煤粉鍋爐氣力除灰系統(tǒng)主要設(shè)備設(shè)計(jì)選型

煤粉鍋爐氣力除灰系統(tǒng)主要設(shè)備設(shè)計(jì)選型許滸;王世棟;陳亮【摘要】以蘭州某調(diào)峰應(yīng)急熱源廠工程為例，對(duì)氣力輸灰工藝流程及主要參數(shù)確定過程進(jìn)行詳細(xì)闡述說明，指出選用合適的混合比及輸送氣流速度是氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，并給出主要設(shè)備選型參數(shù)確定的原則為相關(guān)系統(tǒng)提供技術(shù)參考.【期刊名稱】《蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)》【年(卷)，期】2016(023)001【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P76-79)【關(guān)鍵詞】氣力輸送;煤粉鍋爐;除灰系統(tǒng)【作者】許滸;王世棟;陳亮【作者單位】中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅蘭州I730000;中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅蘭州I730000;中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅蘭州730000【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TF321.9煤粉鍋爐飛灰宜采用氣力除灰系統(tǒng).氣力輸送裝置是利用高速帶壓氣流作為載體在管道中輸送物料的設(shè)備，輸送物料動(dòng)力源自管道兩端氣流壓差.氣力輸送相比其他輸送方式，其主要優(yōu)點(diǎn)在于：物料在密閉的管道中輸送，對(duì)環(huán)境不易產(chǎn)生粉塵污染;輸送線路布置靈活，可利用空間，減少占地面積；機(jī)械傳動(dòng)部件少，操作管理方便，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單；輸送距離遠(yuǎn)，便于集中輸送；工藝流程連續(xù)化程度高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制［1-3］.本文以蘭州市某應(yīng)急調(diào)峰熱源廠工程為例，對(duì)熱水煤粉鍋爐氣力除灰系統(tǒng)的主要設(shè)備選型計(jì)算及其注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述說明.單臺(tái)29MW鍋爐小時(shí)最大灰渣排放量為0.94t/h；被輸送物料為粉煤灰，堆積密度0.6~0.8kg/m3；水平輸送距離100m，垂直輸送距離4m;布袋除塵器1臺(tái)，配有脈沖閥60個(gè)，噴吹周期120s.根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求分析原始條件后，氣力輸送形式確定為正壓壓送式.氣力除灰系統(tǒng)工藝流程如圖1所示.壓送式氣力輸送的主要參數(shù)按以下步驟進(jìn)行計(jì)算.1） 確定輸送物料量.壓送式氣力輸灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出力不應(yīng)小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)排灰量的150%［4］.本工程單臺(tái)58MW煤粉鍋爐小時(shí)最大排灰量為0.94t/h，布袋除塵器下部配置6臺(tái)倉(cāng)泵，因此單臺(tái)倉(cāng)泵輸送物料量Ws=1.5x0.94/6t/h=0.236t/h.2） 確定混合比.根據(jù)該物料的輸送特性，確定混合比m=4.3） 確定輸送氣流速度.理論上，管道中灰塵受到氣流作用，且氣流速度大于灰塵沉降速度，就可以被輸送.然而氣流速度過大則氣源功率增加，過小就可能產(chǎn)生堵塞，可見選擇合適的氣流速度十分重要.煤粉灰輸送速度經(jīng)驗(yàn)公式［5］為va250~100v。，當(dāng)混合比大時(shí)，可取較大值.煤粉灰沉降速度vo=0.213m/s，取輸送速度為va=20m/s.4） 確定壓縮空氣耗量.壓縮空氣耗量主要由輸送耗氣和布袋除塵器反吹兩部分組成.a）輸送耗氣量［5］可按式（1）計(jì)算.式中,Ws為單位時(shí)間輸送物料的重量,kg/min;m為混合比；pa為空氣密度,kg/m3.將m=4,pa=1.293kg/m3,Ws=0.236t/h帶入公式(1),得單臺(tái)倉(cāng)泵輸送空氣量約為0.85m3/min.b)布袋除塵器反吹耗氣量可按公式(2)確定[5].式中,Qa為每臺(tái)脈沖袋式除塵器總耗氣量(m3/min);n^脈沖閥數(shù)量(個(gè));T為噴吹周期(min)；p為附加系數(shù)，一般取1.2;q為每個(gè)脈沖閥一次噴吹耗氣量(m3),—般取0.03.本工程布袋除塵器配有脈沖閥60個(gè)，噴吹周期120s，計(jì)算得單臺(tái)布袋除塵器噴吹耗氣總量約為1.1m3/min.綜上所述，單臺(tái)布袋除塵器反吹及輸灰所需壓縮空氣量為6x0.85+1.10=6.20m3/min.確定輸料管管徑.輸料管管徑可由公式[5](3)來確定.式中,Ws為單位時(shí)間輸送物料的重量,kg/min;m為混合比；pa為空氣的密度,kg/m3;va為輸送速度,m/s.將Ws=0.236t/h,m=4,pa=1.293kg/m3,va=20m/s代入式(3)，可得D=59.8,輸料管管徑取DN65.計(jì)算壓力損失.氣力除灰系統(tǒng)水力計(jì)算應(yīng)按氣固兩相流體進(jìn)行計(jì)算.氣固兩相流體水力計(jì)算過程如下：氣固兩相流加速壓損Apma.式中,m為混合比；pa為標(biāo)空氣的密度,kg/m3;va為最大輸送速度m/s;vs為最大物料速度m/s.將m=4,pa=1.293kg/m3,vs=20m/s,va=20m/s代入式(4),得氣固兩相流加速壓損△pma=0.013MPa.氣固兩相流摩擦壓損Apmf.式中，入a為沿程壓力損失系數(shù)；L為輸灰管計(jì)算管長(zhǎng)，m;D為輸灰管管徑，m;pa為空氣密度kg/m3;va為氣流速度m/s;a為壓損比，對(duì)于水平管；對(duì)于垂直管.沿程壓力損失系數(shù)取入a=0.0296[6],本工程垂直管段4m，水平管段100m,本工程氣固兩相流摩擦壓損Apmf=0.26MPa.顆粒群懸浮提升的重力壓損Apst.式中，m為混合比；pa為空氣的密度,kg/m3;va為輸送速度,m/s.L為輸灰管計(jì)算管長(zhǎng)；D為輸灰管管徑；g為重力加速度；vn為顆粒群懸浮速度，m/s;vs為物料速度，m/s;fG為重力阻力系數(shù)，水平管；垂直管道=1.粉煤灰懸浮速度取vn=5m/s，對(duì)于水平管段物料速度取vs=20m/s，垂直管段物料速度取vs=15m/s.因此顆粉煤灰懸浮提升的重力壓損Apst=0.22MPa⑷氣固兩相流的局部壓損.倉(cāng)泵的局部壓損彎管的局部壓損式中,m為混合比；pa為空氣密度,kg/m3;va為輸送速度,m/s代g為倉(cāng)泵局部阻力系數(shù)代b為彎管局部阻力系數(shù)；Kb為彎管局部阻力附加壓損系數(shù).通過公式(7)計(jì)算得倉(cāng)泵局部壓損為Apjg=0.1MPa;通過公式(8)計(jì)算得1個(gè)彎管的局部壓損Apjb=0.02MPa.本工程最不利環(huán)路局部壓損包括1臺(tái)倉(cāng)泵和4個(gè)彎管的損失，因此，局部總壓損約為Apj=0.18MPa.氣力除灰裝置的總壓損ApM是裝置系統(tǒng)所有輸料直管壓損Apm與局部壓損Apj之和，即將^pma=0.013MPa,Apmf=0.26MPa,Apst=0.22MPa,Apj=0.18MPa帶入上式，得計(jì)算壓力損失為0.673MPa.排氣量的確定.除灰輸送用空氣壓縮機(jī)的總排氣量不宜小于氣力除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力時(shí)計(jì)算輸送空氣量的110%[6]，因此本工程壓縮空氣總需求量為1.1x6x6.20=40.92m3/min.排氣壓力的確定.除灰輸送空氣壓縮機(jī)出口壓力不宜小于氣力除灰系統(tǒng)計(jì)算阻力的120%[6]，本工程除灰系統(tǒng)計(jì)算壓力損失為0.673MPa，因此本工程空氣壓縮機(jī)排氣壓力取1.2x0.673=0.8MPa.空氣壓縮機(jī)參數(shù)及臺(tái)數(shù)：排氣量為10.4m3/min，排氣壓力為0.8MPa，額定功率為55kW;數(shù)量為4臺(tái)，互為備用.當(dāng)壓縮空氣露點(diǎn)溫度要求在0°C以上時(shí)，選用冷凍式干燥機(jī)；當(dāng)壓縮空氣露點(diǎn)溫度要求在0°C以下時(shí)，選用吸熱式干燥機(jī)[5].對(duì)于本工程壓縮空氣的露點(diǎn)溫度為10°C,在0C以上，因此選冷凍式干燥機(jī)?冷干機(jī)的選型需考慮壓縮空氣流量、壓力、溫度和環(huán)境溫度以及要求壓力露點(diǎn)溫度等因素.冷干機(jī)處理風(fēng)量的選擇計(jì)算見公式(9).Qs=QaxC1xC2.式中,Qa為空氣壓縮機(jī)額定流量;C1為壓縮空氣壓力及溫度修正系數(shù);C2為環(huán)境溫度及露點(diǎn)溫度修正系數(shù).本工程冷干機(jī)入口壓力0.8MPa,入口溫度40°C,環(huán)境溫度40°C,壓縮空氣的額定流量Qa為10Nm3/min，要求壓力露點(diǎn)溫度+2C.由壓縮空氣壓力及溫度修正系數(shù)(C1)(表1)及環(huán)境溫度與壓力露點(diǎn)溫度修正系數(shù)(C2)(表2)可得，C1=0.77,C2=1.22，得冷干機(jī)處理風(fēng)量Qs=9.40Nm3/min.倉(cāng)泵的容積和數(shù)量根據(jù)排灰量及輸送時(shí)間間隔來確定.本工程單臺(tái)鍋爐最大小時(shí)排灰量0.940t，布袋除塵器過濾下來的灰量為0.939t，灰的堆積密度0.9t/m3，因此布袋除塵器下部配置6臺(tái)倉(cāng)泵，單臺(tái)倉(cāng)泵容積取1m3,6h排1次灰.儲(chǔ)存灰?guī)炜傆行莘e不應(yīng)小于儲(chǔ)存鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)24h的排灰量[6].單臺(tái)鍋爐房小時(shí)最大排放量0.94t/h，存儲(chǔ)時(shí)間取3d，因此本工程6臺(tái)鍋爐配置3臺(tái)180m3的灰?guī)?氣力輸送方式的選擇要根據(jù)實(shí)際工藝要求和輸送能力等參數(shù)來確定.氣力輸送系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)不僅要考慮工程的實(shí)際情況，而且還得考慮如下要素：①輸送距離和輸送量；②輸送管道的設(shè)計(jì)布置以及彎頭的數(shù)量和種類的選擇；③根據(jù)輸送工藝情況選擇工藝設(shè)備；④選擇合適的技術(shù)指標(biāo)來控制成本.氣力輸送技術(shù)應(yīng)用在煤粉鍋爐除灰系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行管理，減少人工費(fèi)用，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)是封閉運(yùn)行的，可以減少灰塵對(duì)環(huán)境的污染.氣力輸灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，確定合理的混合比及輸送氣流速度尤為重要.【相關(guān)文獻(xiàn)】運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.許志中，高松，馬超偉.氣力輸送在爐尾窯改造中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友，