1、1双套管长距离气力输送系统与移动式码头装船系统的结合应用摘要：本文介绍了台州第二发电厂粉煤灰灰库到码头粉煤灰装船系统，采用双套管气力输送系统和移动式码头装船系统工程的系统设计情况，并点评了该系统的主要特点，日后后续文章将介绍安装和调试运行成果。 关键词：正压密相、双套管、气力输送、几何距离、爬高、设计出力、直线移动式码头装船系统 中图分类号： U656.1 文献标识码： A 1 前言 双套管气力输送系统属于正压密相气力输送系统中较为先进的一种。双套管气力输送的工作原理主要是利用在普通输灰管内增设一根较细的内套管，通过内套管的作用，对输灰管的飞灰增加了一个挠动，从而使原来欲沉积在管底的飞灰在静压
2、和紊流引起的动压双重作用下，以栓流的形式顺利地被送入灰库。双套管的结构如图 1，在普通输灰管的上方设置了一根较细的辅助无缝钢管，辅助钢管的下半部分按一定的间距要求开孔，并按装有类似孔板的导气环，起到喷嘴的作用。当系统正常输送飞灰时，输送管的上部主要走输送空气，下部则主要为浓度较高的灰气混合物，此时飞灰受压缩空气的静压力作用，部分空气从料栓上部通过，产生的动压和静压联合作用，使物料向前输送。当料栓将管道下部全部2堵塞后，压缩空气完全转向进入内套管流动，由于受到导气环的节流作用，压缩空气在内管开口出形成了紊流，不断地将堵塞的物料前部掏去，最终在静压的联合作用下，削薄的料栓被推动输送前进。因而双套管
3、气力输送是一种密相栓流输送，能靠其自身的特殊结构自动消堵（不会发生堵管）的一种可靠的气力输送方法。 图 1 双套管结构原理图 双套管系统在具体管道配置中有较大的讲究，有标准双套管、非标双套管、端头双套管及双套伸缩管；系统中弯头不采用双套管的形式，但在弯头后就要配置端头双套管，否则输灰转弯处容易有较多的飞灰进入内套管，而引起堵管。 由于双套管对水平管堵灰的吹扫作用特别明显，因此双套管系统可适用于长距离输送，一般输送距离为 5002000 米（距离太短不经济） ，最大甚至于可达 3000 米。 本文工程是将台州第二发电厂 21000MW 机组新建工程厂区干灰库内的粉煤灰通过气力输送到中转灰库，然后
4、再通过气力输送至码头装船外运，我厂总承包整个粉煤灰气力输送系统及码头装船系统的总体设计、供货、安装和调试，其中系统设计包括空压机房、原有灰库、中转灰库以及沿程管路等部分的整体规划、施工设计（包括工艺、电控）等，工程总设计是华东电力设计院。 32 工程原始资料 2.1 工程概况 本工程为浙江台州第二发电厂粉煤灰输送项目，与电厂配套实施。电厂按一次规划 41000MW 超超临界燃煤发电机组，分两期建设，一期建设 21000MW 超超临界燃煤发电机组。本项目配套一期工程建设一套年输送 45 万吨粉煤灰输送装船系统及配套有效容积为 3000t 的中转灰库。主要目的是将台州第二发电厂 21000MW 机
5、组新建工程厂区干灰库内的粉煤灰通过气力输送到中转灰库，然后再气力输送至码头装船外运。 本项目由四部分组成：从厂内灰库到中转灰库之间的气力输送系统、中转库本体、从中转灰库到码头装船设备的气力输送系统和码头装船系统。 本工程的粉煤灰通过电厂综合码头出运，该码头等级为 3000 吨级，本工程的粉煤灰装船设备为直行可移动式。 2.2 原始数据 电厂主体工程设有 3 座直径为 15m 的干灰库，分别为 1 座原灰库、1座粗灰库、1 座细灰库。每座灰库下共设有 2 个干灰卸料接口，供本工程配置一级输灰装置，一级输送系统设置 2 根输送管道，将粉煤灰输送到中转灰库，中转灰库及其空压机房布置在电厂东面陆域取水
6、泵房附近的场地上，中转灰库距离原有灰库距离约 800 米。 本工程将建设 2 座大小相同的中转灰库。灰库直径 15m，每座灰库有效库容不小于 2200m3，为钢筋混凝土结构。从中转灰库到码头共设 4 根输送管道，中转灰库距离码头约 900 米。 4码头设置两套装船设备，其采用直行式移动装船机，年装船量 45 万吨。 装船码头船型： 2.3 本工程系统设计描述 本工程一级输灰系统将设 2 套双套管气力输灰系统，即每座厂内灰库下各设 2 套输送装置，每套输送装置由输送罐及其附件组成，各自通过 1 根输送管道输送穿出灰库，3 座灰库共设置 6 套输送装置，然后并联接到 2 根输灰母管，形成 2 套双
7、套管气力输灰系统。每套出力不小于60t/h。二级输灰系统共设 4 套到码头的双套管气力输送系统，即每座中转灰库共设 4 套输送装置，每套气力输送系统由 1 个仓泵、1 根输送管道组成，每两座中转灰库下的一套输送装置输送管道穿出灰库后，合并一根双套管气力输灰母管上，形成 4 套双套管气力输送系统，每套出力不小于 60t/h。每两套二级输送管道，对应一套装船系统。工艺系统图如图1： 图 1 台州第二发电厂双套管气力输送结合装船系统工艺流程图 3 系统配置 53.1 一级输送系统设计参数 在起始三座灰库端，每座灰库下设 2 套发送装置，每套发送罐有效容积 10m，三个灰库共设 6 套发送装置，每三座
8、灰库的一套发送装置将输送管道汇总公用一个输送管道到中转灰库，共设两条输送管道到中转灰库。 一级输送的两根输送管道通径为 DN200-DN250-DN275-DN300 的双套管, 直接送往中转灰库，中转灰库顶部装有管道切换阀为切换用, 可将所送的粉煤灰送往指定的任何一座中转灰库。 设计参数： 每条输送管道设计出力：60 t/h，共两条。 水平输送距离：800 m 垂直输送距离：35 m 输送耗气量：47 Nm3/min 仪用耗气量：1.0 Nm3/min 灰气混合比：16.5 kg/kg 输送初速度：6 m/s 输送末速度：14 m/s 管道压差：350 KPa 输送时间：约 6 min 空压
9、机系统 6输送空压机采用空压机站形式布置，我们为干出灰输送系统提供了3 台 56m3/min 螺杆式输送空压机和 3 台 70m3/min 冷冻式干燥机（配前后置过滤器） ，空压机二用一备。空压机的出力是按照系统耗气量 1.2 倍选型的。空压机房出口另设 2 台 20m3 贮气罐。仪用空气也取自灰库原有仪用气源，不另设仪用空压机。 3.2 二级输送系统设计参数 在两座中转灰库中，每座灰库下设 4 套发送装置，每套发送罐有效容积 10m，两个灰库共设 8 套发送装置，每套发送装置带有称重装置，用于称重结算，每两座灰库的一套发送装置将输送管道汇总公用一个输送管道到码头装船系统的缓冲仓内，共设四条输
10、送管道到码头装船系统中。 二级输送的每两根输送管道通径为 DN200-DN250-DN275-DN300 的双套管, 直接送往一个装船系统，因装船系统直行距离较长，因此在气力输送管道接入装船系统之前，加软性输送管道，且输送管道上末端等距（约 9m）设有三套切换阀（切换阀出口处，做好防水措施） ，方便装船系统直线行走时切换使用。 设计参数： 每条输送管道设计出力：60 t/h， 共四条。 水平输送距离：900 m 垂直输送距离：35 m 输送耗气量：47 Nm3/min 7仪用耗气量：1.0 Nm3/min 灰气混合比：16.5 kg/kg 输送初速度：6 m/s 输送末速度：14 m/s 管道
11、压差：350 KPa 输送时间：约 6 min 空压机系统 输送空压机采用空压机站形式布置，我们为干出灰输送系统提供了5 台 56m3/min 螺杆式输送空压机和 5 台 70m3/min 冷冻式干燥机（配前后置过滤器） ，空压机四用一备。其出力是按照系统耗气量 1.2 倍选型的。空压机房出口另设 4 台 20m3 贮气罐。仪用空气也取输送用气源，并加两套 20m的仪用气干燥过滤装置，而不另设仪用空压机。 3.3 装船系统设计参数 码头设置两套装船系统，装船系统整体设计为直线行走的方式，装船系统自带一个容量为 100m的缓冲仓，仓顶设有除尘装置，对气力输送管道进入的灰气进行排除，装船系统下部设
12、有空气斜槽由装船臂托着，并且以固定轴为圆心，按一段圆弧轨迹做摇摆，方便装船头跟装灰船进口对接。 因工程所在地，常有台风来临，本装船系统设置了防止海边 55m/s的风压保护措施，从而保证其在台风来临时的稳定性。 8设计参数： 每套装船系统设计出力：120 t/h，共两套。 水平输送距离：40 m 轨距：10.5m 3.4 控制系统 整个系统采用 PLC 控制，在上位机中可轻松实现远程自动操作、远程手动操作的切换，也可切换到就地手动操作。在正常工况下采用远程自动操作，大大降低了操作人员的工作强度。 4 安装调试 本工程目前处于设计阶段，计划于 2014 年 10 月开始施工安装，2015 年 1
13、月将安装结束并投运试运行，2015 年 1 月开始进行系统调试，包括：单机就地调试、单机远程调试、空载调试、带负荷调试。 5 工艺流程 一级气力输送子系统可以独立于二级输送系统单独输送，只要中转仓需要，即可进行粉煤灰注入输送。工艺流程如下： 1）进料过程： 92）输送过程： 注：输送过程中，程序还根据输送管道的压力变化，选择开启和关闭大补气阀，进行适当调节输送气量，自我修正吹堵措施。 二级气力输送系统设有称重装置，需要跟装船用户进行结算，只有等待装船系统的需要命令，然后才能启动。当待装船系统准备完成时，发出命令，指示二级气力输送系统启动，输送过程类似一级气力输送，但是其多了称重累计功能，程控显
14、示器上显示将已完成多少量的输送，待装船系统即将装满船时，给予停止输送指令，二级气力输送子系统收到停止指令时，停止输送。 6 系统评价 双套管浓相输送系统的输送管道采用了双套管，这种独特的技术使输送气体在管道内产生自调节有序的紊流，保证了物料输送过程的不堵塞，可最好的实现物料输送的低正压、高浓度、低流速。 直行式装船系统，虽然自重一百多吨，当物料进入缓冲仓时，自重甚至可能超过两百多吨，但是其通过基础上的行走轨道，能在不移动大型船只的情况下，调整装船系统与船只的对接接口准确对接，因为通过10移动大型船只来达到接口准确对接是不容易做到的。这就是直行式移动装船系统的优势。 6.1 系统出力 每套装船系
15、统可以实现 120t/h 的出力。一只 3000 吨的船，由于船身长，横跨距离大，两套装船系统可以同时进行装船，但装船系统直线移动时，由于软管的对气力输送系统的限制，不能大幅度折弯，每行走一定距离，就需要人工手动进行二级输送管道末端管道切，因此换装满一只 3000 吨的船，仍需要一天一夜。 6.2 管道磨损 双套管浓相输送系统可工作在低正压（本工程最大压差约 3.5bar） ，低流速（始端约 6 米/秒;末端约 14 米/秒）的状态下。 设备的磨损速度是与飞灰输送速度的立方成正比关系，低流速、低正压的特点使系统磨损非常小，因而系统非常耐用，维护量将非常小。 6.3 能耗率低，且环保 本工程用电主要是空压机和冷干机设备上的电机耗电，一二级气力输送系统，每输送 60t 的理论能耗为系统两台空压机的总功率（其他小电机能耗，占用很小，相对空压机的功率可以忽略） ，即 500KW，而两级输送总距离为 1750m，经过测量系统能耗率为 4.7w/t.h.m。 每吨的输送成本非常低，而且气力输送系统和装船系统均是全程密
