CN103274217A - 出口防堵塞新型输煤仓式泵 - Google Patents

Abstract

一种出口防堵塞新型输煤仓式泵，包括仓体、煤粉仓、装煤管路、充压管路、进气管路、混合室、输送管路、吹扫管路、补气管路、装煤流化管路和排气管路，仓体底部与混合室之间设置有阻流网板，所述充压管路包括上充压管及下流化管，充压管路上设置有压力调节阀，所述输送管路初始端设置有出口切断阀，切断阀后连接有吹扫管路。该出口防堵塞新型输煤仓式泵能进行大流量的煤粉远距离输送，粉气比高，节气明显，多级压力保护和定压自动调节，解决了出口水平管较长的仓式泵输煤堵塞管道现象，减小物耗能耗和保障正常生产。

Description

出口防堵塞新型输煤仓式泵

技术领域

本发明涉及气力输送领域，属于低压力大流量的一种出口防堵塞新型输煤仓式泵。

背景技术

目前，国内炼铁高炉正常生产都会对炉内进行喷煤，也就会配备煤粉磨机等相关设备。如果制粉能力足够大，还可以向其它能利用煤粉作为燃料或辅助燃料的设备处进行输煤，这样可以节省相关设备投资资金。为了煤粉在管路中能大流量地顺畅输送，现在制粉系统往较远处输送煤粉基本都选用密相泵输送设备，即通称的仓式泵。输送时，在密封仓体内通过动力气体混合煤粉将其送往所需使用场所。

在输送煤粉的正常工艺中，仓式泵输送出口一小段水平输送管路后，都需设计一段垂直上升管路，利用固体重力下降气体流上升，来增加输送气和煤粉的沸腾流化混合效果（如图1所示，图中101为垂直管段沸腾流化界面点），其因上升管段后管路中只存在混合体而有效防止水平管段中发生煤粉积聚堵塞，但利用该方法却使密相泵失去了其作为浓相气力输送的初衷。本应在较为宽大的混合室中进行的粉气调节流化混合，改在截面相对较小的直管段中进行，粉气浓度将会降低，同样的输送量将会增加气耗。而如果输送管路将上升段分阶均匀，或管路倾斜安装，或输送点和接收点海拔高度相差无几，在仓式泵混合室内气和粉调剂合理的情况下，输送状态除了较浓的混合体流动外，混合气流还可以带动水平或倾斜管道下部沉积的粉体做沙丘状的向前流动输送，提高了输送效率。但在目前现有的工艺中，因仓式泵结构的不合理，混合室起不到粉和气的比例调节及充分混合，输送出口水平管路较长时，持续高浓的煤粉供给将使水平管道中的下部粉层厚度越来越高，煤粉在水平管道中充填足够长距离时，阻力增大，气流减小，最终就会造成管道堵塞的堵管故障（如图2所示，图中201为水平管段煤粉积聚堵塞点）。

综上两种安装工艺的分析，出口加垂直管段虽可以减免堵管事故，但粉气比无法提升，气耗增加。特别是煤粉输送出于安全和含水量两方面考虑，一般以氮气作为输送介质。粉气比无法提升到最高值，则无法达到节能效果。而水平及倾斜管路的输送方式理论上虽可以达到密相高浓输送，但现有的仓式泵结构存在缺陷，高浓输送易堵管，采用每批料小装填量多频次输送则耗气增加，阀门使用寿命缩短。而高浓输送频繁发生堵管后，除了影响生产，排除堵管也要耗费人工，另需消耗气源，浪费煤粉。另外堵管也会造成仓体压力上升到相对高压的气源压力值，对各阀门的密封性能产生影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种出口防堵塞新型输煤仓式泵，通过压力设定能够自动调节下煤量；多级压力保护，防止发生堵管；根据工况，逐步提高粉气比，降低氮气消耗，节约能源；增加气流量及下煤量，提升输送能力，提高生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种出口防堵塞新型输煤仓式泵，包括仓体、煤粉仓、混合室、装煤管路、充压管路、进气管路、输送管路、吹扫管路、补气管路、装煤流化管路和排气管路，所述仓体顶端通过装煤管路与煤粉仓底连通，煤粉仓锥部与装煤流化管路连通，仓体与煤粉仓之间连接排气管路，仓体一侧与充压管路连通，仓体底端与混合室连通，所述混合室与仓体之间设置有阻流网板，混合室与进气管路、输送管路连通，所述输送管路初始端设置有出口切断阀，出口切断阀后的输送管路上连接吹扫管路，输送管路与补气管路连通，所述补气管路与充压管路连通。

所述充压管路包括与仓体顶部连通的上充压管及与仓体底端的混合室连通的下流化管，所述下流化管的输出端连接有短管，所述短管延伸至阻流网板上部，充压管路上设置有压力调节阀。

以下详述本发明出口防堵塞新型输煤仓式泵的特点:

首先，由于仓式泵的结构大多为出口敞空，为了达到粉和气能够混合的目的，在仓体底部与下部混合室的法兰间安装一片阻流网板，这样，输送气开启后，气流迎对的就不是整个堆积的仓中煤粉，而是从网孔中流出的部分煤粉。输送气流量一定，通过调节下煤量，就可以改变粉气比。

所述阻流网板为圆钢板，圆钢板上均匀开有若干网孔，阻流网板加工方便，加工成本较低。

然后，将原先的混合室上的流化孔引一根短管到阻流网板以上，做为仓体充压管路的下流化。其在阻流网板上能形成一个气旋区，粉碎低强度的潮结煤粉块，可以防止潮结煤粉堵塞阻流网板孔洞，减弱下煤调节能力。该短管通过下流化管与仓体上充压管连通，接入调节气源，再串入一个压力调节阀。通过系统自动调节阀的开度来控制充压气流量，从而控制下煤量。当输送管道中粉气比增大，仓压将上升，系统会自动关小充压进气量，下煤量随之减小，煤量减小后管道气流阻力减小，压力下降，阀门再自动开大加大下煤量。这样就达到了通过设定压力点动态调节粉气比的目的，既不会造成堵管，又不浪费气源。

其次，由于装煤过程中有一部分煤粉会透过阻流网板进入混合室，自动循环停输送气后仓中余压向输送管道释放时也会带进部分底料，这样在下次输送气开启初始阶段仍然可能发生堵管，因此在输送管路初始端增加一路吹扫管路，在系统自动状态时一直以一个小流量气流吹扫输送管路。其除了可以将输送管路初始段的底料粉输送走，还可以在系统自动程序中适当提高循环终点的压力值，将增加的仓中底料排出量和整个管路中余料量，在装料流程中交由吹扫气完成输送，其结果是减少了每批次的输送时间，增加了效率。

最后，由于输送系统采用负压布袋收粉的方式，在装煤过程中将有一部分煤粉被吸入有负压的输送管道中，装煤管道上部的煤粉仓的锥流化开启后也会冲击煤粉进入输送管道，装煤时间越长进入输送管道的煤粉越多，这一个对仓体称量产生影响，另外也可能引发堵管，因此在输送管道初始端增加一只出口切断阀，避免了上述情况的发生。

另外，在特殊情况下（如煤粉含水量高粘性大，操作失误等），如果还会发生堵管，如通过上述的小流量吹扫无法进行清堵作业，或者堵管后仓体内压力持续稳定不下降，或打开排气阀后卸压再吹扫仍然无效，则可通过手动清堵管路来清理堵塞。

本发明出口防堵塞新型输煤仓式泵具有如下优点：

（1）增加了一片阻流网板，从而使输送气和煤粉有调剂混合的可能，能达到最佳下煤速度，并且防止发生堵管；

（2）下流化管引短管到阻流网板上表面，增加了流化，防止阻流网板孔部分堵塞；

（3）增加了一只压力调节阀，压力调节阀能够控制仓体内充气流量，从而达到下煤量可控，动态调节粉气比，还可根据现场工况调整参数，灵活性好；

（4）在输送管路上增加一路吹扫管路，可以不断地对输送管路进行气流吹扫，进一步防止发生堵管；

（5）在输送管路初始端增加了出口切断阀，保证计量数据，并且也能防止输送初期的堵管发生。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是现有技术中出口管段垂直向上的仓式泵的部分结构示意图；

图2是现有技术中出口管段水平的仓式泵的部分结构示意图；

图3是本发明出口防堵塞新型输煤仓式泵的结构示意图；

图中：1.仓体，2.装煤管路，3.装料阀，4.煤粉仓，5.排气管路，6.排气阀，7.装煤流化管路，8.锥流化阀，9.测压装置，10.进气管路，11.减压阀，12.输送阀，13.混合室，14.输送管路，15.出口切断阀，16.吹扫管路，17.吹扫阀，18.清堵管路，19.手动清堵阀，20.补气管路，21.流化补气阀，22.补气减压阀，23.补气支阀，24.充压管路，25.压力调节阀，26.下流化管，27.上充压管，28.阻流网板，29.短管，101.垂直管段沸腾流化界面点，201.水平管段煤粉积聚堵塞点。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图3所示，一种出口防堵塞新型输煤仓式泵，包括仓体1、装煤管路2、排气管路5、装煤流化管路7、测压装置9、进气管路10、混合室13、输送管路14、吹扫管路16、手动清堵管路18、补气管路20、充压管路24、阻流网板28等组成。其大体分为装料、输送、调节、人工干预四大块。以下结合图示详细说明。

图3中，装料一块基本包含如下设施：拟装入煤粉的仓体1；装煤管路2的装料阀3，其由两只钟阀串联组成，可以增加气力输送时的密封可靠性；装料阀3上部的煤粉仓4，是输送煤粉的库源。拟装煤时，先打开仓体1上部排气管路5的排气阀6，排气管路5连接到煤粉仓4上部，因煤粉仓4有收粉布袋除尘器，仓内为负压，排气阀6打开后仓体1内也就连通为负压状态，为装煤做好准备。再之后，装料阀3由下至上分别打开，煤粉仓4开始向仓体1内装料。为加快装料速度，可以根据工况预设装煤流化管路7上的锥流化阀8的打开时间点及时间长度。锥流化阀8的打开，一可以加快装料速度，二可以间接吹扫排气管路5，使其不致于因自然排气时混入的煤粉流速慢渐渐沉积堵塞，失去排气效果，影响装煤。当仓体1中的煤粉装入重量达到一定值时，控制系统自动先关闭上部装料阀3，再关闭下部装料阀3，最后关闭排气阀6，自动完成装料过程。这其中，锥流化阀8因预设的开阀时间小于装料时间，已经处于关闭状态。

图3中，输送一块基本包含如下设施：进气管路10提供主输送氮气，管路包括自力减压阀11，输送阀12；进气管路连接混合室13左端，混合室13右端连接输送管路14，混合室13上端连接仓体1，其和仓体1之间安装有一片阻流网板28；输送管路14上，安装有一只出口切断阀15，出口切断阀15后接入有较细的吹扫管路16，吹扫管路16上设有吹扫阀17；另补气管路20和输送管路14并行，分段向输送管路14上接入补气支阀23若干，补气管路20上有一只切断阀为流化补气阀21，其后有一只手动补气减压阀22。系统在自动中由装煤完成转入输送状态时，首先打开出口切断阀15，再打开补气阀21，后打开输送阀12，开始进行输煤过程。输煤结束的判断点为测压装置9，仓体1内压力在输送开始后逐渐上升，输送管路14全管段内都包含粉气混合体时阻力达到最大值，仓体1压力随之处于最大值。输送尾段，仓体1内煤粉量渐近为零，粉气比下降，管路中粉气比也逐渐下渐，仓压随之降低。当仓压降低到一个预设的压力值时，即默认该批料输送完成，自动转入下一批料的装料过程。

在输煤过程中，自动调节系统的有无和好坏关系到生产连续性和人力、物力的投入和支出。在本发明实用化之前的仓式泵使用中，要么系统输送粉气比低，能耗大，要么频繁堵管，浪费人工和原料。本发明的特点就在于能够动态调节工况，提升粉气比降低气耗的同时，完全消除堵管现象，避免了额外的人力投入以及氮气和煤粉损耗。本发明的自动调节一块包含如下设施：充压管路24，气动压力调节阀25、上充压管27、下流化管26、阻流网板28，另包括一路自动状态时的常开吹扫管路16及其上的吹扫阀17。以下详述。

图3中，充压管路24连接于补气管路20，一因充压管路24上的压力调节阀25的特性要求，压力调节阀25一般无全密封指标，因此基本的生产工艺中都是安装于切断阀之后，二因现有仓式泵主输送阀12之后即连接混合室13，其阀后无法建立稳定的高压力，为了避免再加入一只独立的充压切断阀，因此充压管路24取在补气阀21之后。输送开始后，压力调节阀25监测输送阀12的开启时间点，加一个可更改的延时后调节阀投入自动，之前阀为全关状态。之所以加延时，因装煤过程中有煤粉会漏入混合室13中积聚，输送开始后直接加压下煤，有可能发生堵管。在压力调节阀25投入自动后，其根据仓体1内的压力值和预设值比较，通过PID运算，动态调节阀的开度。粉多阻力大压力上升则关小阀门，粉少阻力减低则开大阀门，阀门开度影响仓体1内充气量，充气量影响阻流网板28中的下煤速度。在输送中间阶段，压力调节阀25的动作使仓体1内的压力保持在预设值附近，粉气比达到最大值。在输送后阶段，因仓内煤粉量减小，压力调节阀25即使达到全开也不能保持预设压力值，此时处于对管路中煤粉输送状态，粉气比有所下降。当压力低于另一个预设值时，即认定输送过程完成，结束输送流程。

充压管路24有两个分支，分别为上充压管27和下流化管26。上充压管27为现在仓式泵既有结构，下流化管26原为混合室13流化用。在加入阻流网板28来达到煤粉和氮气可以混合调节的目的后，因阻流网板28孔眼较细密，当煤粉含水量较高时会有潮结煤粉块堵塞网孔。其结果是仓体1内充压压力值升到预设数值后阻流网板28下煤量未同步上升，无法提高粉气比。因此在不更改仓式泵整体外形构造的情形下，利用混合室13的流化孔，下流化管26输出端接一只短管29至阻流网板28的上平面，出口沿边缘横向，流化气引入后，会在阻流网板28上部制造一个气旋区，其既能粉碎潮结的煤粉块，防止网孔堵塞，又能加大煤粉穿过阻流网板28的能力，间接提高粉气比。

吹扫管路16为本发明为应对生产实际而增加，作用明显。为了节约氮气，在输煤系统停用时能保证切断所有气源输出，吹扫管路16中加入气动切断阀17。其在整个系统转为自动时打到常开状态，一直以一个小流量气流吹扫整个输送管路14。该吹扫气流除了可以保证防止堵管外，还可以输送停输送气时仓体1内卸压过程中向管路释放的仓体1内底料。再通过工况观察摸索，还可以适当提高停输送气时的压力预设值，减小输煤时间，减小时间内的本应由输送气输送的部分煤粉交由吹扫气在装煤时间段内完成输送工作。节能的同时又加快了生产效率。吹扫管路还有一个最大的用途是自动消除特殊工况下的轻堵管现象。经对生产经验进行摸索发现，同样的粉气比，输送气在流量较大时比较小时更加容易发生煤粉堵塞管道现象。小流量吹扫消除堵管在生产中也有应用到。当发生堵管时，停所有供气源，仓中和管道中压力渐渐下降。降为零后，如果加一个小流量气流，堵塞的煤粉会慢慢疏通吹扫干净，如果又直接再次加一个大流量的气流，煤粉仍会受迫压缩堵塞管道。鉴于此，对现有仓式泵除了增加调节系统外，对系统程序也作了较大改动。添加了多级压力保护，第一级是压力调节阀25的自身调节性能，仓压因特殊工况持续上升，压力调节阀25自动输出全关；对于输送气流量最大的管路输送阀12，作为第二级压力关阀点；三级保护是流化补气阀21自动关；四级则是吹扫气，吹扫气停后如果压力下降到吹扫阀17的设定值，吹扫阀17会再次自动开启，其他阀亦然。吹扫气停后，因可能的泄露气使压力再上升到离吹扫定值较近的五级报警点时，系统输出告警，并自动切到手动，提示人工干预。除非追求过高的粉气比，通常情况下五级压力保护已不会发生堵管报警状况。

系统的人工干预主要指现场手动清堵作业，其包括如下设施：手动清堵管路18，及其上的手动清堵阀19。堵管状况发生后，如通过上述的小流量吹扫无法进行清堵作业，或者堵管后仓体1内压力持续稳定不下降，或打开排气阀6后卸压再吹扫仍然无效，则可考虑启动手动清堵作业。作业时，操作人员只需将现场的手动清堵阀19打开，再开启吹扫气或输送气，因手动清堵阀19后的管路连接距离较近的煤磨落煤管，手动清堵时且打开磨机排粉风机，此时管路内负压较大，距离又较近，所以手动清堵时堵塞的煤粉较容易吹扫到磨机内。但现有仓式泵在使用中发生过手动排堵无效，需将输送管路分段法兰螺栓拆除，卸下管道进行清堵的作业方式，其反证了本发明的科学实用性。

与现有技术相比，本发明出口防堵塞新型输煤仓式泵具有如下优点：

（1）增加了一片阻流网板28，从而使输送气和煤粉有调剂混合的可能，能达到最佳下煤速度，并且防止发生堵管；

（2）下流化管26引短管29到阻流网板28上表面，增加了流化，防止阻流网板28孔部分堵塞；

（3）增加了一只压力调节阀25，压力调节阀25能够控制仓体1内充气流量，从而达到下煤量可控，动态调节粉气比，还可根据现场工况调整参数，灵活性好；

（4）在输送管路14上增加一路吹扫管路16，可以不断地对输送管路14进行气流吹扫，进一步防止发生堵管；

（5）在输送管路14初始端增加了出口切断阀15，保证计量数据，并且也能防止输送初期的堵管发生。

本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种出口防堵塞新型输煤仓式泵，其特征在于：包括仓体、煤粉仓、混合室、装煤管路、充压管路、进气管路、输送管路、吹扫管路、补气管路、装煤流化管路和排气管路，所述仓体顶端通过装煤管路与煤粉仓底连通，煤粉仓锥部与装煤流化管路连通，仓体与煤粉仓之间连接排气管路，仓体一侧与充压管路连通，仓体底端与混合室连通，所述混合室与仓体之间设置有阻流网板，混合室与进气管路、输送管路连通，所述输送管路初始端设置有出口切断阀，出口切断阀后的输送管路上连接吹扫管路，所述输送管路与补气管路连通，所述补气管路与充压管路连通。

2.如权利要求1所述的出口防堵新型喷煤仓式泵，其特征在于：所述充压管路包括与仓体顶部连通的上充压管及与仓体底端的混合室连通的下流化管，所述下流化管的输出端连接有短管，所述短管延伸至阻流网孔板上部，充压管路上设置有压力调节阀。

3.如权利要求1所述的出口防堵新型喷煤仓式泵，其特征在于：所述阻流网板为圆钢板，圆钢板上均匀开有若干网孔。

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