1 

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(tǒng)

2．1 工藝流程

根據(jù)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(tǒng)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(shù)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(tǒng)的設計出力不應小于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)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(jù)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(shù)量 ( 個 ) ; 

T 為噴吹周期( min) ; 

β 為附加系數(shù)，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(tǒng)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(shù); 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(shù)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(shù)，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(shù); ξb為彎管局部阻力系數(shù); Kb為彎管局部阻力附加壓損系數(shù)．

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(huán)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(tǒng)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(tǒng) 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(tǒng)計算阻力的 120%［］，本工程除灰系統(tǒng)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(shù)及臺數(shù): 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(shù)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(huán)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(shù); C2為環(huán)境溫度及露點溫度修正系數(shù)．

本工程冷干機入口壓力 0．8 MPa，入口溫度40 ℃ ，環(huán)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(shù)( C1) ( 表 1) 及環(huán)境溫度與壓力露點溫度修正系數(shù)( 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(shù)量根據(jù)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?guī)?

儲存灰?guī)炜傆行莘e不應小于儲存鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)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?guī)欤荆?