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原始資料

單臺 29 MW 鍋爐小時最大灰渣排放量為 0．94t / h; 被輸送物料為粉煤灰，堆積密度 0． 6 ～ 0． 8 kg /m3; 水平輸送距離 100 m，垂直輸送距離 4 m; 布袋除塵器 1 臺，配有脈沖閥 60 個，噴吹周期 120 s．2 氣力除灰系統

2．1 工藝流程

根據工程設計要求分析原始條件后，氣力輸送形式確定為正壓壓送式．氣力除灰系統工藝流程如圖 1 

2．2 

設計計算

壓送式氣力輸送的主要參數按以下步驟進行計算

．1) 確定輸送物料量

．壓送式氣力輸灰系統的設計出力不應小于鍋爐最大連續蒸發量工況燃用設計煤種時排灰量的150%［本工程單臺 58 MW 煤粉鍋爐小時最大排灰量為 0．4 t/h，布袋除塵器下部配置 6 臺倉泵，因此單臺倉泵輸送物料量Ws= 1．5×0．94 / 6 t / h = 0．236 t / h．

2) 確定混合比

．根據該物料的輸送特性，確定混合比 m= 4．

3) 確定輸送氣流速度

．理論上，管道中灰塵受到氣流作用，且氣流速度大于灰塵沉降速度，就可以被輸送．然而氣流速度過大則氣源功率增加，過小就可能產生堵塞，可見選擇合適的氣流速度十分重要．

煤粉灰輸送速度經驗公式為 va≥50 ～100 vo，當混合比大時，可取較大值

．煤粉灰沉降速度 vo= 0．213 m / s，取輸送速度為 va= 20 m / s．

4) 確定壓縮空氣耗量

．壓縮空氣耗量主要由輸送耗氣和布袋除塵器反吹兩部分組成

．a) 輸送耗氣量

可按式( 1) 計算．Qa=Ws/mρa． ( 1)式中，Ws為單位時間輸送物料的重量，kg /min;

m 為混合比; 

ρa為空氣密度，kg /m3

．將 m= 4，ρa= 1．293 kg / m3，Ws= 0．236 t / h 帶入公式( 1) ，得單臺倉泵輸送空氣量約為 0．85 m3/min．

b) 布袋除塵器反吹耗氣量可按公式 ( 2 ) 確定

．Qa= βnq/T． ( 2)

式中，

Qa為每臺脈沖袋式除塵器總耗氣 量( m3/ min) ; 

n 為脈沖閥數量 ( 個 ) ; 

T 為噴吹周期( min) ; 

β 為附加系數，一般取 1．2; 

q 為每個脈沖閥一次噴吹耗氣量( m3) ，一般取 0．03．

本工程布袋除塵器配有脈沖閥 60 個，噴吹周期 120 s，計算得單臺布袋除塵器噴吹耗氣總量約為 1．1 m3/ min．

綜上所述，單臺布袋除塵器反吹及輸灰所需壓縮空氣量為 

6×0．85+1．10 = 6．20 m3/ min．

5) 確定輸料管管徑

．輸料管管徑可由公式( 3) 來確定

．D =(4Ws/60πmρaυa)-2． ( 3)式中，

Ws為單位時間輸送物料的重量，kg /min;

m 為混合比; 

ρa為空氣的密度，kg /m3; 

va為輸送速度，m/s．將 Ws= 0．236 t / h，m = 4，ρa= 1．293 kg / m3，va=20 m / s 代入式 ( 3) ，可得 D = 59． 8，輸料管管徑取DN65．

6) 計算壓力損失

．氣力除灰系統水力計算應按氣固兩相流體進行計算．

氣固兩相流體水力計算過程如下:

( 1) 氣固兩相流加速壓損 Δpma

式中，m 為混合比; ρa為標空氣的密度，kg /m3;va為最大輸送速度 m/s; vs為最大物料速度 m/s．將 m = 4，ρa= 1． 293 kg / m3，vs= 20 m / s

，va= 20m / s 代入式 ( 4 ) ，得氣固兩相流加速壓損 Δpma=0．013 MPa．

( 2) 氣固兩相流摩擦壓損 

式中，λa為沿程壓力損失系數; L 為輸灰管計算管長m; D 為輸灰管管徑，m; ρa為空氣密度 kg /m3; va為氣流速度 m/s; a 為壓損比，對于水平管a =

0．2m +30υa槡; 對于垂直管 a = 0．15m +250υ1．5a．沿程壓力損失系數取 λa= 0． 029 6［］，本工程垂直管段 4 m，水平管段 100 m，本工程氣固兩相流摩擦壓損 Δpmf= 0．26 MPa．

( 3) 顆粒群懸浮提升的重力壓損 

式中，m 為混合比; ρa為空氣的密度，kg /m3; va為輸送速度，m/s．L 為輸灰管計算管長; D 為輸灰管管徑; g 為重力加速度; vn為顆粒群懸浮速度，

m/s; vs為物料速度，m/s; fG為重力阻力系數，水平管 fG=vnva; 垂直管道fG=vn+ vsva=vava= 1．

粉煤灰懸浮速度取 vn= 5 m / s，對于水平管段物料速度取 vs= 20 m / s，垂直管段物料速度取 vs=15 m / s．

因此顆粉煤灰懸浮提升的重力壓損 Δpst=0．22 MPa

( 4) 氣固兩相流的局部壓損

．

式中，m 為混合比; ρa為空氣密度，kg /m3; va為輸送速度，m/s; ξg為倉泵局部阻力系數; ξb為彎管局部阻力系數; Kb為彎管局部阻力附加壓損系數．

通過公式( 7) 計算得倉泵局部壓損為 Δpjg=0．1 MPa; 通過公式 ( 8) 計算得 1 個彎管的局部壓損 Δpjb= 0．02 MPa． 本工程最不利環路局部壓損包

括 1 臺倉泵和 4 個彎管的損失，因此，局部總壓損約為 Δpj= 0．18 MPa．氣力除灰裝置的總壓損 ΔpM是裝置系統所有輸料直管壓損 Δpm與局部壓損 

Δpj之和，即ΔpM= Δpm+ Δpj= Δpma+ Δpmf+ Δpst( ) +Δpjg+ Δpjb( ) 

．

將 Δpma= 0． 013 MPa，Δpmf= 0． 26 MPa，Δpst=0．22 MPa，Δpj= 0． 18 MPa 

帶入上式，得計算壓力損失為 0．673 MPa．3 

主要設備及選型

3．1 空氣壓縮機

1) 排氣量的確定

．除灰輸送用空氣壓縮機的總排氣量不宜小于氣 力 除 灰 系 統 設 計 出 力 時 計 算 輸 送 空 氣 量 的110%［］，因此本工程壓縮空氣總需求量為 

1．1×6×6．20 = 40．92 m3/ min．

2) 排氣壓力的確定

．除灰輸送空氣壓縮機出口壓力不宜小于氣力除灰系統計算阻力的 120%［］，本工程除灰系統計算壓力損失為 0．673 MPa，因此本工程空氣壓縮機

排氣壓力取 1．2×0．673 = 0．8 MPa．空氣壓縮機參數及臺數: 排氣量為 10．4 m3/min，排氣壓力為 0．8 MPa，額定功率為 55 k W; 數量為 4 臺，互為備用．

3．2 干燥機

當壓縮空氣露點溫度要求在 0 ℃以上時，選用冷凍式干燥機; 當壓縮空氣露點溫度要求在 0 ℃以下時，選用吸熱式干燥機［］． 對于本工程壓縮空氣的露點溫度為 10 ℃，在 0 ℃以上，因此選冷凍式干燥機．

冷干機的選型需考慮壓縮空氣流量、壓力、溫度和環境溫度以及要求壓力露點溫度等因素．冷干機處理風量的選擇計算見公式( 9) 

．Qs= Qa× C1× C2． ( 9)

式中，Qa為空氣壓縮機額定流量; C1為壓縮空氣壓力及溫度修正系數; C2為環境溫度及露點溫度修正系數．

本工程冷干機入口壓力 0．8 MPa，入口溫度40 ℃ ，環境溫度40 ℃ ，壓縮空氣的額定流量 Qa為10 Nm3/ min，要求壓力露點溫度 + 2℃ ． 由壓縮空氣

壓力及溫度修正系數( C1) ( 表 1) 及環境溫度與壓力露點溫度修正系數( C2) ( 表 2) 可得，C1= 0． 77，C2= 1．22，得冷干機處理風量 Qs= 9．40 Nm3

/ min

3．3 倉泵

倉泵的容積和數量根據排灰量及輸送時間間隔來確定．

本工程單臺鍋爐最大小時排灰量 0．940t，布袋除塵器過濾下來的灰量為 0．939 t，灰的堆積密度 0．9 t/m3，因此布袋除塵器下部配置 6 臺倉泵，單臺倉泵容積取 1 m3，6 h 排 1 次灰．

3．4 灰庫

儲存灰庫總有效容積不應小于儲存鍋爐最大連續蒸發量工況燃用設計煤種時 24 h 的排灰量［］．單臺鍋爐房小時最大排放量 0．94 t / h，存儲時間取 3 d

，因此本工程 6 臺鍋爐配置 3 臺 180 m3的灰庫．所示．