陳曉峰，盧元霖

（1.新疆輕工職業(yè)技術(shù)學院化工技術(shù)分院，新疆烏魯木齊830021；2.新疆宜化化工有限公司能源事業(yè)部，新疆昌吉831100）

新疆宜化能源事業(yè)部現(xiàn)有20 臺造氣爐，共20臺造氣爐旋風除塵器。由于新疆煤特性（揮發(fā)分高，容易自燃）和氣候原因，以前安裝的自動噴水排渣裝置不能將除塵器內(nèi)粉煤灰及時排除，致使旋風除塵器堵死?，F(xiàn)在，半水煤氣帶出的大量粉煤灰通過洗氣塔洗滌后進入造氣循環(huán)水，從循環(huán)水池內(nèi)抓出的沉渣高達350t·d-1（含40%水分），通過內(nèi)轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)運至戈壁灘晾曬后，再轉(zhuǎn)回煤場供鍋爐摻燒。存在問題：（1）廠區(qū)堆放大量粉煤灰，容易自燃；（2）每日內(nèi)轉(zhuǎn)量較大，增加了車輛拖灰費用；（3）半水煤氣中大量帶出物進入循環(huán)水，導致循環(huán)水水質(zhì)變差。綜上所述，經(jīng)調(diào)研公司決定新建造氣爐氣力輸送系統(tǒng)。

1 氣力輸送系統(tǒng)工藝概述

氣力輸送是利用氣體能量輸送散狀固體顆粒物的一項有效技術(shù)，廣泛應(yīng)用于水泥、冶金、化工、電力等行業(yè)。氣力輸送以空氣作為輸送介質(zhì)，利用氣流的波動，來輸送粉粒狀物料的一種新型流體輸送裝置，依據(jù)工作原理，氣力輸送裝置主要分為吸送式和壓送式兩大類,倉泵氣力輸送系統(tǒng)采用壓送方式輸送,利用管道輸送，輸送物料不受自然條件影響，無污染和也不會受潮,倉泵氣力輸送的系統(tǒng)采用的是PLC 控制系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性強，是理想的氣力輸送設(shè)備。

任何一種氣力輸送方式均需要一個把物料送入管道的裝置。倉泵就承擔著這樣的任務(wù)，倉泵又稱倉式泵是在高壓下（約700kPa 以下）輸送粉狀物料的一種比較可靠的密相動壓氣力輸送裝置，按倉式泵的卸料方式分為兩種：一是在底部設(shè)置流態(tài)化充氣板（層）,或其它方法使物料得以流態(tài)化;使物料在上部卸出為上引式倉泵,二是物料通過充氣槽充氣底部出料為下引式倉泵。見下圖。

圖1 上引式倉泵Fig.1 Upper sample pump

圖2 下引式倉泵Fig.2 Bottom sample pump

2 技術(shù)改造方案

2.1 設(shè)計要求（設(shè)計參數(shù)）

將現(xiàn)有20 臺造氣爐旋風除塵器收塵物料送至熱電事業(yè)部爐前倉；在每臺旋風除塵器灰斗下設(shè)一臺過渡倉，過渡倉下設(shè)一臺倉泵，通過管道輸送至熱電事業(yè)部，在熱電事業(yè)部設(shè)一座接收倉，煤粉經(jīng)過接收倉后降溫送到鍋爐。

表1 物料參數(shù)Tab.1 Material indexes

2.2 方案選擇

由于下引式多倉泵濃相正壓氣力除灰系統(tǒng)具有不堵管、能耗小適合長距離輸送其輸送幾何距離最長可達到2000m 以上，出力達到200t·h-1以上，低流速、低磨損、維護工作量小等特點，因此，本項目煤粉灰輸送采用正壓濃相輸送系統(tǒng)，及下引式流態(tài)化倉泵設(shè)計。

3 改造過程

3.1 改造方案

每臺旋風除塵器灰斗下設(shè)置一臺過渡倉，過渡倉下設(shè)1 臺LP1.0 倉泵，單側(cè)10 臺倉泵分成4 組，每2 臺或3 臺倉泵串聯(lián)成1 組，20 臺倉泵分成8組；單側(cè)4 組倉泵共用1 根輸灰管送至接收倉；4 組倉泵交替運行，一組輸送，另外三組進料，20 臺倉泵共設(shè)2 根輸送管。由于輸送距離長，輸灰管采用兩級變徑管，管徑為DN150 →DN200 →DN250，當直管段超過100m 時設(shè)置管道補償器。為防止長距離輸送物料沉降，每根輸送管道沿途設(shè)置3 組11 套增壓補氣裝置（間隔80m 設(shè)置1 套），可以根據(jù)輸送情況選擇自動開啟1～3 組，輸送氣采用壓縮N2。

3.2 工藝流程

旋風除塵器灰斗→手動閘閥→預進料閥→過渡倉→手動閘閥→進料閥→倉泵→出料閥→輸送管道→接收倉→降溫后到鍋爐

3.3 LP 型倉泵輸送系統(tǒng)工作過程

（1）預進料階段：初始工作時，打開過渡倉排氣閥、檢測灰斗料位，若對應(yīng)灰斗無低料位報警時打開預進料閥，當料加裝到預定位置時，料位計到高料位或進料時間到發(fā)出料滿信號；關(guān)閉預進料閥，延時,關(guān)閉過渡倉排氣閥，則預進料過程結(jié)束；在這一過程中，料位計為主控元件，進料時間控制為備用措施。只要料位到或進料時間到，都自動關(guān)閉預進料閥。

（2）進料階段：倉泵排氣閥打開，接著倉泵進料閥開啟進料；當料加裝到預定位置時，進料時間到發(fā)出料滿信號；關(guān)閉倉泵進料閥，延時,關(guān)閉倉泵排氣閥，則進料過程結(jié)束。

（3）流化、加壓階段：在進料閥、排氣閥關(guān)閉后，開啟流化氣閥（流化氣、背壓氣），對倉泵進氣加壓，對物料進行流化；接著開啟主送進氣閥，繼續(xù)對倉泵進氣加壓、流化。

（4）輸送階段：當倉泵泵體內(nèi)壓力達到開泵的設(shè)定值時，打開出料閥，打開助吹進氣閥，倉泵在流化氣、背壓氣、主送氣、助吹氣共同作用下，物料正常輸送。當物料接近送完時，倉泵泵體內(nèi)壓力會逐漸下降，當達到預定關(guān)泵壓力時，關(guān)閉流化氣閥（流化氣、背壓氣），延時，關(guān)閉主送進氣閥，輸送階段結(jié)束。

（5）清掃管道階段：在關(guān)閉流化氣、背壓氣主進氣后，延時數(shù)秒，助吹進氣閥也關(guān)閉，接著關(guān)閉出料閥，一個完整的運行過程結(jié)束。

（6）輸送結(jié)束后，倉泵回到進料階段。倉泵輸送系統(tǒng)按照上述設(shè)定程序循環(huán)運行，無須人工干預。

（7）輸送系統(tǒng)采用最先進的“穩(wěn)壓輸送”專利技術(shù)。該技術(shù)具有輸送穩(wěn)定，不會出現(xiàn)堵管；輸送濃度高，能耗低。依據(jù)輸送管道壓力變化，自動調(diào)度流化進氣、背壓進氣開關(guān)，控制和保持輸送管壓力始終維持在設(shè)定值之間穩(wěn)壓輸送。當輸送管壓力高于設(shè)定值1 時，關(guān)閉流化氣、關(guān)閉背壓氣，減少物料進入輸送管道，降低輸送管壓力，但關(guān)閉流化進氣、關(guān)閉背壓進氣的瞬間，輸送管壓力會慣性上沖到一定值后壓力回落；當輸送管壓力低于設(shè)定值2 時，再開啟流化進氣、開啟背壓進氣，增加物料進入輸送管道，提高輸送管壓力，但開啟流化進氣、開啟背壓進氣的瞬間，輸送管壓力會慣性下降到一定值后壓力回升，如此循環(huán)直至結(jié)束。

圖3 穩(wěn)壓調(diào)度特性曲線Fig.3 Stabilized voltage characteristic

該項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)輸送曲線實時可控性，有效地降低了輸送管道的磨損，減少高壓輸送對管道彎頭的沖擊，延長管道及彎頭的使用年限，配合采用的復合陶瓷大曲率半徑耐磨彎頭（R=5～6DN），能夠確保彎頭的使用壽命不低于50000h。

（8）倉泵運行方式為自動、手動、遠操3 種運行方式，在操作員站上可進行自動、手動運行模式切換功能。

3.4 排堵事故處理方式

當輸送管道壓力達到預定警戒值并持續(xù)30s后，系統(tǒng)報警示意堵管，一旦發(fā)生堵管可按下列程序利用排氣閥進行排堵。（參與排堵的閥門、儀表為排堵閥、助吹進氣閥、輸送管壓力變送器）

（1）開啟靠近出料口倉泵的排氣閥。

（2）打開助吹進氣閥，對輸送管進行加壓，使輸送管的堵點與排堵閥之間的空腔內(nèi)充滿壓縮空氣。

（3）查看輸料管壓力變送器的壓力值是否已到設(shè)定壓力，一般為0.4MPa 左右，若已達到則將助吹進氣閥關(guān)閉。

（4）將倉泵排堵閥突然打開，利用壓力差，使輸送管堵點與排堵閥之間空腔內(nèi)的壓縮空氣，通過排堵閥回到排氣倉。

（5）當輸送管壓力降至0MPa 左右時，關(guān)閉出料閥。

（6）打開助吹進氣閥，對輸送管進行加壓。

（7）進氣壓力上升到排堵設(shè)定值（觀察壓力變送器）。

（8）返回第三步驟直至管道排通。

（9）清掃管道階段：在關(guān)閉流化氣、背壓氣、主進氣后，延時數(shù)秒，助吹進氣閥也關(guān)閉，一個完整的運行過程結(jié)束。

（10）輸送結(jié)束后，系統(tǒng)回到預進料階段。倉泵輸送系統(tǒng)按照上述設(shè)定程序循環(huán)運行，無須人工干預。

4 輸送系統(tǒng)主要工藝設(shè)備技術(shù)參數(shù)

輸送系統(tǒng)主要工藝設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 壓力輸送設(shè)備Tab.2 Positive delivery device

表3 輸送技術(shù)參數(shù)Tab.3 Delivery parameters

5 改造后氣力輸送系統(tǒng)運行情況

（1）氣力輸送系統(tǒng)于2014年9月23日至9月26日現(xiàn)場電磁閥箱與DCS 控制系統(tǒng)聯(lián)動測試完成，輸入輸出通電測試通過；現(xiàn)場各閥門調(diào)試完成；倉泵部分、管道部分的密封性能實驗合格。2014年12月15日全部輸送成功。

表4 倉泵密閉實驗記錄表Tab.4 Silo pump hermetically sealed experiments

空載運行時系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置如下表5：

表5 空載運行時系統(tǒng)的參數(shù)Tab.5 No-load run parameters

測試結(jié)果：系統(tǒng)空載運行，檢查倉泵各部件使用情況良好，系統(tǒng)穩(wěn)定，空載試驗通過。

根據(jù)手動送料的情況調(diào)節(jié)進氣閥組開度、調(diào)整進氣量，重新設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，啟動系統(tǒng)自動程序，系統(tǒng)開始按預定程序自動輸灰。設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)見表6。

表6 系統(tǒng)運行參數(shù)Tab.6 System running parameters

（2）運行總結(jié)：能源事業(yè)部安裝1#～20#爐氣力輸灰裝置已調(diào)試、開車成功。目前，輸送系統(tǒng)投運后運行穩(wěn)定，各項工藝參數(shù)均達到預期要求。

表7 氣力輸送系統(tǒng)情況記錄表Tab.7 Pneumatic transmission system

6 結(jié)語

本次改造達到了改造的預期目標,氣力輸灰自開車以來運行正常,能源事業(yè)部造氣爐70%的灰送至熱電（輸送量15t·h-1）；循環(huán)水運行狀況改善明顯，每小時減少50t·h-1換水量；大大提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

氣力輸送雖屬于環(huán)保設(shè)備但能耗相對較高，本設(shè)計比較了國內(nèi)外各種氣力輸送工藝，從節(jié)能的原則出發(fā)，對影響氣力輸送能耗的諸多因素加以研究和分析，提出一些有效的節(jié)能措施，例如采用內(nèi)旁通管補氣方式可以在輸送過程中根據(jù)輸送管道中的輸送狀態(tài)輔管自動向主輸送管道供氣，輸送管路變徑降低氣速減少阻力，系統(tǒng)采用的是PLC 控制系統(tǒng)較少了料氣比，但目前運行中除塵器料位計遠傳顯示容易出現(xiàn)不正常。堵管現(xiàn)象時有發(fā)生，因此，儀表控制的顯示和控制保養(yǎng)維護是該系統(tǒng)運行的關(guān)鍵。

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［2］茍劍鋒，曾正中.密相流態(tài)化氣力輸送技術(shù)的工業(yè)試驗研究［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2006，（4）：140-144.

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