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氣力輸送的設計要點分析_鞏義市泰華機械廠

來源:泰華機械

氣力輸送的設計要點分析_鞏義市泰華機械廠
     氣力輸送廣泛應用于水泥、石化、電力和冶金等行業中粉粒狀物料的輸送。由于其具有布置靈活,所占空間小,可避開已有設備和建筑物等優點,因此特別適合于水泥廠的改造和擴建工程。目前,新型干法水泥廠的生料入窯或入均化庫、煤粉入窯或入分解爐大多采用了氣力輸送系統。本文通過分析常用氣力輸送系統的性能特點和選型要求,指出了每種氣力輸送方法的差異和限制,并對氣力輸送的系統選擇、供料器選擇、空壓機、風機 選擇、經濟性分析、物料特性對系統選型影響這五個設計要點進行了總結。鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
1 系統選擇
1.1 正壓及負壓系統
  正壓系統是工業上最常用的,它適用于文丘里式、螺旋泵和倉式泵等絕大多數供料器。在管路系統中安裝兩路閥就能實現多點卸料和喂料。但多點喂料供料器過多,會造成大量空氣泄漏。特別是旋轉葉片供料器,其泄漏量約占空氣總供應量的20%。目前國內水泥廠輸送生料、煤粉及水泥等粉狀物料的氣力輸送系統基本上采用正壓系統。
  負壓系統適宜于從多喂料點輸送物料到一個卸料點。它的優點是通過供料器的空氣泄漏和壓力降都很小,因而旋轉葉片供料器能得到令人滿意的使用效果。該系統在國內常應用于小型散裝水泥駁船的卸料。 鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
1.2 混合系統
  混合系統結合了正、負壓系統各自的優點,在該系統中,負壓部分把物料從多個喂料倉中吸走,而正壓部分把物料送入多個卸料倉。氣源靠一臺通風機或鼓風機提供。
  雙級混合系統比普通混合系統能更好地輸送物料。普通混合系統雖對許多車間內部的短距離物料輸送較為理想,但由于系統壓力小,物料輸送量和輸送距離均受到限制。雙級混合系統利用中間倉把負壓和正壓系統分開,并把負壓和正壓系統所需氣源分成兩個獨立供氣裝置,這樣可以分別選擇最佳的真空泵和空壓機。由于存在二個獨立系統,故整個系統需要2臺料氣分離器。
  圖1為雙級混合系統,是一個典型的大中型散裝水泥船卸料裝置,卸料能力達到100t/h以上。它的2臺空氣動力源中1臺可選用液環式真空泵;另1臺可選用螺桿式或往復式空壓機,在較小系統中則選用羅茨風機。鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
2 供料器的選擇
2.1 供料器的選用因素
  供料器的選擇是系統設計中最重要因素。各類供料器對系統壓力均有最適宜的使用范圍。其中,倉式泵一般在高壓、間歇操作中使用;旋轉葉片供料器和雙翻板閥供料器可用于正壓和負壓輸送,但通常局限在較低壓差范圍內;螺旋泵在高壓下也能很好地工作,但實際使用中它們仍被限定在中低壓范圍內;負壓吸嘴僅在負壓系統及混合系統中使用。總之,供料器的選用應依據其額客壓力值、空氣泄漏量、壓力降和流量控制以及對具體物料適宜程度等綜合因素來決定。
  (1)額定壓力值。由于多種多樣的管線壓力降和管道內徑適用于某具體裝置,故 應考慮選擇一個具有較高額定壓力值的供料器來供給一個較小管徑的線路使用。對給定的管道內徑,具有最大額定壓力值的供料器將產生最大輸送量。
  (2)壓力降。通過供料器的壓力降應盡可能小。普通螺旋泵、M型富勒螺旋泵和倉式泵的壓力降分別約為:50kPa、21kPa和20kPa;文丘里式供料器的壓力降近似等于輸送管線壓力降;旋轉葉片供料器和雙翻板閥供料器的壓力降可忽略不計。
  (3)流量控制。當供料量須保持恒定時,應優選能定量地供料并滿足鎖風要求的螺旋泵、鎖風型旋轉葉片供料器和雙翻板閥供料器。文丘里式供料器不能提供空氣鎖風并且需要計量裝置才能保持一個穩定的供料量。倉式泵在卸料時需要通過調節料氣混合物的流化比例來實現流量控制。
2.2 供料器選擇 鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
  供料器類型很多,如旋轉葉片供料器、螺旋泵、倉式泵、文互里式等等,其使用性能各不相同。表1給出了各種供料器的選型指南。在使用表1時,應考慮供料器的操作壓力范圍和對輸送量及輸送距離的限制。
3 空壓機(風機)選擇  
   空壓機(風機)的選擇主要取決于已知的空氣需要量和系統管路操作壓力,并加上空氣損失和任何所需的附加裕量以及安全系數,就可從滿足需要的幾類空壓機(風機)中作出最佳選擇。大多數氣力輸送系統使用容積式空壓機(風機),因為此類設備當壓力變化時體積流量幾乎不變。

3.1 供氣壓力    鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
  空壓機(風機)排氣壓力等于輸送線路的壓降加上供料器、收塵器、閥等壓降之和,再乘以一個安全系數(約為1.1);如果空壓機(風機)和供料器之間管道較長(如超過50m) ,還需加上傳遞壓損;在供氣線路中調節空氣量裝置?如節流噴嘴等 的壓損也必須考慮進去。
3.2 體積流量  
   如果空氣的質量流量 ma(kg/s)已確定,那末可用近似方法求得標準狀態下的體積流量V0(m3/s) ,見式(1)。  
  V0=0.816ma      (1)
  體積流量也可通過輸送空氣初始速度來表達。首先依據輸送參數(由理想氣體定律產生) 可計算輸送空氣初始速度;然后根據式(2)可求得V0值,見式(4)。      
  v=4p0VoT/πd2pTo     (2) 
式中:v--輸送空氣初始速度?m/s;
p0--標準大氣壓,101.3kPa(絕對);
T--輸送空氣溫度,K;
d--管道內徑,m;
p--管道起始端空氣壓力,kPa;
T0--標準空氣溫度,288K。 鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
由式(2)得到(3):
     V0=πd2pT0v/4p0T     (3) 
將p0和T0值代入(3)得:
    V0=2.23d2pv/T      (4) 
  需要說明的是V′O值是在管道內輸送物料所需空氣的體積流量,而所選空壓機?風機 排氣量必須考慮供料器和管道閥門等的泄漏量。對正壓系統來說,旋轉葉片供料器的空氣泄漏量約為鼓風機排氣量的15%~20%,而雙翻板閥供料器的空氣泄漏量約為鼓風機排氣量的10%。 
3.3 壓力適用范圍 
  正壓系統中各類空壓機(風機)的壓力適用范圍如圖3所示。對 低 壓 系 統 ( 約 10kPa),,軸流式或離心式風機都是適宜的,具體選擇取決于系統負荷和需要的操作壓力特性。這類風機常用于稀相輸送,作為文丘里式和旋轉葉片供料器的供氣源,系統中使用薄壁管道。    
  當排氣壓力小于100kPa時,廣泛使用羅茨鼓風機。該類型具有寬廣的體積流量范圍并能提供無油空氣。此外,它有恒定的速度曲線,當傳遞壓力增加時,體積流量僅輕微減少,從而保證了物料在一定壓力下的懸浮流動狀態。
  當排氣壓力大于100kPa時,往復式和螺桿式空壓機都能滿足氣力輸送系統中所需最高壓力。單級回轉滑片式空壓機的工作壓力可達到400kPa(表壓)。 
  真空泵在圖3中沒有列出,因為這類設備選用比較少。對負壓系統,如真空不是太大,常使用離心式通風機和羅茨鼓風機;對于較高真空,則采用水環或液環式真空泵。 
4經濟性分析 鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
  當幾種氣力輸送系統都適用于某一具體應用時,應選擇最經濟的。這里主要以倉式泵的實測數據為例,證實通過選擇最佳罐尺寸和最佳操作壓力可大大降低能耗和操作費用。 
4.1 投資費用 
  總的來說,高壓密相輸送中空壓機和供料器的價格比較昂貴;低壓稀相輸送系統中管道和收塵器的費用較貴。當輸送距離小于50m,使用稀相系統的投資費用低;超過50m,密相系統的投資費用較低。對磨琢性物料的輸送,用能周期性更換的零件?如彎管等 代替昂貴的耐磨合金零件可降低投資費用。 
4.2 操作費用 
  主要動力費用來自空壓機,其次是旋轉葉片供料器和螺旋泵及袋除塵器,其它設備的動力消耗相對空壓機來說是很小的。  鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
使用集中氣源可減少系統投資費用,但其操作費用比單獨供氣要高得多。如工廠集中氣源壓力為(600~700)kPa,而氣力輸送系統所需壓力僅為100kPa,則使用集中供氣費用要比單獨供氣高出一倍左右。如果必須使用集中供氣,那末高壓空氣將主要用于倉式泵和分級管道。 
  密相系統的操作費用總是較低的。當輸送距離為50m時,稀相輸送操作費用是密相輸送的5倍以上(依據倉式泵使用情況);隨輸送距離增大,這個差異將減少。操作費用主要來自電機的功率消耗,可用式(5)進行粗略估算。
  P=165ma1n(p1/p2)     (5)  
  或 P=202VO1n(p1/p2)   (5-1)  
式中:P--電機消耗功率,kW 
p1--空氣進氣壓力,kPa(絕對)  
p2--空氣排氣壓力,kPa(絕對)
  電機消耗功率乘以單位電價即為每小時操作費用。 
4.3 倉式泵實測結果 鞏義市泰華機械廠專業的氣力輸送設計生產廠家,業績遍布各地。
4.3.1 最佳罐尺寸 
  倉式泵的壓力罐有效容積VB影響系統所需能量。圖4為一個實際運行倉式泵輸送裝置的壓力罐有效容積特性曲線。其中實際輸送階段功率消耗P是在空壓機聯軸節處測得。在雙倉系統中,VB,ges是二個相同的單罐容積之和(=2VB)。輸送水泥時空壓機輸出壓力為pv=400kPa(表壓),輸送粉煤灰時空壓機輸出壓力為pv=300kPa(表壓)。圖中還定性地顯示了隨著罐尺寸減少,每小時所需輸送周期次數nch增加的趨勢。
  如圖4所示,當罐尺寸大于臨界容積時,其功率消耗獨立于罐尺寸;當罐尺寸小于臨界容積并降至極限容積時,相應的無效時間會成倍增加。為了完成給定的額定輸送量Ge,就需要在剩余的有效輸送時間內用一個較高的實際輸送量GS來補償。
  雙倉系統(一個罐加壓和輸送,另一個罐排氣和進料)罐的臨界容積比單倉系統罐的臨界容積低。比較圖4中兩個系統功率消耗P可以看出,雙倉系統比單倉系統的能耗更低。 
  從能量觀點來看,最佳罐容積就是其臨界容積。粉煤灰和水泥相比,粉煤灰具有更好流動和輸送性能,其能耗也明顯減少。

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