正压密相气力输送系统的控制系统设计与实验研究

正压密相气力输送系统的控制系统设计与实验研究

王俊峰

合肥水泥研究设计院有限公司 安徽合肥 230051

摘要：随着时代的发展与进步，科技越来越发达，目前各行各业都有新技术出现，每一种新技术的出现都代表着该行业的各业自动化和智能化程度加深了．在港口，管道运输的应用十分广泛，正压密相管道运输正是其中一种．在管道运输过程中，有可能会遇到各种意外状况，为了尽可能的防止这些意外状况的发生，一个安全有效的控制系统的存在是非常有必要的．这样我们就可以及时的了解到发生故障的部位和更早的确定解决方案．说管道是长距离运输的重要手段，必须满足安全水平，质量和效率的要求．针对港口管道运输中遇到的难题，结合秦皇岛港实际情况，提出利用计算机技术和PLC技术，以PC为中心的集散式控制的自动化控制系统建设．与之相比，正压密相管道运输系统的控制系统将采用PLC控制技术，利用人机交互设备触摸屏和气力运输设备以及PLC控制器三者结合的方式，控制整个输送系统的运行．

关键词：正压密相管道运输;PLC控制系统;试验前准备

引言

正压浓相气力输灰系统是利用气固2相流的气力输送原理，采用压缩空气动压与静压联合输送方式的灰分输送设备。系统的核心部分是仓储式气力发送泵（简称仓泵），压缩空气输送到仓泵内部，产生涡流，随着仓泵内部压力的增加，被送物料成涡旋状流动，实现以较低的气压低速高浓度输送物料的目的。正压浓相气力输灰系统有着灰气比高、工作压力低、流速低、输送效率高、管道磨损小、气耗小、自动化程度高、管道布置灵活、无粉尘污染、可保证物料品质、可全天候运行等一系列优点而被广泛应用于火力发电厂的干灰输送系统中。

1气力输灰简介

气力输灰技术特点：气力输灰方式与传统的水力输灰及其他输灰方式相比，具有如下优点：1）节省大量的冲灰水；2）输送过程中，灰不与水接触，故灰的固有活性及其他物质特性不受影响，有利于粉煤灰的综合利用；3）减少灰场占地；4）避免灰场对地下水及周围大气环境的污染；5）不存在灰管结垢及腐蚀问题；6）系统自动化程度较高，所需的运行人员较少；7）设备简单，占地面积小，便于布置；8）输送路线选取方便，布置上比较灵活；9）便于长距离集中、定点输送。气力输灰方式存在的不足：1）与机械输灰方式比较，动力消耗较大，管道磨损也较严重；2）输送距离和输送出力受一定限制；3）对于正压系统，若运行维护不当，容易对周围环境造成污染；4）对运行人员的技术素质要求较高；5）对粉煤灰的粒度和湿度有一定的限制，粗大和潮湿的灰不宜输送。

2正压密相气力输送系统的控制系统设计与实验研究

2.1悬浮速度的选择

悬浮速度是指能够使物料在管道中保持悬浮状态而不发生沉降的最小速度。物料在静止的空气中会因重力自然沉降。而在输送过程中,由于压缩空气的作用,物料可悬浮在管道中。这种“悬浮力”主要来自紊动气流在垂直方向的分速度和物料碰撞管壁时产生的反弹力。紊流状态的流动阻力主要来自物料与压缩空气在流动过程中的相对滑移而产生的肤面摩擦力、颗粒与颗粒之间的内摩擦以及颗粒与管道内壁之间摩擦碰撞产生的能量损失。当流速增大时,物料颗粒间及颗粒与管壁的摩擦碰撞加剧,耗能也随之增加;同时高流速带来管道的磨损也随速度的平方成倍增大。因此输送速度选择在恰好能将物料悬浮在管道中是最经济合理的。最理想的紊流输送是物料悬浮在管道中,并与空气一起以较低的速度向前推进。输送初始阶段,物料颗粒将空气包裹其中,紊流效果明显。随着输送过程的继续,由于重力的作用,一部分物料开始慢慢沉降到管道底部,形成滑动床,而管道上部仍为灰气混合的悬浮流。此时管道内滑动床的流态在悬浮流作用下,呈紊态变化:由于沉积物料速度的不一致,滑动床有时会在局部堆积成柱状料栓向前推进,但几秒钟内会被气流吹散,不久又会形成栓状流,周而复始。随着压缩空气做功能力的降低,输送距离越远的物料向前推进的速度会变得越缓慢。

2.2灰源问题

①灰分颗粒大：锅炉点火阶段煤油混烧或者电除尘器本身出现故障时，电除尘器需退出运行。烟气中的部分灰分由于重力大于烟气浮力而降落，这种沉降灰颗粒粗大，灰粘性较大，会增加灰分输送系统堵塞的概率。锅炉吹灰时，灰量大、灰粒大，易造成堵管。所以在电除尘不能正常投运和锅炉吹灰阶段应修改进料时间，降低灰气比，控制进入仓泵的灰量。②灰分温度低：粉煤灰的表面有很多孔隙和裂缝，孔隙率最大可达60%～70%。这种结构在干燥状态下的流化性能很强，但是对水的吸附作用很强，一旦遇到水分，灰分就会结块，造成系统堵塞。锅炉大幅度降出力或环境温度低可导致灰分温度降低，此时粘附在灰分表面的水蒸汽容易结露，使灰的粘性增加，流动性变差，流动阻力增大，造成系统堵塞。所以灰斗、落灰管的保温安装工作要按照设计要求进行，必要时增加保温层厚度，灰斗电加热器须处于正常运行工况。③灰分中含水：锅炉受热面蒸汽吹灰时，若蒸汽的过热度不够，烟气中水蒸气含量会超标；锅炉发生“四管”泄漏时，烟气中含有大量水蒸汽；设备密封工作不到位会造成设备内部雨水渗漏。灰分中含有水会造成灰分板结，输送阻力增大，系统堵塞。所以在吹灰前，应延长吹灰蒸汽管道的疏水时间，提高吹灰蒸汽的过热度，减少水蒸汽的结露，在保证受热面清洁的前提下，尽可能降低吹灰的频率。锅炉一旦发生“四管”泄漏，应尽快停炉处理。对电除尘器、气力除灰系统所有的泄漏点，应立即密封处理。电除尘器的顶部端盖在露天状况下，如密封不好或者防腐工作未做好，容易受到损坏或者锈穿，雨水泄漏到电除尘内部，会严重的降低输灰系统的运行效率，甚至会造成输灰系统的全线堵塞。

2.3输送系统长时间高压报警处理办法

将控制箱的自动开关拨到手动，将补气阀打开(进气阀处于关闭状态)，观察压力变送器读数，关闭补气阀，再次观察压力变送器的读数，当压力变送器的读数变化幅度较大时，说明管道里的物料处于流动状态并没有堵死，观察到变送器的读数降下来后，再次打开补气阀，当读数超过3.0MPa时，关闭补气阀，如此循环几次即可排堵，高压现象消失。当压力变送器读数变化幅度较小或没有变化时，说明管道里的物料已经堵死，这是判断堵的位置，然后拆卸靠其最近的法兰，将管道拆开，一切准备妥当后，给一下模拟料位，吹空被拆之前的管道，吹空后就位，接好管道后再给一下模拟料位，吹空整条管道。排堵后再将手动开关转到自动状态。

2.4空压机的检查与调试

在本次试验中，空压机是这套仪器的主要气源，它的主要作用是给发射罐物料上空建立一定的压力，使得当发射罐的排料阀打开后，发射罐内气体和运输物料管道里的气体产生压差，这样就有足够的动力推动物料前进，减少发生物料堵塞管道的事情．当然，将物料切成栓的切刀的气源也是空压机．由此可见，空压机在本组设备里有着举足轻重的地位．为了更好的保证设备的正常运行，我们一般给每组设备配备两台空压机，一台正常使用，另一台主要在前一台空压机发生故障后在启动．

结语

浓相正压气力输送系统以其布置灵活便捷的优点在火力发电厂得到了广泛应用。对系统工作原理和特性的了解,合理地选择流速、灰气比、输送压力等系统参数,有利于找到系统安全性和经济性的平衡点,做到设备磨损最小,能耗最低,最大程度地提高气力输送经济性。

参考文献

[1］将先平．基于PLC船舶变频恒压供水系统的设计［J］．广州航海学院学报，2016(02):1－3．

［2］朱明程，李晓滨．PSoC原理与应用设计［M］．北京:机械工业出版社，2008．