CN204549457U - 流态化并联仓泵输送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种流态化并联仓泵输送系统，该系统解决了粗颗粒粉煤灰难输送的问题，提高输送效率，并且系统稳定可靠。该方法在输送常规颗粒时高效经济。流态化并联仓泵输送系统，该系统包括并联的多个输送单元，每个输送单元包括2-4台仓泵、进气总阀（30）、压缩空气母管（90）、输送母管（51）和出料总阀（26），每台仓泵包括本体（20）、进料阀（21）、料位计（22）、排气阀（25），其特征是：每个输送单元的各仓泵之间相互并联，每台仓泵上部设加压阀（23）和底部设流化阀（24），加压阀和流化阀并联引自压缩空气母管（90），每台仓泵内还插装有出料弯管（27），出料弯管（27）上口水平接入输送管路。

Description

流态化并联仓泵输送系统

技术领域：

本实用新型涉及气力输送领域，特别是涉及一种火电厂粉煤灰正压气力输送系统。

背景技术：

气力输送是利用气固两相流的原理，以压缩空气作为载体和动力，将粉（粒）状物料输送到目的仓储容器。气力输送技术主要分为负压气力输送、微正压气力输送、正压气力输送等，流态化并联仓泵输送系统是正压输送的一种形式。正压气力输送系统以其耗气量低、输送出力大、输送距离远、管道磨损小等优点，在火电发电、化工、医药和食品等行业得到广泛应用。

    现有技术的气力输送系统，采用多台仓泵串联的方式。以火力发电厂电除尘器灰斗下正压气力输送系统为例，如图1所示，其运行步骤是：仓泵20’的入口阀21’打开，物料从电除尘器灰斗10’通过重力装入仓泵20’，仓泵20’内设有料位计22’，仓泵20’装满后，料位计22’触发，入口阀21’关闭，输送空气通过主进气阀30’分配至各功能气管后进入仓泵 20’，将仓泵20’内的物料通过输送管道50’输送到远方灰库。输送管道50’始端装有压力变送器，管道内输送压力降低后，这次输送循环完成。接着仓泵20’再次装料，开始下一个输送循环。

气力输送对被输送物料的粒度和浓度敏感。对于锅炉电除尘器产生的粗灰，现有技术需要降低输送出力，增加气耗量来维持运行；对于电除尘器故障停运后的沉降灰和省煤器区域的粗灰，现有技术输送比较困难，对各种工况适应性差。

发明内容：

本实用新型提供一种流态化并联仓泵输送系统，该系统解决了粗颗粒粉煤灰难输送的问题，提高输送效率，并且系统稳定可靠。

本实用新型的具体技术方案如下：

本实用新型的流态化并联仓泵输送系统，该系统包括并联的多个输送单元，每个输送单元包括2-4台仓泵、进气总阀（30）、压缩空气母管（90）、输送母管（51）和出料总阀（26），每台仓泵包括本体（20）、进料阀（21）、料位计（22）、排气阀（25），每个输送单元的各仓泵之间相互并联，每台仓泵上部设加压阀（23）和底部设流化阀（24），加压阀和流化阀并联引自压缩空气母管（90），每台仓泵内还插装有出料弯管（27），出料弯管（27）上口水平接入输送管路。

本实用新型的进一步设计在于，所述出料弯管下口位于仓泵内流化盘正上方，并在两者之间留有间隙（俗称马蹄高度），该间隙高度为0.8~1.2D ，D为出料弯管的内径，控制初始发送浓度；出料弯管上部和下部均为弯管，它们的曲率半径均为12-18D，D为出料弯管的内径。

本实用新型的进一步设计在于，仓泵底部的流化盘包括中间的流化毡、上孔板和下孔板，由三层叠合而成。

本实用新型的进一步设计在于，该系统中进气总阀（30）上游经气源流量分配组件（40）连接气源，下游连接压缩空气母管，控制向各输送单元的供气；气源流量分配组件（40）包括依次设置在管路上的自力式调压阀（41），压力表（43）和多孔板（42）。

本实用新型的进一步设计在于，该系统的输灰管始端安装浓度稳定阀组（70），调整输送管道内的料栓至最佳长度。

本实用新型的进一步设计在于，该系统还设有吹堵阀组（60），其上游连接气源，在输送管道内出现严重料栓堵塞时，通入压缩空气强制破堵。

该系统还设有反抽阀组（80），其上游连接输送管道，其下游经连接电除尘器灰斗。在吹堵阀组（60）吹堵不通时，反抽阀组（80）将料栓抽入除尘器灰斗，实现强制破栓。

多个输送单元相互并联组成一套按照设定逻辑运行的输送系统。

上述流态化并联仓泵输送系统的输送方法，该方法包括以下过程：

1）进料阶段：

同时开启输送单元各仓泵的排气阀，延时2-7秒后开启进料阀（21）向并联的多台仓泵内装料，待料位计（22）发料满信号或者装料时间到，关闭进料阀（21）；

2）排队等待阶段：

多个输送单元组合输送时，则需按照“发送出力最大单元优先排队”的原则交替排队输送；

3）输送阶段：

开启进气总阀（30）向仓泵和附属管道91充压至设定值；

开启输送管道上的出料阀26，进行物料输送；

在输送结束时管道压力下降至设定值时关闭进气总阀（30），同时开启延迟数秒2-7秒后关闭出料阀（23）；

4）排堵阶段：

系统关闭输送单元的所有阀门，开启输送母管（51）反抽阀组（80），反抽和疏松堵塞在管道内的物料，管道压力下降至零值后开启吹堵阀组（60）强制吹扫，如果在设定时间（约30~60秒）输送母管（51）压力值下降至设定值，则延迟2-7秒后关闭吹堵阀组（60）退出排堵步骤；如果在设定时间（约60~90秒）输送母管（51）压力值没有下降，则继续开启输送母管（51）反抽阀组（80）进行反抽和疏松，重复正吹和反抽步骤。

10、根据权利要求9所述的输送方法，其中，上述步骤3）输送阶段中，浓度稳定阀组（70）根据管道输送流态伴随介入和退出，出现堵管的现象时，系统转入上述步骤4）排堵阶段。

本实用新型中，仓泵的发送原理简要说明为：进料口（21）打开、物料因重力作用落入泵体内，在进料口关闭后压缩空气将物料加压流化至设定压力值，出料阀（23）触发打开，物料被从流化盘处的出料管压入输送弯管实现物料有序输送，从输送管道压力直观监控输送状态。流态化仓泵的特点包括（1）仓泵有流化和加压两个压缩空气介入点，可以对物料进行充分“扰动”，避免常规的仓泵容易出现的“死区”问题；（2）仓泵底部的流化层是一层多孔板对夹高透气性流化毡，压缩空气从底部吹过流化层时均匀对仓泵内粉料疏松、悬浮和充分曝气；（3）仓泵出料口位于流化盘正上方，两者之间的高度（俗称马蹄高度）控制初始发送浓度；（4）仓泵出料弯管曲率半径约12-18D，不仅有利于静压抬升料栓并且有助于物料转入水平管时有初速度，避免出料堵管的现象。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、本实用新型设计了气源流量分配组件，在多输送单元共用同一气源时避免抢气和串气的干扰。将总气源按照各输送单元的耗气量要求进行定量分配，不会在各输送单元间因串气引起输送不畅和过度磨损的问题；

2、本实用新型设计了可以在底部将物料充分流化的流态化仓泵结构，并且多台仓泵的出料管并联至一根输送母管上同时发送，充分发挥管道的最大输送能力；

3、系统中设计了浓度稳定阀组，在输送粗物料阶段根据灰管压力值进行自动适量补气，稳定输送浓度；

4、系统中吹堵阀组，在物料特性突然剧烈波动，管道内输送流态失稳出现堵管问题时，系统自动切换至吹堵模模式，吹堵阀按照“先吹后抽”的步骤疏通管道，并根据管道压力判断是否管道是否通畅，管道疏通后转入正常输送模式。例如在输送电除尘器沉降灰和省煤器区域的粗颗粒飞灰时，输送系统配备该阀组可避免输送过程中的堵管和冲刷磨损问题。

5、本实用新型系统中，并联仓泵的数量为两台至四台，由多个仓泵组成的并联单元接至输送母管上，可以多个输送单元接在一根母管上交替输送，充分发挥管道的最大输送能力。

6、本实用新型的方法，在系统自动运行中出现严重的堵管事故时将切换到排堵模式，系统自动关闭所有阀门后开启吹堵阀强制吹扫，如果设定吹扫时间后管道压力没有下降，则关闭吹堵阀，打开反抽阀利用灰斗的负压倒吸管道堵塞物料，少则一个循环多则两、三个循环即能吹通，在管道吹通后系统转入自动输送模式，减少人为操作。

附图说明:

图1是现有的一种正压气力输送系统的结构示意图。

图2是本实用新型流态化并联仓泵输送系统典型结构示意图。

图3a是本实用新型流态化并联仓泵仓泵俯视图。

图3b是仓泵出料状态图。

图3c是仓泵加压流化状态图。

图3d是图3b仓泵流化盘的局部结构示意图。

图3e是出料弯管的结构示意图。

图4 a是本实用新型气源流量分配组件结构示意图。

图4b是气源流量分配组件中多孔板的结构示意图。

图5是本实用新型的双仓泵并联两个单元合用一根输送母管输送的系统结构示意图；

图6是本实用新型的四仓泵并联输送的系统结构示意图；

图7是本实用新型的双仓泵并联简化浓度稳定阀组的输送的系统结构示意图；

仓泵顶部有进料口、加压口、排气口、料位计口和出料口，底部有流化接口，按照功能与相应设备或者管道对接。

每个用气点都用一个多孔板控制流量，多孔板面积要比实际需求大约10%，实施时封堵小孔微调用气点流量。

图中：10-除尘器灰斗；11-加压接口；12-流化接口；13-进料接口；14-出料接口；15-料位接口；16-排气接口；20-本体；21-进料阀；22-料位计；23-加压阀；24-流化阀；25-排气阀；26-出料阀；27-出料弯管；28-流化盘；281-上孔板；282-流化毡；283-下孔板；30-进气总阀；40-气源流量分配组件；41-调压阀；42-压力表；43-多孔板；50-输送管路；51-输送母管；60-吹堵阀组；70-浓度稳定阀组；80-反抽阀组；90-压缩空气母管；91-附属管道。

具体实施方式：

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

气力输送系统对被输送物料的粒度、浓度和比重都很敏感，尤其对于远距离和粗粒度的物料来说，对输送系统的稳定性要求很高。例如在我国西南和东北地区使用高灰动力煤发电，这类煤燃烧后的飞灰粒度较粗且粒度不稳定，使得输送系统很容易发生堵塞事故，造成灰斗大量积灰甚至垮塌的恶劣事故，因此这类工程对输送系统的稳定性的要求更高。

实施例一：

如图2所示，本实用新型提供了一种流态化并联仓泵输送系统，该系统包括并联的多组输送单元，每个输送单元包括两台仓泵、进气总阀30、压缩空气母管90、输送母管51和出料总阀26，每个输送单元的两台仓泵之间相互并联（图中给出了一个输送单元结构）。

每台仓泵包括本体20、进料阀21、料位计22、排气阀25，每台仓泵上部设加压阀23和底部设流化阀24，加压阀和流化阀24并联引自压缩空气母管90，每台仓泵内还插装有出料弯管27，出料弯管27上口水平接入输送管路。

如图3a，仓泵上设有加压接口11、流化接口12、进料接口13、出料接口14、料位接口15、排气接口16。如图3d，仓泵底部的流化盘包括中间的流化毡282、上孔板281和下孔板283，由三层叠合而成。流化毡的针刺结构有较好的透气性能，能将压缩空气均匀通入料层底部，使之充分流化，但同时流化毡的致密性也能阻止细微物料进入仓泵的净气室。上下孔板均布的透气孔有很好的透气性，同时上下孔板的刚性结构可支撑和保护流化毡。流化盘与仓泵接口法兰之间是“迷宫”密封结构，也有效阻止物料从周边“串”入净气室的可能性。

如图3b、3c、3e所示，本实用新型中出料弯管下口位于仓泵内流化盘正上方，并在两者之间留有间隙（俗称马蹄高度），间隙高度为0.8~1.2D，以控制初始发送浓度，D为出料弯管的内径；出料弯管上部和下部均为弯管，它们的曲率半径均为12-18D，D为出料弯管的内径。出料弯管总高度大于仓泵主体高度一般为3.5-5米，其中上段a弧长：中段（直线段）b长度：下段c弧长的比例关系为：4~5:4:1，出料弯管可采用两段式组装。

该系统还包括气源流量分配组件40，其结构如图4a、4b所示，进气总阀（30）将气源分配至各仓泵的进气口；输送管道50与仓泵、气源管道、吹堵管道相连通；多台并联仓泵的上端接口与输送管道50相连通；吹堵装置60设置在所有仓泵下游的输送管道50上。

每套气力输送系统可以设置一个气源流量分配组件40，该组件由调压阀41、压力表42和流量板43组成。调压阀41是自力式调压阀，它需要测定管道压力反馈给自身的执行机构经对比后就可以调整阀门开度，以保证多孔板42上游的压力稳定。根据可压缩流体理论，在多孔板的上下游压力比值大于1.83时，通过孔板的流量与面积成正比。因此可以根据系统所需设置孔板上游的压力并利用调节阀锁定压力后，对于不同要求的输送单元设置不同面积的多孔板就可以分配相应的空气流量。该组件为正反馈调节，调压阀对比测得的管道压力值和设定值调整开度，以锁定孔板上游的气源的压力值，多孔板上下游的压力比值大于理论值时，气量与流通面积成正比，这种调节方式在多单元共用一套气源输送时避免了相互间的串气。

仓泵底部特殊的流化毡材质和结构保证压缩空气均匀透过并且无粉煤灰泄漏，底部流化空气和顶部加压空气共同对粉煤灰搅扰和悬浮，实现低流速静压栓状方式发送，内部出料管与流化毡的净空高度控制物料的发送浓度。

浓度稳定阀组为并联两组调节阀组，该阀组一端与压缩空气气源连通，一端与输送母管始端连通，一组为手动阀门，调整好开度后保持，另一路为自动阀门，在物料粒径变差后出现堵管趋势时，自动打开补气，稀释管道浓度避免出现的堵管事故。该稳定器能适应燃用高灰份煤种时产生的粗颗粒、高比重飞灰输送需要的、具有很强适应及自动调节能力。

在进料阶段，首先对仓泵进行装料。将仓泵进料阀21打开，物料从除尘器灰斗10中通过重力装入仓泵，仓泵内设有料位计，料满时或者进料时间已到进料阀关闭。在进料结束后，进气总阀（30）打开压缩空气同时经仓泵顶部的加压阀23和底部的流化阀24进入泵体内对多仓泵内物料充分流化和悬浮，在仓泵压力上升至设定值时打开输灰母管上出料阀26输送物料。仓泵内的出料量通过加压阀23和流化阀24的开度配比进行精确调节，对于输送特性波动较小的物料在稳定输送管道压力的条件下，尽可能加大出料量，提高系统出力。

在输送初始阶段，流态化仓泵利用流化气和加压气同时作用于粗颗粒粉煤灰，使之和输送气充分“搅拌”，粉煤灰表面粘附的气泡降低悬浮速度。在出料时粉煤灰和压缩空气悬浮物在静压下提升4～5m至出料母管，在这个过程中灰/气两相有一次充分搅拌并且粉煤灰具有一定的初速度，有利于在水平管道内长距离输送。

本实用新型的气力输送方法，包括以下步骤：向多台并联仓泵内装入粉煤灰；向仓泵内冲入压缩空气，在到达设定压力时进行输送，浓度稳定阀组70稳定输灰管内的粉煤灰浓度直至输送结束。

该输送系统可以包括2-4输送单元，每个输送单元之间互相并联，各单元之间可共用一个进气总阀和气源流量分配组件。

实施例二：

根据本实用新型的一个实施例（图5），在大型发电机组的除尘器下有2个输送单元，每个输送单元的两台仓泵之间相互并联，可以将两个输送单元公用一根输送母管，实现交替输送。在一个单元结束输送时，另一单元开始输送，发挥了管道的最大输送能力。也可以根据具体情况增多输送单元。

根据本实用新型的一个实施例（图5），一电场输送粗灰并且灰量较大，后续电场的灰细并且灰量较少，相应一电场输送单元需气量较大，其余则较少。气源分配组件以及不同面积的多孔板可以根据理论计算的耗气量对各个输送单元自动分配气量，既满足输送单元的需气量要求并且互不干扰。

实施例三：

根据本实用新型的一个实施例，对于出力需求较大但输送中等距离的输送系统，每个输送单元的并联仓泵单组可以达到四个（图6），可以多个输送单元组合起来使用，在打开出料阀时同时输送四个仓泵内的粉煤灰，减少了输送切换时间，发挥了仓泵和管道的最大输送能力。

实施例四：

根据本实用新型的一个实施例，在物料的成份稳定并且易于输送时，浓度稳定器可以优化为一个手动调节阀（图7），根据物料的特征在输送阶段将阀门的开度锁定，补充适量的气量就可以维持管道的最高浓度，该优化在保证可靠性时降低了系统的复杂性和以及成本。

实施例五：

以图2的并联仓泵输送系统为例，说明本实用新型流态化并联仓泵输送系统的输送方法过程如下：该输送系统还包括PLC或DCS控制器，各阀与PLC或DCS控制器相连，实现自动控制。

1）进料阶段：

同时开启输送单元各仓泵的排气阀，延时数秒（2-7秒）后开启进料阀（21）向并联的多台仓泵内装料，待料位计（22）发料满信号或者装料时间到，关闭进料阀（21）；

2）排队等待阶段：

多个输送单元需按照“发送出力最大单元优先排队”的原则交替输送；

3）输送阶段：

开启进气总阀（30）向仓泵和附属管道充压至设定值；

开启输送管道上的出料阀26，进行物料输送；

在输送结束时管道压力下降至设定值时关闭进气总阀（30），同时开启延迟数秒（2-7秒）后关闭出料阀（23）；

4）排堵阶段：

系统关闭输送单元的所有阀门，开启输送母管（51）反抽阀组（80），反抽和疏松堵塞在管道内的物料，管道压力下降至零值后开启吹堵阀组（60）强制吹扫，如果在设定时间（约30~60秒）输送母管（51）压力值下降至设定值，则延迟数秒（2-7秒）后关闭吹堵阀组（60）退出排堵步骤；如果在设定时间（约60~90秒）输送母管（51）压力值没有下降，则继续开启输送母管（51）反抽阀组（80）进行反抽和疏松，重复正吹和反抽步骤。

8、根据权利要求7所述的输送方法，其中，上述3）输送阶段中，浓度稳定阀组70根据管道输送流态伴随介入和退出，出现堵管的现象时，系统转入排堵阶段。

应用实例：

在我国云南高海拔地区的煤源特点是高灰低热量，这些煤种燃烧生成的粉煤灰颗粒粗、比重大。在600MW机组当量距离800以上的输送距离上，采用本实用新型图2的并联仓泵输送系统，粉煤灰经过流态化仓泵的流化阶段后流动性增强，输送的起始速度降低很多，降低长距离输送难度；浓度稳定器在输送过程中始终根据输送管道的压力变化动态补气，保持了管道始的最经济可靠的输送浓度，实现了很难气力输送的粗灰实现连续的大出力输送。

Claims (8)

1.一种流态化并联仓泵输送系统，该系统包括并联的多个输送单元，每个输送单元包括2-4台仓泵、进气总阀（30）、压缩空气母管（90）、输送母管（51）和出料总阀（26），每台仓泵包括本体（20）、进料阀（21）、料位计（22）、排气阀（25），其特征是：每个输送单元的各仓泵之间相互并联，每台仓泵上部设加压阀（23）和底部设流化阀（24），加压阀和流化阀并联引自压缩空气母管（90），每台仓泵内还插装有出料弯管（27），出料弯管（27）上口水平接入输送管路。

2.根据权利要求1所述流态化并联仓泵输送系统，其特征是：所述出料弯管下口位于仓泵内流化盘正上方，并在两者之间留有间隙（俗称马蹄高度），该间隙高度为0.8~1.2D ，D为出料弯管的内径，控制初始发送浓度；出料弯管上部和下部均为弯管，它们的曲率半径均为12-18D，D为出料弯管的内径。

3.根据权利要求1所述流态化并联仓泵输送系统，其特征是：仓泵底部的流化盘包括中间的流化毡、上孔板和下孔板，由三层叠合而成。

4.根据权利要求1所述流态化并联仓泵输送系统，其特征是：该系统中进气总阀（30）上游经气源流量分配组件（40）连接气源，下游连接压缩空气母管，控制向各输送单元的供气；气源流量分配组件（40）包括依次设置在管路上的自力式调压阀（41），压力表（43）和多孔板（42）。

5.根据权利要求1所述流态化并联仓泵输送系统，其特征是：该系统的输灰管始端安装浓度稳定阀组（70），调整输送管道内的料栓至最佳长度。

6.根据权利要求1所述流态化并联仓泵输送系统，其特征是：该系统还设有吹堵阀组（60），其上游连接气源，在输送管道内出现严重料栓堵塞时，通入压缩空气强制破堵。

7.根据权利要求1所述流态化并联仓泵输送系统，其特征是：该系统还设有反抽阀组（80），其上游连接输送管道，其下游经连接电除尘器灰斗；

在吹堵阀组（60）吹堵不通时，反抽阀组（80）将料栓抽入除尘器灰斗，实现强制破栓。

8.根据权利要求1所述流态化并联仓泵输送系统，其特征是：多个输送单元相互并联组成一套按照设定逻辑运行的输送系统。