气力输送广泛应用于水泥、石化、电力和冶金等行业中粉粒状物料的输送。由于其具有布置灵活,所占空间小,可避开已有设备和修建物等长处,因此出格适合于水泥厂的改造和扩建工程。目前,新型干法水泥厂的生料入窑或入均化库、煤粉入窑或入分解炉大多接纳了气力输送体系。本文经由过程分析常用气力输送体系的机能特点和选型要求,指出了每一种气力输送要领的差异和限制,并对气力输送的体系选择、供料器选择、空压机风机选择、经济性分析、物料特性对体系选型影响这5个预设要点进行了总结。

1体系选择

1.1正压及负压体系

正压体系是工业上最常用的,它适用于文丘里式、螺旋泵和仓式泵等绝大多数供料器。在管路体系中安装两路阀就能实现多点卸料和喂料。但多点喂料供料器过多,会造成大量空气走漏。出格是旋转叶片供料器,其走漏量约占空气总供应量的20%。目前国内水泥厂输送生料、煤粉及水泥等粉状物料的气力输送体系基本上接纳正压体系。

负压体系适宜于从多喂料点输送物料到一个卸料点。它的长处是经由过程供料器的空气走漏和压力降都很小,因而旋转叶片供料器能患上到令人满意的使用效果。该体系在国内常应用于小型散装水泥驳船的卸料。

1.2混合体系

混合体系结合了正、负压体系各自的长处,在该体系中,负压部门把物料从多个喂料仓中吸走,而正压部门把物料送入多个卸料仓。气源靠一台通风机或鼓风机提供。

双级混合体系比平凡混合体系能更好地输送物料。平凡混合体系虽对许多车间内部的短距离物料输送较为理想,但由于体系压力小,物料输送量和输送距离均受到限制。双级混合体系利用中间仓把负压和正压体系分开,并把负压和正压体系所需气源分成两个自力供气装配,这样可以分别选择最好的真空泵和空压机。由于存在二个自力体系,故整个体系需要2台料气分离器。

图1为双级混合体系,是一个典型的大中型散装水泥船卸料装配,卸料能力达到100t/h以上。它的2台空气动力源中1台可选用液环式真空泵;另1台可选用螺杆式或往复式空压机,在较小体系中则选用罗茨风机。2供料器的选择

2.1供料器的选用因素

供料器的选择是体系预设中最重要因素。各类供料器对体系压力均有最适宜的使用范围(见图2)。其中,仓式泵一般在高压、间歇操作中使用;旋转叶片供料器和双翻板阀供料器可用于正压和负压输送,但通常局限在较低压差范围内;螺旋泵在高压下也能很好地工作,但实际使用中它们仍被限定在中低压范围内;负压吸嘴仅在负压体系及混合体系中使用。总之,供料器的选用应依据其额客压力值、空气走漏量、压力降和流量控制以及对具体物料适宜程度等综合因素来决定。

(1)额定压力值。由于多种多样的管线压力降和管道内径适用于某具体装配,故应思量选择一个具有较高额定压力值的供料器来供给一个较小管径的路线使用。对给定的管道内径,具有最大额定压力值的供料器将产生最大输送量。

(2)压力降。经由过程供料器的压力降应尽可能小。平凡螺旋泵、M型富勒螺旋泵和仓式泵的压力降分别约为:50kPa、21kPa和20kPa;文丘里式供料器的压力降近似等于输送管线压力降;旋转叶片供料器和双翻板阀供料器的压力降可忽略不计。

⑶流量控制。当供料量须保持恒按时,应优选能定量地供料并满足锁风要求的螺旋泵、锁风型旋转叶片供料器和双翻板阀供料器。文丘里式供料器不克不及提供空气锁风并且需要计量装配才气保持一个稳定的供料量。仓式泵在卸料时需要经由过程调节料气混合物的流化比例来实现流量控制。

2.2供料器选择

供料器类型很多,如旋转叶片供料器、螺旋泵、仓式泵、文互里式等等,其使用机能各不相同。表1给出了各种供料器的选型指南。在使用表1时,应思量供料器的操作压力范围(见图2)和对输送量及输送距离的限制。

3空压机(风机)选择

空压机(风机)的选择主要取决于已知的空气需要量和体系管路操作压力,并加上空气损掉和任何所需的附加裕量以及安全程度,就可从满足需要的几类空压机(风机)中作出最好选择。大多数气力输送体系使用容积式空压机(风机),因为此类设备当压力变化时体积流量险些不变。

3.1供气压力

空压机(风机)排气压力等于输送路线的压降加上供料器、收尘器、阀等压降之和,再乘以一个安全程度(约为1.1);如果空压机(风机)和供料器之间管道较长(如超过50m),还需加上传递压损;在供气路线中调节空宇量装配如节流喷嘴等的压损也必需思量进去。3.2体积流量

如果空气的质量流量ma(kg/s)已确定,那末可用近似要领求患上规范状态下的体积流量V0(m3/s),见式(1)。

V0=0.816ma(1)

体积流量也可经由过程输送空气初始速率来表达。首先依据输送参数(由理想气体定律产生)可计较输送空气初始速率;然后根据式(2)可求患上V0值,见式⑷。

v=4p0VoT/πd2pTo(2)

式中:v--输送空气初始速率m/s;

p0--规范大气压,101.3kPa(绝对);

T--输送空气温度,K;

d--管道内径,m;

p--管道肇始端空气压力,kPa;

T0--规范空气温度,288K。

由式(2)患上到⑶:

V0=πd2pT0v/4p0T⑶

将p0和T0值代入⑶患上:

V0=2.23d2pv/T⑷

需要说明的是V′O值是在管道内输送物料所需空气的体积流量,而所选空压机风机排宇量必需思量供料器和管道阀门等的走漏量。对正压体系来讲,旋转叶片供料器的空气走漏量约为鼓风机排宇量的15%~20%,而双翻板阀供料器的空气走漏量约为鼓风机排宇量的10%。

3.3压力适用范围

正压体系中各类空压机(风机)的压力适用范围如图3所示。对低压体系(约10kPa),,轴流式或离心式风机都是适宜的,具体选择取决于体系负荷和需要的操作压力特性。这类风机常用于稀相输送,作为文丘里式和旋转叶片供料器的供气源,体系中使用薄壁管道。

当排气压力小于100kPa时,广泛使用罗茨鼓风机。该类型具有宽广的体积流量范围并能提供无油空气。这个之外,它有恒定的速率曲线,当传递压力增加时,体积流量仅轻微减少,从而保证了物料在一定压力下的悬浮流动状态。

当排气压力大于100kPa时,往复式和螺杆式空压机都能满足气力输送体系中所需最高压力。单级回转滑片式空压机的工作压力可达到400kPa(表压)。

真空泵在图3中没有列出,因为这类设备选用比较少。对负压体系,如真空不是太大,常使用离心式通风机和罗茨鼓风机;对于较高真空,则接纳水环或液环式真空泵。

4经济性分析

当几种气力输送体系都适用于某一具体应历时,应选择最经济的。这里主要以仓式泵的实测数据为例,证明经由过程选择最好罐尺寸和最好操作压力可大大减低能耗和操作费用。

4.1投资费用

总的来讲,高压密相输送中空压机和供料器的价格比较极其昂贵;低压稀相输送体系中管道和收尘器的费用较贵。当输送距离小于50m,使用稀相体系的投资费用低;超过50m,密相体系的投资费用较低。对磨琢性物料的输送,用能周期性更换的零件如弯管等代替极其昂贵的耐磨合金零件可减低投资费用。

4.2操作费用

主要动力费用来自空压机,其次是旋转叶片供料器和螺旋泵及袋除尘器,其它设备的动力消耗相对空压机来讲是很小的。

使用集中气源可减少体系投资费用,但其操作费用比单独供气要高患上多。如工厂集中气源压力为(600~700)kPa,而气力输送体系所需压力仅为100kPa,则使用集中供气费用要比单独供气高出一倍摆布。如果必需使用集中供气,那末高压空气将主要用于仓式泵和分级管道。

密相体系的操作费用总是较低的。当输送距离为50m时,稀相输送操作费用是密相输送的5倍以上(依据仓式泵使用情况);随输送距离增大,这个差异将减少。操作费用主要来自电机的功率消耗,可用式(5)进行粗略估算。

P=165ma1n(p1/p2)(5)

或P=202VO1n(p1/p2)(5-1)

式中:P--电机消耗功率,kW p1--空气进气压力,kPa(绝对)

p2--空气排气压力,kPa(绝对)

电机消耗功率乘以单元电价即为每一钟头操作费用。

4.3仓式泵实测结果

4.3.1最好罐尺寸

仓式泵的压力罐有效容积VB影响体系所需能量。图4为一个实际运行仓式泵输送装配的压力罐有效容积特性曲线。其中实际输送阶段功率消耗P是在空压机联轴节处测患上。在双仓体系中,VB,ges是二个相同的单罐容积之和(=2VB)。输送水泥时空压机输出压力为pv=400kPa(表压),输送粉煤灰时空压机输出压力为pv=300kPa(表压)。图中还定性地显示了随着罐尺寸减少,每一钟头所需输送周期次数nch增加的趋势。

如图4所示,当罐尺寸大于临界容积时,其功率消耗自力于罐尺寸;当罐尺寸小于临界容积并降至极限容积时,相应的失效时间会成数增加。为了完成给定的额定输送量Ge,就需要在剩余的有效输送时间内用一个较高的实际输送量GS来补偿。

双仓体系(一个罐加压和输送,另一个罐排气和进料)罐的临界容积比单仓体系罐的临界容积低。比较图4中两个体系功率消耗P可以看出,双仓体系比单仓体系的能耗更低。

从能量观点来看,最好罐容积就是其临界容积。粉煤灰和水泥相比,粉煤灰具有更好流动和输送机能,其能耗也明显减少。

4.3.2最好操作压力

单仓泵体系输送同样物料时功率消耗值P与空压机输出压力Pv之间的函数关系见图5。其中输送水泥的压力罐有效容积为VB=5m3,输送粉煤灰的压力罐有效容积为VB=10m3。图中还定性地画出了随着压力pv的减少,对应管道直径dR变大的趋势。该图还表明这个装配输送水泥和粉煤灰时均有最小电耗值,这些最小值的位置与意见计较值比较一致。因此预设一个在最好操作点(p*v,d*R)工作的装配,可以节省大量的能量。5物料特性对体系选型的影响

(1)粘着性和附着性。粘性物料会粘结或堵塞卸料斗、供料器和输送管道。因而在旋转叶片供料器中应优选吹扫式旋转叶片供料器。

(2)易燃易爆性。输送塑料、化学品、金属粉末和煤粉等易燃易爆性物料时,应使用防爆阀和自己主动灭火装配等安全措施。

⑶湿含量。如果湿物料中50μm以下的细粉量