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楼主 发表于：2007-08-01 13:45:38 以前，城市集中供热厂或小型热电厂，从规模上相对来说都比较小，除灰系统大多是用水力除灰方式。随着供热厂或电厂规模的扩大，比如：我们现在正在作的延吉供热厂，其规模是9台58MW热水锅炉；哈尔滨道里区集中供热厂，其规模为6台116MW热水锅炉和3台75t/h 蒸汽锅炉。它们的规模都远远大于常规的供热厂。随着我国水资源、土地资源的日益紧缺，以及国家环保法律、法规的相继出台，对水、土地、环保等方面的要求都提出了较高的要求。为此，气力除灰与传统的水力除灰方式相比，在这方面就有其独特的优点：首先，它与水力除灰方式相比，气力除灰能节省大量的冲灰水；在输送过程中，灰不与水接触，故灰的固有活性及其它物化特性不受影响，有利于粉煤灰的综合利用；减少灰场占地；避免灰场对地下水及周围大气环境的污染；不存在灰管结垢及腐蚀问题；系统自动化程度较高，所需的运行人员较少；设备简单，占地面积小，便于布置；输送路线选取方便，布置上比较灵活；便于长距离集中、定点输送等。这些优点能很好地适应现代环保及法规要求。
随着电除尘器在国内燃煤电厂大面积使用，这又给粉煤灰的综合利用带来了极大的便利，因为它干式收尘，粉煤灰原有的良好活性得以很好的保持；收尘效率高，可以最大限度地将利用价值最高的细微灰粒收集下来；电除尘器自身的多电场收尘结构又具有对干灰进行粒径分级的特点，可以实现粗、中、细灰分除、分贮和分用。等等这些，又为气力除灰提供了很好的用武之地。可以说，随着我国可持续发展战略的实施和环境保护，粉煤灰的综合利用的发展，燃煤电厂气力除灰技术的应用前景将会越来越好。
笔者对气力除灰如：粉煤灰颗粒在气力输送管道中的运动状态、气力除灰系统的基本类型和各自优缺点、气力输灰设备的发展现状以及国内外主要气力除灰技术等进行了一番调查和研究。
一、粉煤灰颗粒在气力输送管道中的运动状态
在输送管道中，粉体颗粒的运动状态随着气流速度与灰气比的不同，有显著变化。气流速度越大，颗粒在气流中的悬浮分布越均匀，气流速度越小，颗粒则越容易接近管底，形成停滞流，直至堵塞管道，粉体颗粒在输送管中运动状况一般可分为六种类型。（如图1）
1.均匀悬浮流 当输送气流速度较高，灰气比很低时，粉粒基本上以接近于均匀分布的状态在输送管气流中悬浮输送。
2. 管底流 当输送气流速度减小时，在水平管中颗粒向管底聚集，越接近管底，分布越密，但尚未出现停滞，颗粒一面作不规则的旋转，碰撞，一面被输送走。
3.疏密流 当输送气流速度再降低或灰气比进一步增大时，则会出现的疏密流，这是粉体悬浮输送的极限状态.此时，气流压力出现脉动现象，密集部分的下部气流速度小，上部气流速度大，整体呈现边旋转边前进的状态，也有一部分颗粒在管底滑动，但尚未停滞。
以上三种运动状态，总体说还都属于悬浮输送状态。
4.集团流 当疏密流的气流速度再降低，则密集部分进一步增大，其速度也降低，大部分颗粒失去悬浮能力而开始在管底滑动，形成颗粒群堆积的集团流，粗大颗粒透气性好，容易形成集团流。由于在管道中堆积颗粒占据了有效流通面积，所以，这部分颗粒间隙处气流速度增大，因而在下一瞬间又把堆积的颗粒吹走。如此堆积，吹走交替进行，呈现不稳定的输送状态，压力也相应地产生脉动。集团流只是在气流速度较小的水平管和倾斜管中产生，在垂直管中，颗粒所需要的浮力，已由气流的压力损失补偿了，所以不存在集团流。因此，在水平管段产生的集团流，运动到垂直管中时，便被分解成疏密流。
5.部分流 就是后面所说的栓塞流上部被吹走后的过渡现象所形成的流动状态。在粉体的实际输送过程中，经常出现栓塞流与部分流的相互交替，循环往复的现象。另一方面就是气流速度过小或管径过大时，出现部分流，气流在上部流动，带动堆积层表面上的颗粒，堆积层本身作沙丘移动似的流动。
6.栓塞流或叫栓状流 堆积的物料充满了一段管路，粉煤灰等一类的不容易悬浮的粉料，容易形成栓状流，栓状流的输送是靠料栓前后压差的推动。与悬浮输送相比，在力的作用方式和管壁的摩擦上，都存在原则性区别，即悬浮流为气动力输送，栓状流为压差输送。
二、气力除灰系统的基本类型及其优缺点
依据粉体在管道中的流动状态，气力除灰方式分为悬浮流（均匀流、管底流、疏密流）输送、集团流（或停滞流）输送、部分流输送和栓塞流输送等。传统的大仓泵正压气力除灰系统属于悬浮流输送，小仓泵正压气力除灰系统和双套管紊流正压气力除灰系统界于集团流和部分流之间，脉冲“气刀”式气力输送属于栓塞流输送。
依据输送压力种类，气力除灰方式又可分为动压输送和静压输送两类。悬浮流输送属于动压输送，气流使物料在输送管内保持悬浮状态，颗粒依靠气流动压向前运动。典型的栓塞流输送属于静压输送，粉料在输送管内保持高密度聚集状态，且被所谓的“气刀”切割成一段段料栓，料栓在其前后气流静压差的推动下向前运行，如：脉冲气刀式栓塞流气力输送技术。小仓泵正压气力除灰系统和双套管紊流正压气力除灰系统既借助动压输送，又有静压输送。
《火力发电厂除灰设计技术规程》它是依据输送压力的不同，将气力除灰方式分为正压系统和负压系统两大类。它把大仓泵正压输送系统、气锁阀正压气力除灰系统、小仓泵正压气力除灰系统、双套管紊流正压气力除灰系统、脉冲气力式栓塞流正压气力除灰系统等统归为正压系统。它把利用抽气设备的抽吸作用，使除灰系统内产生一定的负压，使灰与空气混合，一并吸入管道，这种输送方式归为负压系统。
大家习惯上所说的气力除灰系统分类就是按《火力发电厂除灰设计技术规程》的规定进行分类的。其中，根据输送时灰气比的高低和输送时管道内气固两相流动的压力，气力输灰又可分为浓相、稀相、正压、微正压、负压等多种形式。
目前来说，在国内各种类型的方式都有使用，对负压系统来说，由于系统内的压力低于外部大气压力，所以不存在跑灰、冒灰现象，系统漏风不会污染周围环境；又因其供料用的受灰器布置在系统始端，真空度低，故对供料设备的气密性要求较低。供料设备结构简单，体积小，占用空间高度小，适用于电除尘器下空间狭小不能安装仓泵的场合。但也有其缺点：对灰气分离装置的气密性要求高，设备结构复杂，这是因为其灰气分离装置处于系统末端，与气源设备接近，真空度高。并且，由于抽气设备设在系统的最末端，对吸入空气的净化程度要求高，故一级收尘器难以满足要求，需安装2～3级高效收尘器；受真空度极限的限制，系统出力不大、输送距离不远；系统输送速度大，灰气比低，管道磨损严重。
对正压系统来说，浓相系统是发展方向，较为受欢迎，这是因为它有如下一些特点：
1.较高的灰气比
灰气比可达30-100kg/kg，而常规稀相系统为5-15 kg/kg。因此其空气消耗量大为减少，在多数情况下，浓相正压气力除灰系统的空气消耗量约为其它系统的1/3-1/2。由此带来一系列有利的因素：
①供气不必使用大型空气压缩机，采用性能可靠的小型螺杆式空压机。供气系统投资降低。
②输灰系统输送入灰库的气量较少，因而灰库上的布袋过滤器排气负荷大大降低，从而为布袋过滤器的长期运行提供可靠了保障，延长了布袋过滤器的使用寿命。
③在相同出力的情况下，所用管道管径大为减小。由此可选用轻型管道支架，安装方便，投资省。
2．输送速度低
浓相系统平均流速在8-12m/s，为常规稀相系统的1/3-1/2。输灰管道磨损大为减小，采用普通无缝钢管即可，只在弯头部位采用耐磨材料或增加壁厚。
3．输送距离远
单级当量输送距离可达1500m，对于更长距离的输送，可采用中间站接力的方式解决。
三、气力输灰设备的发展现状
气力输灰设备是我国除灰产业中相对较为弱势的产业，起步晚。在80年代初才开始在燃煤电站使用国外进口的产品，主要为美国艾伦公司的负压稀相系统和美国U.C.C公司的低正压气锁阀稀相系统；1988年瑞典菲达公司的DEPAC正压浓相流态化小仓泵系统进入中国市场；1994年德国穆勒公司的双套管正压浓相系统进入中国，至此，国际上四种主要的输灰技术产品都在中国落了户，据近两年的统计资料，我国从国外进口的气力输灰设备仍占高达40%的市场份额，若包括合资企业生产的产品，则占一半以上。
我国在“八五”、“九五”期间组织了气力输灰技术和产品的科技攻关，并相继开发出负压稀相系统和正压浓相流态化小仓泵系统；1994年浙江菲达科技环保有限公司从美国Dynamic Air公司引进了助推型正压浓相气力输灰技术。
到2000年底统计，已进入中国除灰市场的国内外厂家共37家，其中内资企业22家，中外合资企业5家，国外厂商10家。国外厂商有美国U.C.C、艾伦、空动（Dynamic Air）、澳大利亚的ABB公司、德国穆勒（M0ller ）、瑞典菲达公司等。
从产品总体性能、技术水平看，内资企业中的浙江菲达科技环保有限公司、上海水工机械厂产品与进口和中外合资企业产品当属同一档次，但个别零部件，如阀门的寿命不如进口，其他内资企业的产品档次显然要比进口产品低，但价格也低得多。
从市场占有率看：国外进口产品占40%，浙江菲达、上海水工和合资企业产品占30%，其他内资企业产品占30%。
四、国内外主要气力除灰技术介绍
前面已经说过，气力除灰系统主要包括两大类，即负压气力除灰系统和正压气力除灰系统。但正压除灰系统又可分为高浓度（浓相）气力输送系统和低浓度气力输送系统。由于高浓度气力除灰系统具有高效节能、流速低、磨损小、输送管道可用普通钢管、投资和维修费用少等诸多优点。所以，正压高浓度气力输送系统正成为我国燃煤电厂粉煤灰气力除灰系统的主导系统。近年来，国内外气力除灰技术主要也是向高浓度气力除灰技术方面发展。
比较典型的正压高浓度气力输送系统有：小仓泵系统、紊流双套管系统、脉冲栓流系统、多泵制正压系统、助推式高浓度气力输送系统、芬兰纽普兰公司和英国Clyde公司气力除灰系统等。下面着重就这些系统作一些介绍。
1.小仓泵气力除灰技术
小仓泵气力除灰系统国内外厂商有瑞典菲达公司、澳大利亚ABB公司、浙江菲达环保科技股份有限公司、上海水工机械厂等。目前它们在国内都有使用用户
瑞典菲达公司的DEPAC小仓泵系统，最早是由上海南市电厂于1988年投资35万美元引进的，主要用于改造该厂13#炉（220t/h）除灰系统、1989底投运后，系统运行正常，检修维护量小，其性能明显优于国产仓泵除灰系统。
1993年11月珠江电厂2号炉从澳大利亚ABB公司引进了该公司的ABB小仓泵系统，一次投运成功。
浙江菲达环保科技股份有限公司在引进国外技术的基础上，于1991年也成功地研制了DEPAC小仓泵正压气力除灰系统。自研究成功以来，已有100多套系统先后在福建后石电厂、黑龙江七台河电厂、北京第一热电厂等60多家电厂应用，效果也不错，且价格远远低于进口系统。
上海水工机械厂主要是对瑞典菲达公司引进DEPAC小仓泵进行消化、吸收、仿制。为上海南市电厂提供后续进口设备的备品备件，同时上海水工机械厂还对瑞典菲达公司引进的DEPAC小仓泵全套系统进行仿制，并应用在上海南市电厂的另一台锅炉上，一举获得成功。后来它的产品还在广州恒运热电有限公司、上海吴泾热电厂、天津石化热电厂等10几家电厂得到应用。
小仓泵正压气力除灰系统输送原理：小仓泵正压气力除灰系统是结合流态化和气固两相流技术研制的，是一种利用压缩空气的动压能与静压能联合输送的高浓度、高效率气力输送系统。其输送技术的关键是必须将物料在小仓泵内得到充分的流态化，而且是边流化、边输送，改悬浮式气力输送为流态化气力输送。它是目前世界上成熟可靠的气力输送技术之一。
它采用的是仓泵间歇式输送方式，每输送一仓飞灰，即为一个工作循环，每个工作循环分为四个阶段，
1)进料阶段
进料阀呈开启状态，进气阀和出料阀关闭，仓泵内部与灰斗连通，仓泵内无压力（与除尘器内部等压），飞灰从除尘器灰斗进入仓泵，当仓泵内飞灰灰位高至与料位计探头接触，则料位计产生一料满信号，并通过现场控制单元进入程序控制器，在程序控制器的控制下，系统自动关闭进料阀，进料状态结束。
2)加压流化阶段
进料阀关闭，进气阀开启，压缩空气通过流化盘均匀进入仓泵，仓泵内飞灰充分流态化，压力升高，当压力高至双压力开关上限压力时，则双压力开关输出上限压力信号至控制系统，系统自动打开出料阀，加压流化阶段结束，进入输送阶段。
3)输送阶段
出料阀打开，此时仓泵一边继续进气，飞灰被流态化，灰气均匀混合，一边气灰混合物通过出料阀进入输灰管道，并输送至灰库。此时仓泵内压力保持稳定，当仓泵内飞灰输送完后，管路阻力下降，仓泵内压力降低，当降低至双压力开关设定的下限压力值时，输送阶段结束，进入吹扫阶段，但此时进气阀和出料阀仍然保持开启状态。
4)吹扫阶段
进气和出料阀仍开启，压缩空气吹扫仓泵和输灰管道，此时仓泵内无飞灰，管道内飞灰逐步减少，最后几乎呈空气流动状态。系统阻力下降，仓泵内压力也下降至一稳定值。定时一段时间后，吹扫结束，关闭进气阀、出料阀，然后打开进料阀，仓泵恢复进料状态。至此，包括四个阶段的一个输送循环结束，重新开始下一个输送循环。
以上输送循环四个阶段仓泵内压力变化曲线如图3所示。
2.克莱德和纽普兰气力输灰技术
英国克莱德（Clyde）公司和芬兰纽普兰（Pneuplan Oy）公司在气力输灰方面都有他们的独特之处，都是世界一流的物料气力输送公司。他们的技术基本一致。这是因为，纽普兰公司的创始人芬兰Raimo Erkkila先生，在纽普兰公司成立之前供职于英国麦考伯（Macawber）公司。麦考伯公司是最早研究气力输送技术的公司之一，亦即现今英国克莱德（Clyde）气力输送有限公司的前身和技术来源方，1980年，Raimo Erkkila先生回到家乡芬兰创建了纽普兰公司。
这两家公司目前在国内都有合资公司，一是国家电力公司电规总院和英国克莱德公司在北京合资组建的克莱德华通公司，二是镇江电站辅机厂与芬兰纽普兰公司在镇江合资组建的镇江纽普兰公司。他们的产品在国内多家电厂均有应用。他们的技术最为突出的是所有进出料阀广泛使用技术卓越的圆顶阀。下面以克莱德公司典型的气力除灰系统中AV泵和PD泵为例作一介绍。
1) AV型泵气力输送系统
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