码气路工作状况 i正常输送，输送过程中平衡气管路、二次补气管路均为全开状态。 输送过程中，平衡气管路全关，二次补气管路为全开状态。 输送过程中，平衡气管路全开，二次补气管路为全关状态。 输送过程中，平衡气管路、二次补气管路均为全关状态。 v 输送过程中，平衡气管路开一半，二次补气管路为全开状态。 3 4 试验方法 由于电除尘器二、三电场来灰量小，输送频次少，所以将一电场处于正常运行状态的 2 5 m 3 密相流态化仓泵作为试验用设备。在每一开泵压力等级下，分别进行5 种工况的试验。 利用c r t 操作站记录每一工况仓泵随时间的压力变化曲线并保存。 通过c r t 操作站对仓泵设定不同的开泵压力，即o ，5 0 a 、0 4 0 m p a 、0 3 5 m p a 、0 3 0 珏，a 、 0 2 5 m p a 、o 2 0 m p a 共6 个压力。平衡器管