1、文摘 本文詳細介紹了火力發電廠氣力輸送（干除灰）系統的工作流程和控制要求，倉泵氣力輸 送技術開始在國內的運用， 進一步促進了國內電廠粉煤灰氣力輸送技術的發展并且氣力輸送系統的輸 送距離、輸送濃度、系統出力和設備的制造工藝及自動化水平得到加強和提高。發電廠控制系統采用 OMRO公司的C200H可編程序控制器，并在倉泵的輸灰控制系統中的應用，實現 了對倉泵的進料，進氣，排氣，出料等過程的計算機控制。本文給出了具體的實施方案，由該裝置所 構成的控制系統運行正常，其綜合效益十分明顯。一、系統構成簡介在倉泵輸灰控制過程中有大量連鎖及閉鎖。如： 在倉泵體仍有余壓得情況下就只能開放氣閥降壓而禁止開進料閥，

2、進料和放氣兩閥未完全關閉時則 禁止打開進風閥，以防止返灰；在灰管壓力較允許值高時則閉鎖打開岀料閥和進風閥，以防灰管堵 塞或堵塞故障變大； 在空氣母管壓力較低時閉鎖打開進風閥， 防止堵管； 在進風閥未完全關閉時， 閉鎖大開放氣閥和進料閥； 當倉泵內的灰料高度已達到預定位置、 同側的另一臺倉泵不再岀料狀態 且空氣母管壓力已達到規定值時，連鎖打開岀料計進風閥進行岀料； 當空氣母管壓力降到規定值后，連鎖關閉進風、岀料閥，停止岀料；另外還者有閥門故障檢測系統， 當一閥門從全關位置到全開位置或從全開位置到全關位置的動作時間超過一定時間值時，則發岀聲報警信號，提醒運行人員，該閥門已卡，應立即進行處理。二、氣

3、力輸送管中顆粒的運動狀態 氣力除灰是一種以空氣為載體的方法，借助于某種壓力設備（正壓或負壓）在管道中輸送粉煤灰的方 法。在輸送管中，粉體顆粒的運動狀態隨氣流速度與灰氣比不同有顯著變化，氣流速度越大，顆粒在 氣流中的懸浮分布越均勻；氣流速度越小，粉粒則越容易接近管低，形成停流，直至堵塞管道。 通過實驗觀察到某些粉體在不同的氣流速度下所呈現的運動狀況具有下面六種類型：（1）均勻流 當輸送氣流速度較高，灰氣比很低時，粉?；旧霞耙越咏鶆蚍植嫉臓顟B在氣流中懸 浮輸送。（2）管底流 當風速減小時， 在水平管中顆粒向管底聚集， 越接近管底， 分布越密， 當尚未岀現停址。 顆粒一面做不規則的旋轉或碰撞，一

4、面被輸送走。（3）疏密流 當風速在降低或灰氣進一步增大時，則會岀現疏密流，這是粉體懸浮輸送的極限狀態。 以上三種狀態為懸浮流。（4）集團流 疏密流的風速再降低，則密集部分進一步增大，其速度也降低，大部分顆粒失去懸浮能 力而開始在管道底滑動，形成集團流。粗大的顆粒透氣好容易形成集團流。集團流只是在風速較小的 水平管和傾斜管中產生。在垂直管中，顆粒所需要的浮力，已由氣流的壓力損失補償了，所以不存在 集團流。（5）部分流 常見的是栓塞流上部被吹走后的過度現象所形成的流動狀態。（6）栓塞流 堆積的物料充滿一段管路，水泥及粉灰煤灰一類不容易懸浮的粉粒，容易形成栓塞流。 它的輸送是靠料栓前后壓差的推動。與

5、懸浮流輸送相比，在力的作用方式和管壁的摩擦上，都存在原 則性區別，即懸浮流為氣動力輸送，栓塞流為壓差輸送。2.1 氣力除灰技術特點 氣力除灰是一種以空氣為載體， 借助于某種壓力設備在管道中輸送粉煤灰的方法。 氣力除灰技術具有 如下的特點：（1）節省大量的沖灰水；（2）在輸送過程中，灰不與水接觸，固灰的固有活性及其他特性不受影響，有利于粉煤灰的綜合利 用；（3）減少灰場占地；（4）避免灰場對地下水及周圍大氣環境的污染；(5) 不存在灰管結垢及腐蝕問題；(6) 系統自動化程度較高，所需的運行人員較少；(7) 設備簡單，占地面積小，便于布置；(8) 輸送路線選取方便，布置上比較靈活；(9) 便于長距

6、離或集中定點輸送； 氣力除灰方式存在以下不足：(1) 與機械除灰方式比較，動力消耗較大，管道磨損嚴重；(2) 輸送距離和輸送出力受一定的限制；(3) 對于正壓系統，若運行維護不當，容易對周圍環境造成污染；(4) 對運行人的技術素質要求較高；(5) 對粉煤灰的粒度和濕度有一定的限制，粗大和濕度的灰不宜輸送。2.2 氣力除灰的基本類型 依據粉體在管道中的流動狀態，氣力除灰方式分為懸浮流輸送，集團流輸送部分和栓塞流輸送，傳統 的大正壓濃相倉泵氣力除灰系統屬于懸浮流輸送， 正壓濃相倉泵氣力除灰系統和雙套管流正壓氣力除 灰系統界于集團流和部分流之間。依據輸送壓力種類，氣力除灰方式可分為動壓輸送和靜壓輸送

7、兩大類別。懸浮流輸送，氣流是物料在 輸送管類保持懸浮狀態，顆粒依靠氣流動壓向前運動。依據輸送壓力的不同， 氣力除灰方式有可分為正壓系統和負壓系統兩大類。 其中正壓氣力除灰系統包 括正壓濃相倉泵輸送系統，氣鎖閥正壓氣力除灰系統等等。2.3 正壓濃相倉泵氣力除灰系統 正壓濃相倉泵氣力除灰是一種壓力罐式的供料容器， 其本身并不產生動力， 只是借助于外部供給的壓 縮空氣對裝入泵內的粉裝物料進行混合，加壓，在經過管道輸送置灰庫，中轉倉或灰用戶。 正壓濃相倉泵氣力除灰系統有供料設備氣源設備和集料設備三大基本功能組成及管道，控制系統構 成，不同類型的氣力除灰系統采用的功能設備的類型，性能以及布置形式是不同的

8、 . 正壓濃相倉泵氣力除灰系統的中心設備是倉泵氣力輸送泵和電動鎖氣器與之相配套的前置供料器， 氣 源設備采用較多的是空壓機組， 集料設備是結構簡單的布袋收塵， 布袋收塵器通常安裝在灰庫的庫頂， 也可以根據需要直接安裝在用灰現場。根據倉泵配置方式的不同， 正壓濃相倉泵氣力除灰系統分為集中供料式和直聯供料式兩種類型， 集中 供料式系統是指多只灰斗共用一臺倉泵。 在工程設計中可根據現場的條件， 設計要求系統出力等情況確定采用哪一種類型的供料系統。EP灰斗EP灰斗&A排氣T收塵器灰圖1正壓濃相倉泵氣力除灰系統工藝流程正壓濃相倉泵氣力除灰系統的工藝流程：灰從電除塵器灰斗流岀，經閘板閥，電動鎖氣器

9、，進 入干灰機集中設備，將來自若干不同灰斗得灰集中輸送給一臺倉泵，在倉泵內干灰與壓縮空氣混合， 使干灰呈懸浮狀態，并經輸灰管道直接打入灰庫。其流程圖如圖1所示。正壓氣力除灰系統具有的技術特點：(1 )適用于從一處向多處進行分散輸送(2) 適合于大容量、長距離輸送。與負壓輸送系統不同，正壓系統輸送濃度和輸送距離的增大所造 成的阻力增大，可通過適當提高氣源壓力得到補償。(3) 收塵設備處于系統的低壓區，故收塵器對密封的要求不高，因而結構比較簡單，一般不需要裝 所氣器。而且分離后的氣體可直接排入大氣，故一般只須安裝一級收塵器。(4) 氣源設備在倉泵之前，故不存在氣源設備磨損問題。該系統的缺陷：(1)

10、 倉泵處于系統的高壓區，對倉泵的密封性能要求較高。(2) 間歇式正壓輸送系統不能實現連續供料。(3) 當運行維護不當或系統密封不嚴時，會發生跑冒灰現象，造成周圍環境的污染，與負壓力系統相比，系統漏風對系統運行穩定性的影響不大。2.4倉泵負壓力除灰系統圖2負壓氣力除灰系統的工藝流程負壓氣力除灰系統的工藝流程圖如圖 2所示，利用抽氣設備的抽吸作用，是除灰系統內產生一定的負 壓，當灰斗內的干灰通過電動鎖氣器落入供料設備時， 與吸入供料設備的空氣混合， 并一起吸入管道， 經氣粉分離器分離后的干灰落入灰庫，清潔空氣則通過抽氣設備重返大氣，負壓氣力除灰系統應在電 除塵器的每只灰斗下分別裝一臺供了設備。負壓

11、氣力除灰系統具有的特點：（1）使用于多處向一處集中送灰，無需借助干灰集中設備，灰斗可以共用一條輸送母管，將粉煤灰 同時送入或依次送入灰庫。（2）由于系統內壓力低于外部壓力，所以不存在跑灰、冒灰現象，故系漏風不污染周圍環境。（3）因供料用的受灰器布置在系統始端，真空度低，故對供了設備的氣封性要求較低。（4）供料設備簡單簡單，體積小，占用空間高度小，尤其使用于電除塵器下空間狹小不能安裝倉泵 的場合。其缺陷是：（1）因灰氣分離裝置處于系統末端，與起源設備接近，故其真空高度高，對設備的要求也高，故設備 結構復雜。（2）受真空度極限的限制，系統處理和輸送距離不高。因為濃度與輸送距離越大，阻力也越大，這樣

12、, 輸送管內的壓力越低，空氣也越稀薄，攜載灰粒的能力就越低。2.5倉泵氣力除灰系統設備倉泵氣力除灰系統除倉泵外， 還應包括前置給料設備一電動鎖氣器和干灰集中設備，電動鎖氣器的主要作用一是連續定量的給料，二是隔絕上下空氣。干灰集中設備將多只灰斗的匯集在一起，達到多灰 斗共用一臺倉泵的目的。（1）電動鎖氣器具有如下的作用： 均勻定量的卸灰，避免由于卸灰量不當造成卸灰管道堵塞。 鎖灰 在必要時停止轉動，中斷卸灰。 鎖氣電動鎖氣器不論用于灰斗下部還是儲灰庫或中轉倉下部，在其進岀口斷面之間都存在一定的 壓差。電動鎖氣器的特點： 外殼與轉子間的密封較好，可以封鎖外部或正壓空氣進入灰，也可以避免灰斗的低負壓

13、氣體漏入 下部的高負壓輸送管道。 進入鎖氣器的灰因其性質一般比較穩定，流動性能好，所以在定速的運行條件下給料均勻，可以 對后置發送給設備定量供料，便于實現給料的自動控制。 進出口連接管道需要保溫以防細灰結露，粘結在進出口和轉子葉片上造成堵灰。（電動鎖氣器用 于氣力輸送系統時，其實際出力受其本身漏風量的影響很大，對于一種規格的電動鎖氣器，必然存在 一個實際出力最大的最佳轉速）（2）電磁閥驅動控制繼電器的作用：安裝在程序控制柜內，由PLC輸岀模塊控制，用于對系統中各閥門（氣動球）的電磁閥進行控制。每 一個電磁閥的控制電源通過一個單獨的保險絲供電，這樣可減少相互之間影響，保證系統正常運行。 其中電磁

14、閥安裝在就地的電磁閥控制柜內， 由程序控制柜內驅動繼電器進行控制。 它用控制氣動球閥 的開/ 關。屬于控制系統的最終的電氣執行設備。（3）飼料機的作用：它通過斜槽（一段有一定傾斜角度的槽型管道）與鎖氣器相連，其作用就是將 鎖氣器通過斜槽送來得灰料根據系統的要求， 均勻的送給兩臺或其中任意一臺倉泵 （通過倉泵的進料 閥）（4）斜槽機的作用：它主要是給斜槽提供具有一定壓力的空氣，也就是給進入斜槽的灰料一定的動 能，使之可以順利流到飼料機。燃燒電廠點除塵器灰斗數量依實際工程情況的不同， 當電除塵器灰斗數量較多時， 采用集中供料系統 可以減少倉泵數量是整個除灰系統大大簡化，減少了除灰管道數量，降低除灰

15、系統投資。2.6 倉泵除灰控制系統的工作原理 除灰系統是利用壓縮空氣將干灰沿除灰管道輸送至灰庫或中轉倉， 輸送空氣壓力較高， 輸送距離較長。 進料閥由錐閥，連桿和活塞開關等部分組成，當活塞缺的活塞被氣壓推至上部時，連桿帶動搖臂桿使 錐閥落下，進料閥開啟；反之，當活塞開關的活塞處于下部時，靠活塞開關內的彈簧的壓力把錐閥推 至上方，并與橡膠圈壓緊，此時進料閥處于關閉狀態。進氣閥是由閥上的上下氣流壓力差與彈簧之間平衡作用維持一定的開度讓一定量的壓縮空氣進去缺 體，使缺體內物料氣化后，借缸體與管道的壓差，將氣化的物料送至輸送管道。倉泵工作時，按下啟動按鈕，系統投入運行，排氣閥打開，通過時間繼電器的延時

16、：延時時間到，進 料閥打開，進料此時也是通過一個時間繼電器來計量何時料滿：料滿延時時間到，就關閉放氣閥與進 料閥。此時生產應轉入下一過程，當倉泵壓力達到一個給定值時，倉泵就應進行岀料的生產過程。此時進氣 閥與岀料閥都打開， 岀料延時時間繼電器開始延時， 岀料完， 及岀料延時時間到， 關進氣閥與岀料閥， 生產自動切換到進料過程，開放氣閥，然后開進料閥，如此循環往復的進行生產。 狀態指示：為監控生產過程的進行情況，應設置過程指示燈，對此時此刻的生產過程進行指示。故障指示：為保證生產過程的順利進行和檢修的方便，應設置故障指示燈與報警音響。在本倉泵的控 制系統中，主要是對倉泵進、岀料各閥門是否打開和關

17、閉進行監控，如岀現絮亂，就應報警，修理。DCF1倉泵除灰控制示意圖如上：倉泵除灰控制示意圖機器的工作循環過程為四個動作，如下:2.7電廠目前倉泵除灰系統狀況某火力發電廠1#機組的輸灰控制系統由于設計及設備等方面的不同，程度的存在一些問題，致使該 系統自投入運行以來，運行狀況一直不太理想，主要存在以下問題。（1）倉泵沒有料位計。該系統原來配置的料位計（電容式料位計）可靠性較差，不能準確的測量岀 倉泵內料位，故當時在調試是就由時間繼電器來代替料位計，使運行人員再不十分清楚的情況當前倉泵內的灰料量的情況下，簡單的根據時間來操作，從而因操作失誤，控制失靈等經常造成系統堵管， 泄漏的問題，影響生產。（2

18、）倉泵控制系統設計不合理。原來設計的控制系統是由中間繼電器和時間繼電器構成的，即繼電器控制系統，這種系統在運行時所表現出來的突出問題是：繼電器經常因周圍環境中較多灰塵而接觸不良，從而是整個系統不能正常工作， 其次因控制柜，操縱臺內以及相互之間的連接電纜， 電線非常多， 也造成了設備的故障率高，維護工作量大，維護費用高等問題。（3）電除塵器灰斗料位設計選型不合理。不利于節能降耗，原來電除塵器灰斗裝置設備的料位計為堵 轉式料位計并只供監視用，而且基本上都不能正常運行，無法提供有效信號，這就造成崗位操作人員在不了解的情況（灰斗真實料位的情況），只能憑感覺，憑經驗操作，以至于出現灰斗已經基本無料， 而

19、操作人員卻開動設備岀料的情況，從而所氣器，下料機及倉泵的設備底效率運轉，對設備及能源造 成極大的浪費。為了克服以上缺陷，保證系統安全穩定的運行，保護環境以及節能降耗等方面的考慮，對該機組進行 了技術改造，由PLC構成控制系統，采用電動鎖氣器。電動鎖器是一種通用供料設備，常安裝與鍋爐 除塵器灰斗和物料發送裝置之間， 作為氣力除灰系統的前置給料設備， 或者安裝在儲灰庫或中轉灰庫 的卸灰口處，作為后續輸送設備的給料設備。、 三、倉泵改造后的功能要求 改造后應使該系統具有手動運行方式和自動運行方式， 手動運行的功能是根據系統狀況來人為地操作 相應的設備。3.1 手動運行方式（1）合上甲 （乙）側倉泵控

20、制電源開關 .（2）將甲（乙）側倉泵手 /自動運行方式選擇開關打到手動位置 .（3）將甲（ 乙） 側電除塵器灰斗鎖氣器手 /自動運行方式選擇開關打到手動位置 .（4）開啟對應倉泵進料閥開始進料 , 排氣指示燈亮 .（5）根據電除塵器灰斗料位情況 ,啟動灰斗鎖氣器運行 （注: 當本次需啟動的最后一臺鎖氣器完成啟動 過程后 , 倉泵進料延時開始計時 ;此后在本次進料延時過程中不得啟停鎖氣器 , 否則將重新開始計時 , 易發生滿罐故障 ）.（6）料滿指示燈亮或進料時間 （根據設備運行情況暫定為 : 單臺鎖氣器運行 ,進料時間為 7 分鐘; 兩臺 鎖氣器運行,進料時間為 3分鐘;三臺及以上臺數的鎖氣器

21、運行 ,進料時間為 1.5 分鐘）到,將運行鎖氣 器停止運行 .（ 注: 進料延時從最后一臺鎖氣器啟動完成后開始計時 .）.（7）鎖氣器停止運行后 ,要求間隔 5 秒鐘后再關閉進料閥及放氣閥 .（8）進料閥和放氣閥關閉后 , 要求至少間隔 10秒鐘后再進行出料 .（9）在空氣壓力滿足要求（ 0.55MPA）的情況下，開啟進風閥進行岀料，進風指示燈亮，料滿指示燈滅.（10）當空氣壓力降到規定值（0.12MPA）后，完成岀料，關閉進風閥，進風閥關閉后至少15秒鐘方可開 啟進料閥 . 此后就進入了下一循環 .3.2 自動運行方式自動運行的功能為：該廠的除塵器甲、乙側各有一套倉泵自動輸灰控制系統，甲側

22、自動氣力輸送（干 除灰）系統同時控制 、 倉泵自動運行，乙側自動氣力輸送（干除灰）系統同時控制 ， 倉泵自動運 行，只有甲（乙）側兩臺倉泵均能正常運行的情況下倉泵方可投入自動運行。自動運行時系統優先選 擇 （或 ）倉泵進，岀料，然后是 （或 ）倉泵進岀料，如此交替反復進行，當鎖氣器投入自動的灰 斗低灰位、中灰位燈同時亮后，系統才能自動啟動對應灰斗鎖氣器運行，并保持到該灰斗料位降到低 位以下才禁止其自啟動，當灰斗的灰位上升到中位以上時，該灰斗降被記憶，以備控制鎖氣器用。 當倉泵料滿或進料時間到，自動停止運行鎖氣器，關閉倉泵進料閥，開啟倉泵允許進料時間為7 分鐘（在調試的時候，該時間可做適當修改，

23、以滿足生產的要求）。當有兩臺灰斗滿足選擇時，倉泵允許 進料時間 3分鐘（在調試是該時間可以修改，以滿足生產的要求）。當有3 臺及以上灰斗滿足選擇條件時，倉泵允許進料時間為 1.5 分鐘（再調試時，該時間可做適當修改，以滿足生產的要求）自動氣 力輸送（干除灰）系統開始計時后，如有其他灰斗有滿足輸灰條件，其灰斗鎖氣器不會自動啟動，只 有到下一輪循環才參加輸灰選擇。改造系統后采用雙倉泵的主要功能是通過兩臺單倉泵的交替裝料和岀料實現物料的連續輸送，雙倉泵的控制系統包括倉泵指示機構，壓縮空氣控制管路等，由它們來控制執行倉泵的裝料及送料，兩臺單 倉泵的交替岀料控制， 岀料閥具有兩個進料口和一個岀料口， 通

24、過切換閥芯將兩臺單倉泵的岀料管與 除灰管交替接通。當一臺處于岀料狀態時，另一臺處于進料狀態。雙倉泵的控制系統包括倉滿指示機構，壓縮空氣控制管路等。由他們來控制執行倉泵的裝料及送料。 兩臺單倉泵的交替岀料閥控制。 岀料閥具有兩個進料口和一個岀料口， 通過切換閥芯將兩臺單倉泵的 岀料關于除灰管道交替接通。具體操作如下：（1）分別合上甲 （乙）側倉泵控制電源開關。（2）將甲（ 乙） 側電除塵器會都鎖氣器手 /自動 運行方式選擇開關到自動位置。（3）將甲（乙）側倉泵手 /自動運行方式選擇開關打倒自動位置。（4）當料滿或進料時間到后，此時若另一臺鎖氣器不要進料（除預料滿或出料狀態）則自動停止運行 鎖氣器

25、，延時 5 秒鐘關進料閥（但如果此時該側另一倉泵需要進料，則不停止運鎖氣器，只延時關閉 進料閥）（5）進料閥關閉后， 此時如空氣母管壓力滿足要求 （0.55MPa）, 而另 外一臺倉泵又不處于出料狀態， 則該倉泵在延時 10 秒后開啟進料閥進行進料，否則待條件到達后再進行。（6）當處料至空氣母管壓力到達規定值（ 0.12 ）時，則自動停止出料，關閉進風閥，延時 10 秒鐘后再 進料，并進入下一循環。（7）當出料時間到達規定值（暫定 6 分鐘）且此時空氣母管任然較高時，則認為灰管有堵塞現象；此 時操作臺上灰管堵指示燈亮， 電鈴響 5秒鐘進行報警， 此時狀態只有先將對應的鎖氣器運行方式選擇 開關打

26、到手動位置，停止鎖器氣運行，然后再將系統切換到手動狀態，消除故障并吹完已進入倉泵的 灰料后方重新投入自動運行。注：在自動運行方式下，控制倉泵進料的時間與手動運行方式相同。3.3 改造方案根據存在的問題和實現的功能， 結合現有的技術能力， 該廠技術人員通過研究討論和論證的出如下改 造方案。問題的核心控制系統部分用 OMRO公司的C200H系列可編程序控制器 PLC來代替中間（時間）繼 電器，因為PLC是一種新型通用的自動控制裝置，它將傳統的繼電器技術，計算機技術和通訊技術融 為一體， 是專門為工業控制而設計的， 具有功能強， 通用靈活， 可靠性高， 穩定性好， 抗干擾能力強， 編程簡單，使用方便

27、及體積小，重量輕，功耗低等一系列優點，它對環境的要求比較低PLC的工作環境溫度為 最高溫度為 儲藏溫度為 相對溫度為 5%-95%?？諝獾臈l件周圍不能有可燃性，易爆性， 腐蝕性的氣體。因此選擇它作為本系統改造后的控制核心， 既可以達到降低系統的故障， 維護費用和維護工作量減少， 保證系統安全穩定運行的目的， 有可以靈活配置所需要的模塊， 最大限度的限制投資， 減少備用備件。將倉泵泵體的料位計（電容式）該用美國DREXLBROO公司的射頻導納點位計，這樣在料位即可靠的前提下，就可以將倉泵控制系統改為以料位為主，時間延時為輔的控制系統，保證操作人員在正常情 況下能夠根據料位情況操作設備，這樣既減少

28、了設備的損耗，有節約了能源，達到提高設備效率，節 能降耗的目的。在電除塵器上增設FM型負壓式膜片開關料位計，該料位計輸岀兩對開關量信號，其中一對送到輸灰控 制系統作為作用，另外一對送到監視系統（料位指示燈），作為運行操作人員監視灰斗料位用。 對倉泵、下料機、 鎖氣器以及電除塵器灰斗料位等設備或參數之間的連 （閉） 鎖系統進行修改， 完善， 是倉泵短時間不工作（除灰）時，下料機、鎖氣器等設備也不運行，當電除塵器灰斗內的料位低于預 定位置是系統不進行除灰作業，保證系統始終在高效率下運行，減少或杜絕設備不必要的消耗，這些 都可以到達節能降耗的目的。總而言之，本次技術改造主要是利用可編程序邏輯控制器（PLQ作為控制系統的核心部件，外圍利用除塵器灰斗料位計，倉泵料位計，及有關設備（倉泵，下料機，鎖氣器等）的運行狀態吹灰空氣母 管壓力等作為輸岀信號；輸岀控制倉泵進 / 除灰，鎖氣器、下料機以及空壓機負荷等設備或參數。3.4 改造