电厂仓泵干除灰气力输送系统的PLC控制详述文摘 本文详细介绍了火力发电厂气力输送（干除灰）系统的工作流程和控制要求，仓泵气力输送技术开始在国内的运用，进一步促进了国内电厂粉煤灰气力输送技术的发展并且气力输送系统的输送距离、输送浓度、系统出力和设备的制造工艺及自动化水平得到加强和提高。发电厂控制系统采用OMRON公司的C200H可编程序控制器,并在仓泵的输灰控制系统中的应用，实现了对仓泵的进料，进气，排气，出料等过程的计算机控制。本文给出了具体的实施方案，由该装置所构成的控制系统运行正常，其综合效益十分明显。一、系统构成简介在仓泵输灰控制过程中有大量连锁及闭锁。如：在仓泵体仍有余压得情况下就只能开放气阀降压而禁止开进料阀，进料和放气两阀未完全关闭时则禁止打开进风阀，以防止返灰；在灰管压力较允许值高时则闭锁打开出料阀和进风阀，以防灰管堵塞或堵塞故障变大；在空气母管压力较低时闭锁打开进风阀，防止堵管；在进风阀未完全关闭时，闭锁大开放气阀和进料阀；当仓泵内的灰料高度已达到预定位置、同侧的另一台仓泵不再出料状态且空气母管压力已达到规定值时，连锁打开出料计进风阀进行出料；当空气母管压力降到规定值后，连锁关闭进风、出料阀，停止出料；另外还者有阀门故障检测系统，当一阀门从全关位置到全开位置或从全开位置到全关位置的动作时间超过一定时间值时，则发出声报警信号，提醒运行人员，该阀门已卡，应立即进行处理。二、气力输送管中颗粒的运动状态气力除灰是一种以空气为载体的方法，借助于某种压力设备（正压或负压）在管道中输送粉煤灰的方法。在输送管中，粉体颗粒的运动状态随气流速度与灰气比不同有显著变化，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，粉粒则越容易接近管低，形成停流，直至堵塞管道。通过实验观察到某些粉体在不同的气流速度下所呈现的运动状况具有下面六种类型：（1）均匀流 当输送气流速度较高，灰气比很低时，粉粒基本上及以接近均匀分布的状态在气流中悬浮输送。（2）管底流 当风速减小时，在水平管中颗粒向管底聚集，越接近管底，分布越密，当尚未出现停址。颗粒一面做不规则的旋转或碰撞，一面被输送走。（3）疏密流 当风速在降低或灰气进一步增大时，则会出现疏密流，这是粉体悬浮输送的极限状态。以上三种状态为悬浮流。（4）集团流 疏密流的风速再降低，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道底滑动，形成集团流。粗大的颗粒透气好容易形成集团流。集团流只是在风速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。（5）部分流 常见的是栓塞流上部被吹走后的过度现象所形成的流动状态。（6）栓塞流 堆积的物料充满一段管路，水泥及粉灰煤灰一类不容易悬浮的粉粒，容易形成栓塞流。它的输送是靠料栓前后压差的推动。与悬浮流输送相比，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，栓塞流为压差输送。2.1 气力除灰技术特点气力除灰是一种以空气为载体，借助于某种压力设备在管道中输送粉煤灰的方法。气力除灰技术具有如下的特点：（1）节省大量的冲灰水；（2）在输送过程中，灰不与水接触，固灰的固有活性及其他特性不受影响，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）便于长距离或集中定点输送；气力除灰方式存在以下不足：(1) 与机械除灰方式比较，动力消耗较大，管道磨损严重；(2) 输送距离和输送出力受一定的限制；(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，粗大和湿度的灰不宜输送。2.2 气力除灰的基本类型依据粉体在管道中的流动状态，气力除灰方式分为悬浮流输送，集团流输送部分和栓塞流输送，传统的大正压浓相仓泵气力除灰系统属于悬浮流输送，正压浓相仓泵气力除灰系统和双套管流正压气力除灰系统界于集团流和部分流之间。依据输送压力种类，气力除灰方式可分为动压输送和静压输送两大类别。悬浮流输送，气流是物料在输送管类保持悬浮状态，颗粒依靠气流动压向前运动。依据输送压力的不同，气力除灰方式有可分为正压系统和负压系统两大类。其中正压气力除灰系统包括正压浓相仓泵输送系统，气锁阀正压气力除灰系统等等。2.3 正压浓相仓泵气力除灰系统正压浓相仓泵气力除灰是一种压力罐式的供料容器，其本身并不产生动力，只是借助于外部供给的压缩空气对装入泵内的粉装物料进行混合，加压，在经过管道输送置灰库，中转仓或灰用户。正压浓相仓泵气力除灰系统有供料设备气源设备和集料设备三大基本功能组成及管道，控制系统构成，不同类型的气力除灰系统采用的功能设备的类型，性能以及布置形式是不同的.正压浓相仓泵气力除灰系统的中心设备是仓泵气力输送泵和电动锁气器与之相配套的前置供料器，气源设备采用较多的是空压机组，集料设备是结构简单的布袋收尘，布袋收尘器通常安装在灰库的库顶，也可以根据需要直接安装在用灰现场。根据仓泵配置方式的不同，正压浓相仓泵气力除灰系统分为集中供料式和直联供料式两种类型，集中供料式系统是指多只灰斗共用一台仓泵。在工程设计中可根据现场的条件，设计要求系统出力等情况确定采用哪一种类型的供料系统。图1 正压浓相仓泵气力除灰系统工艺流程 正压浓相仓泵气力除灰系统的工艺流程：灰从电除尘器灰斗流出，经闸板阀，电动锁气器，进入干灰机集中设备，将来自若干不同灰斗得灰集中输送给一台仓泵，在仓泵内干灰与压缩空气混合，使干灰呈悬浮状态，并经输灰管道直接打入灰库。其流程图如图所示。正压气力除灰系统具有的技术特点：（1）适用于从一处向多处进行分散输送（2）适合于大容量、长距离输送。与负压输送系统不同，正压系统输送浓度和输送距离的增大所造成的阻力增大，可通过适当提高气源压力得到补偿。（3）收尘设备处于系统的低压区，故收尘器对密封的要求不高，因而结构比较简单，一般不需要装所气器。而且分离后的气体可直接排入大气，故一般只须安装一级收尘器。（4）气源设备在仓泵之前，故不存在气源设备磨损问题。该系统的缺陷：（1）仓泵处于系统的高压区，对仓泵的密封性能要求较高。（2）间歇式正压输送系统不能实现连续供料。（3）当运行维护不当或系统密封不严时，会发生跑冒灰现象，造成周围环境的污染，与负压力系统相比，系统漏风对系统运行稳定性的影响不大。2.4 仓泵负压力除灰系统 图2 负压气力除灰系统的工艺流程负压气力除灰系统的工艺流程图如图2所示，利用抽气设备的抽吸作用，是除灰系统内产生一定的负压，当灰斗内的干灰通过电动锁气器落入供料设备时，与吸入供料设备的空气混合，并一起吸入管道，经气粉分离器分离后的干灰落入灰库，清洁空气则通过抽气设备重返大气，负压气力除灰系统应在电除尘器的每只灰斗下分别装一台供了设备。负压气力除灰系统具有的特点：（1）使用于多处向一处集中送灰，无需借助干灰集中设备，灰斗可以共用一条输送母管，将粉煤灰同时送入或依次送入灰库。（2）由于系统内压力低于外部压力，所以不存在跑灰、冒灰现象，故系漏风不污染周围环境。（3）因供料用的受灰器布置在系统始端，真空度低，故对供了设备的气封性要求较低。（4）供料设备简单简单，体积小，占用空间高度小，尤其使用于电除尘器下空间狭小不能安装仓泵的场合。其缺陷是：(1) 因灰气分离装置处于系统末端，与起源设备接近，故其真空高度高，对设备的要求也高，故设备结构复杂。(2) 受真空度极限的限制，系统处理和输送距离不高。因为浓度与输送距离越大，阻力也越大，这样，输送管内的压力越低，空气也越稀薄，携载灰粒的能力就越低。2.5 仓泵气力除灰系统设备仓泵气力除灰系统除仓泵外，还应包括前置给料设备电动锁气器和干灰集中设备，电动锁气器的主要作用一是连续定量的给料，二是隔绝上下空气。干灰集中设备将多只灰斗的汇集在一起，达到多灰斗共用一台仓泵的目的。（1）电动锁气器具有如下的作用： 均匀 定量的卸灰，避免由于卸灰量不当造成卸灰管道堵塞。 锁灰 在必要时停止转动，中断卸灰。 锁气 电动锁气器不论用于灰斗下部还是储灰库或中转仓下部，在其进出口断面之间都存在一定的压差。电动锁气器的特点： 外壳与转子间的密封较好，可以封锁外部或正压空气进入灰，也可以避免灰斗的低负压气体漏入下部的高负压输送管道。 进入锁气器的灰因其性质一般比较稳定，流动性能好，所以在定速的运行条件下给料均匀，可以对后置发送给设备定量供料，便于实现给料的自动控制。 进出口连接管道需要保温以防细灰结露，粘结在进出口和转子叶片上造成堵灰。（电动锁气器用于气力输送系统时，其实际出力受其本身漏风量的影响很大，对于一种规格的电动锁气器，必然存在一个实际出力最大的最佳转速）（2）电磁阀驱动控制继电器的作用：安装在程序控制柜内，由PLC输出模块控制，用于对系统中各阀门（气动球）的电磁阀进行控制。每一个电磁阀的控制电源通过一个单独的保险丝供电，这样可减少相互之间影响，保证系统正常运行。其中电磁阀安装在就地的电磁阀控制柜内，由程序控制柜内驱动继电器进行控制。它用控制气动球阀的开/关。属于控制系统的最终的电气执行设备。（3）饲料机的作用：它通过斜槽（一段有一定倾斜角度的槽型管道）与锁气器相连，其作用就是将锁气器通过斜槽送来得灰料根据系统的要求，均匀的送给两台或其中任意一台仓泵（通过仓泵的进料阀）（4）斜槽机的作用：它主要是给斜槽提供具有一定压力的空气，也就是给进入斜槽的灰料一定的动能，使之可以顺利流到饲料机。燃烧电厂点除尘器灰斗数量依实际工程情况的不同，当电除尘器灰斗数量较多时，采用集中供料系统可以减少仓泵数量是整个除灰系统大大简化，减少了除灰管道数量，降低除灰系统投资。2.6 仓泵除灰控制系统的工作原理除灰系统是利用压缩空气将干灰沿除灰管道输送至灰库或中转仓，输送空气压力较高，输送距离较长。进料阀由锥阀，连杆和活塞开关等部分组成，当活塞缺的活塞被气压推至上部时，连杆带动摇臂杆使锥阀落下，进料阀开启；反之，当活塞开关的活塞处于下部时，靠活塞开关内的弹簧的压力把锥阀推至上方，并与橡胶圈压紧，此时进料阀处于关闭状态。进气阀是由阀上的上下气流压力差与弹簧之间平衡作用维持一定的开度让一定量的压缩空气进去缺体，使缺体内物料气化后，借缸体与管道的压差，将气化的物料送至输送管道。仓泵工作时，按下启动按钮，系统投入运行，排气阀打开，通过时间继电器的延时：延时时间到，进料阀打开，进料此时也是通过一个时间继电器来计量何时料满：料满延时时间到，就关闭放气阀与进料阀。此时生产应转入下一过程，当仓泵压力达到一个给定值时，仓泵就应进行出料的生产过程。此时进气阀与出料阀都打开，出料延时时间继电器开始延时，出料完，及出料延时时间到，关进气阀与出料阀，生产自动切换到进料过程，开放气阀，然后开进料阀，如此循环往复的进行生产。状态指示：为监控生产过程的进行情况，应设置过程指示灯，对此时此刻的生产过程进行指示。故障指示：为保证生产过程的顺利进行和检修的方便，应设置故障指示灯与报警音响。在本仓泵的控制系统中，主要是对仓泵进、出料各阀门是否打开和关闭进行监控，如出现絮乱，就应报警，修理。仓泵除灰控制示意图如上：仓泵除灰控制示意图机器的工作循环过程为四个动作，如下：2.7 电厂目前仓泵除灰系统状况 某火力发电厂1# 机组的输灰控制系统由于设计及设备等方面的不同