气力输送设备的研究与应用

一、国内外气力输送装置的分析比较         气力输送装置主要有两种类型：负压抽吸式和压送式，国内外粉粒状物料的气力输送大多采用压送式，就其发送器结构主要分两大类，即螺旋泵和仓式气力输送泵。            1.1 螺旋泵         八十年代由合肥院主持引进了具有国际先进水平的美国FULLER公司M型F-K螺旋泵的设计及制造技术。它的主要优点是：螺旋轴采用双支撑，出料口根据工艺要求可直出料或左右侧出料，密封采用油封及气封，工作更为可靠。该泵用于连续输送物料，并可在0~100%额定输送量下变量输送，输送过程无脉动，输送量可达数百吨，在相同输送量的前提下其体积最小。因此，特别适用于干法水泥生产线煅烧工艺中的煤粉输送，也适用于大型散装水泥船的输送及散装水泥船的改造。         螺旋泵属悬浮式稀相输送，输送风速高，因此，其螺旋叶片及内衬磨损大，需经常更换；电耗约高于仓式气力输送泵30%以上，在要求长距  离大输送量的工艺系统中不宜采用。        1.2 仓式气力输送泵        它结构简单，几乎没有运动件，所以故障少，几乎无噪音。能以非常高的混合比将粉粒物料输送至数千米以外的地方；可悬浮式、流态化式及静压式（浓相）输送。        因高压悬浮式仓式气力输送泵的风速高（末速25-30m/s），混合比低，管道磨损严重，气耗大，电耗高。七十年代后，国内外科技工作者投入精力物力转向低速、高浓度的气力输送技术研究，最大限度地降低管道磨损、提高混合比、降低气耗，提高技术经济指标。典型的高浓度气力输送方式有如下四种1.3 脉冲栓流气力输送泵其工作原理是：将物料装入栓流泵内，在压缩空气的作用下，物料经泵体排料口进入输送管道，形成连续的较为密实的料柱。气刀在脉冲装置的控制下间歇动作，将料柱切割成料栓，在管道中形成间隔排列的料栓和气栓，料栓在其前后气栓的静压差作用下移动，这种过程循环进行，形成栓流气力输送。         常见的气力输送是凭借输送气体的动压进行携带输送，而栓流输送利用的是气栓的静压差进行推移输送，并且物料的流动是栓状流，因此栓流输送的输送速度可大大降低，耗气量也随之降低许多，系统及设备简单。由于速度低，故所引起的摩擦和冲刷磨损大大降低。栓流泵系统具有低能耗、低磨损、高灰气比和高输送效率的特点。         合肥院于八十年代研制开发的高浓度低速脉冲气力输送泵，其主要技术指标为：输送当量长度：196m；输送管径：Ф100mm；输送水泥量：32.2t/h；混合比：106－157kg/kg；输送平均风速：5－7m/s；输送吨电耗：<1kWh/t。83年由建材部组织了技术鉴定，85年获国家科技进步三等奖。         但是脉冲栓流的输送机理决定了对物料有严格要求，输送距离受限（＜300m），输送量小(＜30t/h）。显然不能满足当前市场急需的长距离大输送量的气力输送需求。        1.4 双套管紊流浓相气力输送          此技术为德国M?LLER公司专利，我国在粉煤灰的长距离大输送量气力输送系统中引进多台（套）在电厂应用。         输送原理：它与常规仓式气力输送主要不同点是该系统采用特殊结构的输送管道，即在输料管内增设另一小管道，小管道布置在大管道上部，小管道下部每隔一定距离开有扇形缺口，正常输送时大管走料，小管主要走气。压缩空气通过小管缺口流出产生紊流效应，不断挠动物料进行低速输送。         当输送管道内出现被输送物料局部聚积时，流通截面减少，此时输送管道内压力高于小管道内压力，存在一个压力差，因此需对小管道内加压。当小管道内压力高于开口处的输送管道内压力时，则小管道内压缩空气输入输送管道内，对聚积物料进行分割吹散后输送。当输送管道内压力与小管道内压力平衡时，两者之间气流不交流，因此输料管道能保持平稳输送。        据资料介绍其优点为：①系统适应性强，可靠性高。②低流速、低磨损，初速为2－6m/s，末速约15m/s，平均流速10m/s左右。③电耗低：常规输送电耗7－10kWh/t?km，而该系统为4－6kWh/t?km。④输送距离远：达1000m以上。        1.5 助推式高浓度气力输送         美国空气动力公司研制的助推式高浓度气力输送系统，是在输料管道上按一定间隔距离安装若干只助推器，输送用气并不全部加入仓泵，加入仓泵的空气只是起到将物料推进料管的作用，另外的空气通过助推器直接加入管道，被输送的物料在管道中呈集团流或栓流，运动速度低、混合比高、耗气量小
200万元。         4.2 溧阳水泥厂全厂水泥采用DB仓式泵气力输送，输送距离200m左右，年输送30万吨水泥，平均电耗1kWh/t左右，经8年运转统计，每年维修费只有几千元。         4.3 邯郸热电厂采用DB仓式泵长距离输送硝石灰，经7年运转统计，每年维修费只有2000余元，进料锥阀及密封件至今未维修。         4.4 江西有机硅厂采用DB仓式泵气力输送硅粉，原氮气消耗量50m3/t，现氮气消耗量降为20m3/t，每年可节约制氮费用上百万元。      五、 结束语          5.1 DB仓式泵的技术性能指标达到国际先进水平，完全可以替代昂贵的进口设备，扭转长距离大输送量气力输送设备依靠进口的局面，可应用于建材、电力、化工、钢铁、交通等行业的长距离、大输送量的粉粒状物料气力输送。        5.2 采用DB仓式泵输送粉煤灰、干排电石渣粉、矿渣粉等，对节能减排、综合利用再生资源、发展循环经济、节约土地、环境保护均可发挥重要作用。        5.3 无粉尘，无噪声，人性化操作，改善工作环境，提高劳动生产率。      5.4 具有自主知识产权的多功能型DB仓式泵与常规悬浮式气力输送设备相比，风速低，磨损小，电耗低，设备运行可靠，维修量少，经济效    大型低耗气力输送设备的研究与应用      作者:唐来永/鲁幼勤/许晓东/ 陶鸿/李淑慧/ 刘栓金 来源:合肥水泥研究设计院 天瑞集团周口水泥有限公司 更新日期:2008-3-19 13:52:25              合肥水泥研究设计院承担的科技部2002专项资金技术开发研究项目“大型低耗气力输送设备研究开发”，于2007年12月通过了安徽省科技厅和中国建筑材料联合会共同组织的技术鉴定，鉴定结论为：该装备经在天瑞集团周口水泥有限公司近两年的实际应用表明，输送粉煤灰管道长度1268m（当量距离1504m），输送量56.8t/h，电耗4.3kWh/t(3.6kWh/t?km)，系统操作简便，节能降耗显著，系统运行的技术经济指标达到国际先进水平。可替代进口设备。       一、国内外气力输送装置的分析比较         气力输送装置主要有两种类型：负压抽吸式和压送式，国内外粉粒状物料的气力输送大多采用压送式，就其发送器结构主要分两大类，即螺旋泵和仓式气力输送泵。         
  1.1 螺旋泵         八十年代由合肥院主持引进了具有国际先进水平的美国FULLER公司M型F-K螺旋泵的设计及制造技术。它的主要优点是：螺旋轴采用双支撑，出料口根据工艺要求可直出料或左右侧出料，密封采用油封及气封，工作更为可靠。该泵用于连续输送物料，并可在0~100%额定输送量下变量输送，输送过程无脉动，输送量可达数百吨，在相同输送量的前提下其体积最小。因此，特别适用于干法水泥生产线煅烧工艺中的煤粉输送，也适用于大型散装水泥船的输送及散装水泥船的改造。         螺旋泵属悬浮式稀相输送，输送风速高，因此，其螺旋叶片及内衬磨损大，需经常更换；电耗约高于仓式气力输送泵30%以上，在要求长距  离大输送量的工艺系统中不宜采用。         1.2 仓式气力输送泵         它结构简单，几乎没有运动件，所以故障少，几乎无噪音。能以非常高的混合比将粉粒物料输送至数千米以外的地方；可悬浮式、流态化式及静压式（浓相）输送。         因高压悬浮式仓式气力输送泵的风速高（末速25-30m/s），混合比低，管道磨损严重，气耗大，电耗高。七十年代后，国内外科技工作者投入精力物力转向低速、高浓度的气力输送技术研究，最大限度地降低管道磨损、提高混合比、降低气耗，提高技术经济指标。典型的高浓度气力输送方式有如下四种。         1.3 脉冲栓流气力输送泵         其工作原理是：将物料装入栓流泵内，在压缩空气的作用下，物料经泵体排料口进入输送管道，形成连续的较为密实的料柱。气刀在脉冲装置的控制下间歇动作，将料柱切割成料栓，在管道中形成间隔排列的料栓和气栓，料栓在其前后气栓的静压差作用下移动，这种过程循环进行，形成栓流气力输送。         常见的气力输送是凭借输送气体的动压进行携带输送，而栓流输送利用的是气栓的静压差进行推移输送，并且物料的流动是栓状流，因此栓流输送的输送速度可大大降低，耗气量也随之降低许多，系统及设备简单。由于速度低，故所引起的摩擦和冲刷磨损大大降低。栓流泵系统具有低能耗、低磨损、高灰气比和高输送效率的特点。         合肥院于八十年代研制开发的高浓度低速脉冲气力输送泵，其主要技术指标为：输送当量长度：196m；输送管径：Ф100mm；输送水泥量：32.2t/h；混合比：106－157kg/kg；输送平均风速：5－7m/s；输送吨电耗：<1kWh/t。83年由建材部组织了技术鉴定，85年获国家科技进步三等奖。         但是脉冲栓流的输送机理决定了对物料有严格要求，输送距离受限（＜300m），输送量小(＜30t/h）。显然不能满足当前市场急需的长距离大输送量的气力输送需求。         1.4 双套管紊流浓相气力输送    
    此技术为德国M?LLER公司专利，我国在粉煤灰的长距离大输送量气力输送系统中引进多台（套）在电厂应用。         输送原理：它与常规仓式气力输送主要不同点是该系统采用特殊结构的输送管道，即在输料管内增设另一小管道，小管道布置在大管道上部，小管道下部每隔一定距离开有扇形缺口，正常输送时大管走料，小管主要走气。压缩空气通过小管缺口流出产生紊流效应，不断挠动物料进行低速输送。         当输送管道内出现被输送物料局部聚积时，流通截面减少，此时输送管道内压力高于小管道内压力，存在一个压力差，因此需对小管道内加压。当小管道内压力高于开口处的输送管道内压力时，则小管道内压缩空气输入输送管道内，对聚积物料进行分割吹散后输送。当输送管道内压力与小管道内压力平衡时，两者之间气流不交流，因此输料管道能保持平稳输送。         据资料介绍其优点为：①系统适应性强，可靠性高。②低流速、低磨损，初速为2－6m/s，末速约15m/s，平均流速10m/s左右。③电耗低：常规输送电耗7－10kWh/t?km，而该系统为4－6kWh/t?km。④输送距离远：达1000m以上。         1.5 助推式高浓度气力输送         美国空气动力公司研制的助推式高浓度气力输送系统，是在输料管道上按一定间隔距离安装若干只助推器，输送用气并不全部加入仓泵，加入仓泵的空气只是起到将物料推进料管的作用，另外的空气通过助推器直接加入管道，被输送的物料在管道中呈集团流或栓流，运动速度低、混合比高、耗气量小。         1.6 多功能型浓相流态化―DB仓式气力输送泵         这是我院研发的具有自主知识产权的气力输送设备，它是将多项在实践应用中行之有效的技术措施优化组合的系统。仓泵容积大，输送量大，工作次数少，因而故障率低，且工作特性好。其优点：         ⑴管式低阻型内部流态化装置的设计有独到之处，流态化区域大且稳定，输送混合比高。         ⑵管道的变径设计与应用，保证了输送气流速度低（初速5m/s左右，未速为10－16m/s），磨损小，电耗低。　  ⑶技术经济指标先进。         ⑷系统投资远低于进口同类设备。         ⑸从应用效果看，完全可以取代进口设备，且维修简单，工作可靠。为我国长距离大型低耗气力输送设备选型提供了可靠的国产化设备