正压气力输送（通用7篇）
正压气力输送 篇1
气力输灰系统配用CT型正压浓相小仓泵系统,输送能力较强,气源消耗低。该系统由于输送压力较高、飞灰输送速度快,所以在常期输送过程中,系统及零部件常发生故障,如不能得到及时处理,最终都会导致用气量升高,输送能力下降,甚至不能满足设计要求。笔者根据实际运行、维护和管理经验,分析气力输灰系统输送过程中“气源不足”现象发生的原因,并提出预防措施和解决方法[1,2]。
1 CT型仓泵的工作流程
正压浓相小仓泵的工作过程如图1所示,分四个阶段:(1)进料过程。进料阀呈开启状态,进气阀和出料阀关闭,仓泵内无压力,粉煤灰进入仓泵。当仓泵内灰位高至与料位计探头接触时,料位计发出料满信号。在控制系统作用下,自动关闭进料阀,进料结束。(2)充压流化过程。进气阀打开,压缩空气通过流化盘均匀进入仓泵,仓泵内飞灰充分流态化,同时压力升高。当压力升高至压力开关设定的上限值时,充压阶段结束。(3)输送过程。压力升至压力上限,出料阀打开,气灰混合物通过出料阀进入输灰管道,输至灰库。当仓泵内飞灰输送完毕后,管路阻力下降,仓泵内压力降低。当仓泵压力降至压力下限值时,输送阶段结束。(4)吹扫阶段。进气阀和出料阀仍然保持开启状态,吹扫仓泵及输灰管道内的残余灰,以利于下次输送。也可说吹扫过程是对输送过程的补充。吹扫过程按时间设定,吹扫结束后,关闭进气阀,延时关闭出料阀,泄掉余压,然后打开进料阀,仓泵恢复到进料状态[3,4]。
2 CT仓泵输送过程压力变化分析
在系统空气压缩机工作正常的情况下,正常输送过程中,仓泵内的压力变化如图2所示。tA为并联仓泵增压、液化时间;tB为出料阀开启后,仓泵压力回落时间;tC为平稳输送时间;tD为输送未段时间;tE为吹扫输送管道时间;tF为仓泵进灰时间;tT为仓泵输送一次的时间;tB+tC+tD输灰过程;tT+tF一个输送周期。
仓泵进灰时间tF的长短受下灰速度的限制,如果仓泵进气阀关闭不严,同时排气阀打不开,仓泵内就会有压力,造成落灰受阻,增加进灰时间。升压时间tA的长短受仓泵进阀开度、输灰系统压力、仓泵的进、出料阀的泄漏量限制,tA过短,说明流化盘、流化布损坏,tA过长,说明进气不畅,流化布堵塞。tB+tC为输送时间,时间长短受仓泵的容积、输送管网阻力限制,tB+tC明显缩短,仓泵内的压力下降较快,走灰时间短,说明仓泵内出料管有泄漏现象,输灰过程不能将仓泵内的灰走净,输送效率下降。在系统气压不变的情况下,tB、tC都明显增长,说明管道内有积灰或有杂物,输灰管道受阻。tE为清扫时间,数值大小是根据输送管路的长短而设定,属于程序控制,一般设定为6～10s。之后又进入下一个过程。UA是仓泵进灰时的内部压力,一般UA≤0,如果>0,说明灰斗内积灰斗量较大、排气阀打不开,应检查排气阀进灰时的状态。从UB～UE是仓泵在输灰过程中压力的变化过程,根据压力变化,配合输送时间变化,能充分反映仓泵的设备状况、干灰物理特性变化,UB是仓泵的输送上限压力,UB不宜设定过高,一般情况0.15 MPa
3 设备的常见故障及处理办法
在系统空气压缩机工作正常的情况下,仓泵有以下常见故障。
3.1 进料阀易损坏
主要原因是阀门内漏,造成输灰时部分气灰返回灰斗,冲刷阀芯、阀体所至,还会对进料管造成磨损、泄漏。解决办法如下:应调整气动装置,保证气动装置关到位后,阀门能够完全关阀。
3.2 出料阀易损坏
主要原因有以下几个方面:(1)阀门开不到位,造成阀芯在管道内被气灰冲刷损坏;(2)阀门进口管安装与阀门法兰盘不垂直,造成气灰直接冲刷阀体所至。解决办法如下:(1)调整气动装置,保证阀能够全部打开;(2)调整管道角度,保持管道与阀门法兰盘垂直,阀门安装位置最好在管头后1.5米以上的位置。
3.3 流化盘易损坏
主要原因是出料管安装时与流化盘没保留一定的距离,造成流化盘与出料管之间的气灰流速过高,冲刷流化盘所至。解决办法如下:调整出料管与流化盘之间的距离为出料管内径的1.5～2倍为宜。
4 结束语
在各类正压气力输灰系统中,仓泵系统是被广泛采用的一种形式,在长期的运行的过程中,普遍存在上述问题。山东华聚能源公司兴隆庄矿电厂通过对出现问题的一一整改,目前仓泵系统的工作效率已得到大大的改善,系统运行情况良好,检修任务以及检修费用都有所下降,对同类型输灰系统的问题分析及解决具有一定的参考借鉴价值。
参考文献
[1]林江.气力输送系统中加速区气固两相流动特性的研[J].浙江大学学报,工学版,2004,38(7):893-898.
[2]林江,楼建勇,骆章.正压浓相气力输送系统输送特性的实验研究[J].浙江科技学院学报,2008,20(2):93-96.
[3]张时强,邓光岩,何文坚,李坚.正压浓相气力输灰仓泵流化盘的技术改造[J].广西电力技术,2002,(1):24.
[4]罗京胜,孙德政,李润平,高志运.仓泵输灰系统的问题分析与解决[J].山东电力技术,2007(5):7-10.
气力输送机 篇2
1 传统的运输方式
气力运输, 空气槽, 水力运输, 带式运输, 链式运输, 螺旋运输, 斗式提升机, 振动运输等。我们参考有关文献, 经过甄别认为气力输送:输送的物料颗粒:<30mm;斜角度:任意;无物料飞扬;无异物混入及污损;输送物极少量残留;输送管线灵活主要检修件为阀及弯管等;且输送能力大, 输送速度高。更适合于石墨的特点及对环境保护的要求。因此, 最终我们考虑采用气力输送的方式。
2 气力输送的优点和缺点
从气力输送的输送原理和应用实践均表明它具有一系列的优点:输送效率高, 设备结构总体较简单, 维护管理方便, 易于实现自动化以及有利于环境保护等。特别是用于工厂, 车间内部输送时, 可以将输送设备和生产工艺相结合, 这样有助于简化工艺过程设备。为此, 可大大的提高劳动生产率, 降低成本和减少占地空间。然而, 与其他输送形势相比, 其缺点是动力消耗稍大由于输送风力较高, 易产生输送管道的磨损和被输送物料的破碎。当然, 上述不足之处在采用低输送风速, 高混合比输送情况下可的到显著改善, 此外, 被输送物料的颗粒尺寸也受到一定限制, 一般当颗粒尺寸超过30毫米, 粘结性, 吸湿性强的物料其输送均较困难。气力运输有:吸送式, 压送式两种, 就这两种运输方式我们又会选择那一种呢:吸送式和压送式气力输送装置的优缺点的比较。 (见表1)
3 气力输送状态的分类
根据气力输送状态而言, 在气固两相流动时, 物料的运动状态会随着输送风速的风量的变化而变化的。当物料风速高时, 物料处于悬浮状态, 呈均匀分布状被气流输送;随着输送风速的降低, 物料开始团聚;之后, 部分物料在管道中聚集, 呈集团脉动态输送;继续降低输送风速, 物料堵塞截面, 形成不稳定的料栓, 由空气的压力推动输送。可以认为在垂直管中物料呈均匀分布界限和水平管中物料飞翔输送的界限, 便是稀相和密相的界限。故经济速度线可视为稀相和密相的分界线。
经过以上对比决定采用气力输送比较符合物料性能的要求, 决定采用吸料式运输石墨粉。
该设计我们采用: (1) 高压风机功率:7.5KW; (2) 空气压缩机功率:1 5 KW; (3) 储气罐0.7m3; (4) 沉降旋流器; (5) 布袋除尘器 (配有空气滤芯) ; (6) 脉冲控制仪 (脉冲控制仪可控制电磁换向阀的转向) ; (7) 储料仓; (8) 电动卸料阀。如图1所示。
具体操作: (1) 先检查各电气, 管路连接是否紧固。
(2) 先启动风机, 开启脉冲控制仪。
(3) 吸料人员将吸料嘴插入料中, 注意观察吸料情况, 做到均匀吸料。
(4) 出料时, 将包装袋套在卸料阀上, 手动控制卸料阀。
(5) 启动脉冲控制仪后, 控制系统自动控制反吹压缩空气电磁阀的开启, 可根据需要调整, 反吹时间0.2秒, 根据需要也可适当调整;间歇时间为10秒以上或按反吹效果调整。
(6) 卸料完毕后, 先停风机, 风机完全停止后, 3-5分钟后再停反吹电磁阀, 最后再停卸料阀电气控制系统图 (见图2、3) 。
参考文献
飞灰气力输送系统技术设备介绍 篇3
1 主要输送系统简单介绍
1.1 栓塞式密相输送系统
栓塞式密相输送系统代表公司有:英国Clyde, 芬兰Pneuplan。
英国Macawber公司成立1974年, 后来几名技术人员分道扬镳, 产生了英国Clyde公司 (1994年) , 芬兰Pneuplan等公司。Clyde公司以吹灰器著名, 但由于美国巴威的湖北戴蒙德机械有限公司垄断了中国吹灰器市场, Clyde几乎没能创造几个国内业绩, 故把主要精力用在Macawber公司圆顶阀 (Dome阀) 上, 并与电力规划院合资, 来获得市场;Cldyde正压密相气力除灰系统属于柱塞流输送, 关键部件是圆顶阀, 其系统具有如下特点:但当输送距离较远 (>250m) 时, 该系统需要设有中间灰仓进行二次输送, 由于其输送距离和出力有限等缺点, 并且输送距离超过250米时需加中间接力, 增加了事故点, 因而Clyde不太适合长距离、大出力灰输送, 而对于短距离 (200m～300m) 输送, 其系统运行的频率较高, 管道磨损高于内旁通双套管系统。
该系统简单可靠, 进料阀门均采用圆顶阀, 此阀门由于采用圆形充气橡胶密封圈密封, 阀门动作时与密封圈不接触, 因而阀门可以在几乎没有磨损状态下运行 (目前此阀门已被多家除灰公司所采用, 如德国M?LLER, 意大利HAMON、ABB等) ;输送速度低, 因而磨损小;在近距离输送 (<250m) 时, 可以达到较高的灰气比, 出力较大。
1.2 上引式仓泵密相输送系统
上引式仓泵密相输送系统的代表公司有:澳大利亚ABB。
ABB的DEPAC系统主要特点是发送器采用上引式流态化仓泵, 因而相对于下引式发送器输送管道数量较多, 初始段灰气比较高, 输送距离越长, 灰气比越低;输送管路需外附加吹堵管路, 以防堵管, 增加了维护工作量和事故点。从机理角度讲该气力输送系统属悬浮输送类型, 即在整条输送管道中, 输送介质必须达到足够高的流速以克服散粒状物料的沉降速度才能将飞灰带走, 初速度一般达10m/s～12m/s以上, 末速度可达17m/s以上。系统的流速低于普通正压气力输送系统, 但远高于内旁通密相气力输送系统, 相应地, 磨损程度也较大。由于磨损速度正比于流速的三次方, 若以内旁通密相气力输送系统作为基准, 则该系统的磨损要严重得多, 故其日常维护工作量、备品备件的开支高出很多。
1.3 双套管低速密相系统
双套管低速密相系统的代表公司:德国M?LLER公司、意大利HAMON公司。
德国MOLLER公司是欧洲专门从事粉煤灰输送公司。1993年, 电力部机械局曾组织有关人员进行考察。发现该公司技术力量较雄厚, 不仅设有专门从事粉煤灰设计机构, 且具有相当规模粉煤灰试验设备和机械加工能力和销售渠道。主要特点是设计、制造密相紊流气力除灰系统。特别是输灰管选用双套管, 是国外八十年代中期先进技术, 获该项目技术专利, 它机理正确, 结构简单, 在国内嘉兴电厂首先使用, 情况良好。
双套管低速密相系统在国内投入使用初期, 许多用户对此系统的技术特点非常感兴趣, 但当时主要问题是价格偏高, 初投资比其他系统要高许多, 因而采用了采用稀相和常规浓相系统的较多, 这与国内用户重视初投资是分不开的;由于双套管低速密相系统固有的特点:低速、密相、磨损轻缓, 大大提高了耐磨件的寿命, 节约检修工作量和维修费用, 同时降低了运行成本, 对用户的好处是长期的, 这主要包括降低维修工作和减少大修内容。
1.4 低正压系统
低正压系统的代表公司:美国ASH公司。
ALLEN公司于1984年率先进人中国市场, 我国第一套引进气力除灰系统即从ALLEN公司引进, 装在山东省石横电厂300MW机组。我国电力除灰系统的行业规范, 设计规程有关内容及计算方法等均来源于ALLEN公司规范而编著。国内外不少制造厂仿制生产ALLEN公司专利, 连意大利T K公司 (江苏利港4×300MW机组, 天津大港均为T K公司业绩) 、日本住友公司 (沙角B、C为住友公司业绩) 均采用ALLEN公司设计生产许可证。
ALLEN公司主要推荐微正压稀相气力除灰系统, 它的特点是设计余度较大, 适应煤种变化范围大, 设备寿命高, 能输送省煤器飞灰等比重较大或颗粒较大的物料。输灰管道仅在省煤器和电除尘的区域使用耐磨管, 以后全部选用一般钢管, 仅弯头部分选用耐磨弯头。从投资角度来看要比密相紊流气力除灰系统明显节约成本。
1-圆顶阀瓣2-阀体3-充气密封圈4-汽缸
稀相气力除灰系统存在下列关键的几个问题: (1) 系统出力。按目前国内除灰技规规定, 系统设计出力为计算出力150%。富裕量很大。但据测试, 一般该稀相气力除灰系统能满足正常运行排灰需要, 但达不到设计出力要求。 (2) 磨损。由于稀相气力除灰系统初速和末速相对较高, 势必带来磨损问题。美国对耐磨金属的研究比较领先, 所以对管道、阀门、弯头均选用耐磨件, 能保持5年以上寿命。但今后备品国产化后, 难度可能会大一些, 势必增加维修工作量和备品费用。
2 主要除灰系统类型及其技术比较列表
通过本文上述几种输送工艺的简单介绍后, 将它们之间的特点进行列表对比结果如下表1所示。
3 除灰系统专用设备介绍
3.1 进料气动圆顶阀
圆顶阀是针对除灰系统使用条件设计的压力发送设备专用进料阀门。设备为铸铁壳体结构, 内部安装有带有两个不锈钢转轴可旋转的铸铁圆顶, 在阀门转顶中装有一个充气的圆顶密封圈。圆顶阀上已预先加工好连接隔离空气和电气控制的管路, 选用重载直行气缸或旋转叶轮驱动, 其特殊结构设计可实现无磨损开闭。如图1。
阀门关闭时, 圆顶阀瓣转至“关”位, 使用气动电路中限位开关来控制充气密封圈加压, 使密封圈发生鼓胀, 与圆顶阀瓣紧密贴合, 实现密封并由压力开关确认密封是否正常;阀门需要开启时, 密封圈内压缩空气先泄压, 延时1～2秒后, 依靠自身弹性回缩, 然后圆顶阀瓣转至“开”位。
由于该阀采用了柔性密封和独特的机械构造, 在启闭过程中球形阀瓣与阀座 (密封圈) 不接触, 启闭转矩小, 很少磨损 (即使出现少量磨损, 也可由充气密封圈补偿) , 从而提高了使用寿命, 大大降低了维修费用和时间, 具备卓越性能, 得到了客户的广泛认同。
3.2 输灰管气动出料阀
双面硬密封散料耐磨阀是引进国外技术专业生产的一种散料输送专用阀门。可用于飞灰、水泥散料、石灰石粉等的输送出料或卸料阀门, 并可用于重力或压力输送的高磨损、高腐蚀性物料。该阀门为自动调节双面硬密封结构, 解决了输灰管道上阀门正反向压力的密封问题。该阀门的阀座和阀板为耐磨铸钢, 耐温为450℃。阀体材料为铸铁材料。压缩空气驱动。
3.3 库顶气动分路阀
灰在各灰库间的切换可用库顶分路阀 (管路切换阀) 来实现, 库顶分路阀采用引进美国福乐公司技术的滑移式气动三通分路阀, 主要用于固体干燥松散物料的输送, 可分为左右装两种方式, 密封元件采用可拆换的金属密封, 维修方便。其通过拨叉驱动阀板, 使阀处于直通位置或支路位置。在我公司的新乡、丰镇、潍坊、白洋河等项目均有采用, 使用情况良好。
4 结语
火电厂飞灰输送技术经过多年的从最初的国外设备厂家技术引进到目前国内众多设备厂家吸收消化国外技术后, 使得整个飞灰输送的工艺逐步实现了国产化。目前除部分关键除灰设备如圆顶阀等尚在制造工艺性能上无法保证外, 其他系统部件均能实现国产, 飞灰输送的几种技术也已经成熟应用在各电厂中。目前的飞灰输送系统更多采用的是低管道流速的栓塞式密相输送系统和双套管密相系统, 相信这两种飞灰输送工艺会日趋推广成熟。
摘要：本文简介了国内燃煤发电厂飞灰输送系统几种不同的工艺代表, 并进行相互特点对比, 还对几个重要的除灰系统专用设备进行了介绍。
正压气力输送 篇4
发电厂锅炉所选择的输送管道设计中还要考虑到防堵、防水、防漏、防腐蚀等因素。其首要重点是输灰管道耐磨弯头的选用与维护, 这也是长久以来电厂检修的重点部位, 它的综合性尤其是耐磨性是影响整个电厂经济效益和运营成本的重要因素。为解决这一问题, 公司技术部门总结了历年来国内国外同行业的不同研究成果, 取其精华去其糟粕, 从中总结出一些适合自己的方案。重点还是以从耐磨损方向出发, 采用陶瓷贴片式输粉管道耐磨弯头和双金属型式煤粉管道耐磨弯头这两种方式来解决这一问题, 经试用, 达到了良好的效果。
本厂用的气力输送系统, 也可以称为下引式浓相栓流式输送系统。就名称而言, 所谓下引式是相对于上引式来说的, 意思就是灰的出口在仓泵的下方, 而浓相则是相对于稀相而言的。在同等输送条件下, 用栓流式输送系统要比悬浮式输送系统的灰气比高。不过我们也不能单纯从灰气比的数值上来评定某种系统是浓相还是稀相, 因为在不同的输送条件下, 其灰气比的数值有很大差别, 我们知道灰气比的数值大小与输送距离的远近成反比, 在输送距离小于400米的条件下, 灰气比能达到30~40kg/kg, 甚至于50 kg/kg以上, 我们可以称之为浓相, 而在输送距离大于1000米的条件下, 灰气比能达到20~30kg/kg, 我们同样可以称之为浓相。栓流式是从系统的输送原理上来讲的, 我们知道悬浮式输送系统中, 气流使物料在输送管道中保持悬浮状态, 颗粒是依靠气体的动压能向前运动, 属于动压输送;而栓流式系统中, 物料在输送管道中保持高密度聚集状态, 料栓是在前后气体静压差的推动下向前运动, 属于静压输送。
气力输送系统最常见和最难解决的两个问题故障就是堵塞和磨损, 其故障发生率占整个气力输送系统故障率的一多半以上。
1 堵塞问题
正常情况下, 浓相气力输灰过程中, 管道中流动的压缩空气足以将灰带走, 但由于重力问题, 仍有少量灰带不走, 就会沉降到管道底部, 日积月累, 沉降的灰越多, 所占管道的空间也就越大, 逐渐, 空气的流动也就受阻, 恶性循环, 空气流动慢, 所带走的灰也会减少, 进而, 所沉淀的灰也就增多, 管道也就会越来越堵, 慢慢也就影响了管道正常的输灰机能。针对该问题的产生原因, 总结以往经验, 解决方法如下。
可在每次输送结束时, 通过延长吹扫时间, 将沉淀在管道底部的干灰尽可能的吹出去, 以保证在第二次输送时管道输灰中压缩空气流动的速度。
根据实际工作情况, 制定并选用合理可行的工艺参数, 如气流速度、灰与空气的混合比等, 在保证机器正常运作的前提下, 尽可能多的将灰输出, 减少沉淀, 继而减少堵塞的情况发生。
根据电厂煤灰燃烧运动的特征, 在仓泵内部设计并安装适合煤灰特征的流化装备, 以减少煤灰在仓泵运行工作时可能发生的沉淀, 保证其有较好的流动性。
由于输灰管道一般都较长, 未免沉灰太多, 清理不及时, 也可以设定好距离, 在每段输灰管道里都安装上一套简易的吹堵装备, 以保证每段输灰管道空气的流通速度。
由于管道中流动的是压缩空气, 为保证其流动的速度和输灰度, 其压力的稳定控制也是很重要的, 可以在灰库和锅炉除尘器处安置合适的储气罐, 以保证管道内的正常压力。不过同时也要注意调节好管道压力, 以免压力过大而导致超出管道的承受范围。
输灰管道是将煤灰输送到灰库, 灰库是封闭的, 所以灰库也有压力, 为保证灰库内的压力不会影响到输灰管道将灰排进灰库的正常运作而发生管道堵塞现象, 可以在灰库顶安装一台可以自动控制压力的压力真空释放阀。
2 磨损问题
气力输送管道容易发生磨损的原因是在管道输灰过程中, 由于输送的介质颗粒也有体积大小、硬度强弱之分, 输送过程中在压缩空气的带动下, 难免会与管道内壁发生碰撞摩擦, 加之管道并不是一直都是直线排列的, 也会有弯道, 在气场的作用下, 所输送的物质经过弯道与弯壁所差生的碰撞会更激烈, 因此, 管道的内壁都会受到或多或少的磨损。想要减少或减轻管壁磨损现象的产生, 可以采用以下方法。
选用的输送管道尽量选取高质量、加厚、耐磨的管道, 市场上有一种内衬有加厚的耐磨的陶瓷或硬质合金的管道, 很符合该要求。
在电厂总规划布置管道时, 合理安排管道的排列, 在保证正常工作的前提下, 尽量减少管道弯管的数量, 毕竟弯管处的管壁磨损现象是最多最严重的。
输灰管道所输送的是煤粉燃烧后产生的灰, 灰质颗粒的大小与原煤燃烧程度也有关系, 优质煤中所含的杂质少, 燃烧更充分, 燃烧后产生的灰尘颗粒才会更细更小, 在通过管道时产生的摩擦力等也会降低, 这样也就减少了管壁的磨损度。
3 结束语
电厂气力输送系统输送管道堵塞和磨损问题一直是影响着系统正常运行的关键问题, 对公司的经济效益和今后的发展有着重要影响, 技术人员在研发设计中要统筹全局、全面考虑, 优化设计, 尽可能多的将今后工作中可能产生的问题隐患降到最低。电厂是全体员工的, 不论是出现什么问题, 都应集思广益, 可以在全厂广发调查询问表, 多多吸收老员工的一些经验教训, 并对有良好建议的员工进行奖励, 以激发全厂员工的工作积极性, 有问题大家共同解决。
参考文献
[1]坂下摄.气力输送新技术[J].水利电力施工机械, 1991 (02) :14-19.
[2]赵军, 刘宗明, 陆海东.粉煤灰浓相气力输送系统的研究与应用[J].上海理工大学学报, 2003 (02) :151-154.
[3]林江.气力输送系统中加速区气固两相流动特性的研究[J].浙江大学学报 (工学版) , 2004 (07) :893-898.
聚酯切片气力输送系统的优化分析 篇5
切片是聚酯生产的产品, 降低切片气力输送费用和提高设备使用周期, 从而降低产品成本, 能为公司带来经济效益。公司使用的是杭州菲达物料输送工程有限公司开发的气力输送系统。该系统根据聚酯切片的最大产量定时循环输送, 从而满足生产要求。
1.1聚酯切片输送系统流程结构如图1
1.2聚酯切片气力输送系统的控制设计
聚酯切片气力输送系统的电仪设计主要分为两方面:控制系统和现控制系统采用西门子公司生产的S-200系列的PLC进行控制, 同时用继电器进行输出。控制系统安全可靠, 容易维护;电仪现场设备主要由电磁阀、气动球阀、压力变送器、现场压力表、音叉开关及气动三通阀等成。
1.3聚酯切片气力输送系统的控制原理
打开下料阀XV101和排气阀XEV101→切片从中间料仓进入发送罐→根据发送罐的容积和下料速度设定下料时间3分钟→下料计时到则关闭下料阀XV101和排气阀XEV101→打开压空输送阀XEV102和XEV103→当发送罐的压力低报警→关闭压空输送阀XEV102和XEV103→再次打开下料阀XV101和排气阀XEV101完成一个循环输送周期, 依此循环输送。 (下料时间3分钟是聚酯切片最大产量的定时)
2.该切片气力输送系统存在的问题
2.1气力输送系统运行数月后, 设备开始出现故障, 首先是输送管线的固定支架有松动及脱落现象, 部分输送管线的焊接处出现裂缝;其次是电仪设备开始故障, 部分压空输送阀的电磁阀坏, 排气阀的执行器漏气等等;最后是聚酯切片下料阀 (XV101) 的阀芯错位, 阀门不能完全关闭, 导致输送压空从发送罐漏如中间料仓, 聚酯切片无法正常输送到切片料仓, 则影响生产正常运行。
2.2经过现场勘测及分析, 发现系统的控制不够合理, 系统送料由单一的周期 (定时) 循环控制输送, 每隔3分钟输送一次, 每次输送的切片较少, 约为发送罐的七分之一左右, 这种运行模式导致设备高频率的动作, 三分之二的时间在做无用功, 这样一来既浪费压缩空气能源又损耗系统设备部件。
3.聚酯切片气力输送系统的改造及具体实现方式
3.1将单一的周期 (定时) 输送改为远程可调周期 (定时) 和料位高报两者自动选择的输送方式, 其流程结构如图2。
3.2扩展原有系统PLC S7-200的I/O端口, 与装置中的DCS控制系统建立通讯连接, 实现DCS的操作员可调整切片输送周期。正常生产期从切片中间料仓到发送罐的流量约41.5Kg/Min, 发送罐的容积约1000Kg, 这样来操作人员根据实时产量可及时调整输送周期, 正常时将输送量控制在发送罐总容量的88%左右。
3.3将系统循环时间控制送料周期做优化调整.
3.3.1时间设定实现远程控制 (DCS) , 由原3分钟调至21分钟输送一次, 循环输送相同于1.3的控制原理, 依此循环输送。
3.3.2当产量计划性的提高或降低, DCS操作人员结合现场情况可及时调整输送周期。
3.4发送罐的料位计控制输送方式
针对装置产量非计划性的异常变化, 发送罐的料位在输送周期内提前满罐, 则系统将自动切换为料位计控制输送方式, 一旦料位计高报则自动开始输送。
首先关闭下料阀XV101和排气阀XEV101→打开压空输送阀XEV102和XEV103→当发送罐的压力低报警且料位高报消失→关闭压空输送阀XEV102和XEV103→再次打开下料阀XV101和排气阀XEV101完成输送, 自动开启下个循环输送模式。
充分确保系统在高负荷或低负荷下均能正常平稳运行。这样一来既节约压缩空气又提高系统设备使用周期。
3.5切片气力输送自动控制顺序如图3
4.聚酯切片气力输送系统改进后的优点及效益
4.1因下料时间的增长, 输送的频率降低, 从而降低了设备的磨损, 延长设备使用周期。
4.2节约了输送压空能耗, 符合节能降耗的要求
聚酯切片气力输送系统原来下料时间是3分钟, 改为21分钟后, 下料时间增长了, 气力输送的频率降低了。由于气力输送的频率下降, 压缩空气使用的频率也下降。虽然气力输送的时间成长了, 但压缩空气的利用率提高了, 做无用功减少了。总体来看, 压缩空气的用量大大减少了, 节约了能量。
4.3系统改进后更加安全
系统改进后引入了料位计音叉开关控制, 当遇到突发紧急情况, 切片产量有所增加, 时间控制失去作用, 这时音叉开关将发挥作用, 确保切片及时被输送到料仓, 避免产生堵料现象。由此可知系统在引入音叉开关后, 可靠性得到了提高, 系统运行更加安全。
总结
经过分析发现切片气力输送系统存在的问题, 根据情况及时做出优化改造, 优化了系统控制, 提高了系统的可靠性, 同时减少了生产成本, 降低了设备的磨损。确保系统设备长期稳定运行、提高设备使用周期约7倍;降低输送压空消耗, 改造后消耗压空约为改造前的三分之一, 为公司创造更多的经济效益。
摘要：为了提高设备使用周期, 进一步节能降耗, 对聚酯切片输送系统进行优化改造, 将单一的周期 (定时) 输送改为远程可调周期 (定时) 和料位高报两者自动选择的输送方式。
关键词：切片气力输送,优化,PLC
参考文献
[1]Zimmer wuji PET IV HLPET009PID流程图.
[2]杭州菲达物料输送系统的PLC控制原理接线图1012-YB-12.
气力输送废塑料的数值模拟研究 篇6
中国钢铁工业的能耗约占全国总能耗的10%[1]。高炉炼铁能耗在钢铁企业能耗中约占55%,而高炉能耗(炼铁工序)占炼铁系统总能耗的70%左右[2]。因此,在能源日益紧缺的今天,对高炉炼铁工序进行节能研究具有重要的意义。高炉喷吹废塑料既是增铁节焦的有效措施,又是治理“白色污染”的新技术。自20世纪90年代初德国首次成功地将废塑料喷入高炉后,日本也实现了高炉喷吹废塑料,并取得了良好的效果[3]。中国也在积极研究高炉喷吹废塑料技术,在此技术中气力输送废塑料是其中最重要的工序,因而对气力输送废塑料过程进行数值模拟,能为实际工程设计和应用提供可靠的依据。
1 物理及数学模型建立
选择分相湍流模型对废塑料在管道中的流动情况进行模拟。
1.1 模拟区域及网格划分
1.1.1 模拟区域
计算区域为结合的长圆柱形管道如图1和图2。四周设为壁面,区域的右部设为压力出口边界,出口速度垂直于所在的面,视为稳定的流动,出口的速度由入口和出口质量守恒确定。该边界条件意味着在出口处无回流,为充分发展流场。左部有一个进气口,即空气入口,此处废塑料颗粒的速度设为零,最左边的进口为废塑料颗粒进口。
输送管管径分别为36 cm和45 cm。模型中废塑料颗粒入口管段长0.25 m,风口到结合处距离为0.3 m。
1.1.2 网格划分
本文用Fluent对Eulerian模型按照计算要求进行网格划分。采用Gambit2.1.6对所计算的几何区域采用1 mm的四面体划分网格系统。
1.2 边界条件
入口空气速度垂直于所在的面,视为稳定流动(normal speed)。设两种管路的模型中入口风速均沿水平Z方向;入口废塑料颗粒速度垂直于所在的面,视为稳定的流动(normal speed),设水平管模型和有垂直管段的模型中废塑料入口速度沿水平X方向。废塑料颗粒直径为3 mm。
1.3 数学模型
本文采用k方程、ε方程,与动量方程、连续方程一起构成了基本控制方程组。
流体的连续方程
固体的连续方程
气相动量守恒方程
固相动量守恒方程
气固相间作用力
k方程
ε方程
式中αg,αs标识气相和固相拟流体的密度的体积份额,文中下标g和s分别表示气相、固相;ρ和v为密度和速度向量;为剪切应力;F为质量力;Flift为升力;气固动量交换系数本文选用Schiller and Naumann模型,定义为
式中CD为阻力系数。
式中Re为相对雷诺数。
2 计算结果与分析
2.1 输送管中各个位置的颗粒速度值
图3是管径36 mm的水平输送管中颗粒粒径为3 mm、堆积密度为170 kg/m3的废塑料PE在进口空气速度为10 m/s、给料速度为4 m/s、给料体积占有率为0.2时的速度分布。
在废塑料气力输送过程中,入口颗粒速度低于入口气体速度。由图3中可以看到,水平输送过程中,从颗粒与输送气体接触到颗粒与输送气体形成稳定输送流可以大致分为加速段和恒速段。由于在快速加速段颗粒速度上升很快,相应的平均颗粒体积分率下降也较快;随后随着颗粒速度增加的减缓,平均颗粒体积分率下降减慢;达到恒速段后,颗粒速度几乎不再变化,颗粒体积分率也基本为一定值。
图4为36 mm有垂直管段的输送管中颗粒粒径为3 mm、堆积密度为170 kg/m3的废塑料PE在进口空气速度为8 m/s、给料速度为4 m/s、给料体积占有率为0.2时的速度分布。
当颗粒到达管垂直上升段时,颗粒向上运动克服重力做功,速度下降;进入垂直下降段时,颗粒在重力作用下加速。当颗粒穿过垂直管断后,随着管长地增加,气体对颗粒的曳力与管壁的摩擦力相平衡,颗粒加速度逐渐降为零,达到恒速输送。由于在快速加速段颗粒速度上升很快,相应的平均颗粒体积分率下降也较快;随后随着颗粒速度增加的减缓,平均颗粒体积分率下降减慢;达到恒速段后,颗粒速度几乎不再变化,颗粒体积分率也基本为一定值。
由上分析可知,在气力输送过程中,一方面气体推动颗粒运动,另一方面,颗粒又反过来影响气体的运动,二者相互影响,双向结合。
2.2 进口空气速度对颗粒速度的影响
图5为36 mm的水平输送管、45 mm的水平输送管和36 mm有垂直管段的输送管中颗粒粒径为3 mm、堆积密度为170 kg/m3的废塑料PE和45 mm有垂直管段的输送管中颗粒粒径为3 mm、堆积密度为200 kg/m3的混料在给料速度为4 m/s、给料体积占有率为0.2时颗粒平均速度随入口空气速度的变化图。
由图5可以看出,废塑料颗粒的平均速度随着入口空气速度的增大而增大。这是由于空气的速度越大,空气提供给颗粒的动能就越大,在输送管内能够做悬浮运动的颗粒越多,所以颗粒的平均速度就越大,管径为45 mm输送管中的颗粒平均速度比管径为36 mm的输送管中颗粒平均速度大。
2.3 颗粒粒径、堆积密度和给料体积占有率对颗粒平均速度的影响
图6是管径为36 mm和45 mm有垂直管段的输送管中废塑料PE,在进口空气速度为10 m/s、给料速度为4 m/s、给料体积占有率为0.2时不同粒径下颗粒平均速度的值。由图6中可以看出废塑料颗粒PE随着颗粒粒径的增大，颗粒平均速度逐渐的减小。
图7为36 mm的水平输送管中不同堆积密度下各废塑料颗粒在输送管道中的平均速度值。由图7中可以看出,在同样的风速10 m/s、同样的给料速度4 m/s、给料体积占有率为0.2、同样的粒径3 mm时,堆积密度不同,废塑料颗粒的平均速度也不同,堆积密度越大,颗粒的平均速度越小。
图8为45 mm有垂直管段的输送管中颗粒粒径为3 mm、堆积密度为200 kg/m3的混料在给料速度为4 m/s、进口空气速度为10 m/s时,混料的颗粒平均速度随给料体积占有率(0.2～0.5)的变化图。由图8中可以看出,随着给料体积占有率的增大,混料的颗粒平均速度不断的增大。这主要由于随着给料体积率的增大,固气比减小,由空气提供给颗粒的能量增大,颗粒的速度也就有所增加,故随着给料体积率的增大,混料颗粒的平均速度增大。
3 结论
(1)在一定的条件下,废塑料颗粒的平均速度随着入口空气速度的增大而增大,且随着颗粒粒径的增大,废塑料颗粒的平均速度逐渐减小;
(2)堆积密度越大,颗粒的平均速度越小;
(3)随着给料体积率的增大,混料颗粒的平均速度增大;
(4)在相同条件及入口空气速度相等的条件下,管径大的输送管中颗粒的平均速度比较大。
摘要：建立了气力输送废塑料的气-粒两相湍流模型,采用k-ε方程描述管道内的气-粒两相流动,并采用Fluent软件进行数值模拟分析。
关键词：废塑料,气力输送,数值模拟,颗粒速度
参考文献
[1] 张寿荣.炼铁系统节能--我国钢铁工业21世纪技术进步的重点[J].钢铁,2005,40(5) :1-4．
[2] 陈聪.高炉节能[J].科技情报开发与经济,2004,14(6) :122-123．
正压气力输送 篇7
我公司2号3 200t/d生产线水泥粉磨系统配备两条Φ4.2m×11m开流双仓康必丹高细磨, 设计台时产量为85t/h, 水泥输送系统采用气力输送方式, 气力输送系统工艺布置见图1, 主要设备配置参数见表1。
2 存在问题
近几年来随着粉煤灰、矿渣微粉等混合材的大量掺入, 磨机台时产量也不断增加, 在生产P·O42.5水泥和P·Ⅱ42.5水泥时, 磨机台时产量已超过设计值, 特别是在生产P·O42.5水泥时, 磨机台时产量超过100t/h, 最高能达到104t/h, 随着产量的增加, 气力输送系统故障频繁发生, 严重影响磨机正常运行, 主要表现为:
1) 输送水泥用时较长。磨机台时产量为85t/h左右时, 单仓泵输送一仓料一般需要180~200s, 由于产量增加, 输送水泥时间延长, 影响下一个下料时间, 储料小仓内水泥积灰累积造成仓满, 被迫停磨。
2) 单仓泵排气阀使用寿命缩短。排气阀一周更换一次, 更换时需停磨, 用时1~2h, 影响磨机运转率。
3) 空压机故障率增加, 维修维护频繁。
3 原因分析及处理措施
3.1 输送水泥用时较长
1) 单仓泵排气阀阀锥磨损、跑压。单仓泵输送水泥时, 排气阀和下料阀要求完全密闭, 如果出现排气阀阀锥磨损, 单仓泵在吹灰过程中, 泵内压力会有部分从排气阀窜风进入收尘管道, 从而引起泵内压力不足, 造成输送水泥时间较长。判断排气阀是否磨损, 可在单仓泵吹灰的过程中, 打开排气阀与收尘管道之间的蝶阀, 观察蝶阀是否有水泥灰喷出, 如果有水泥灰喷出, 说明排气阀阀锥可能磨损。更换排气阀气力输送系统就可以恢复正常工作。
2) 单仓泵下料阀跑压。单仓泵下料阀跑压有两种可能:一种是下料阀阀锥与气缸连杆间距变长, 造成气缸关闭时下料阀阀锥没有完全关闭, 泵内压力跑压;另一种是连杆间距没有变, 下料阀阀锥磨损或者阀锥周边密封圈老化失去密封作用, 泵内压力也会从此处跑压。判断下料阀是否跑压, 可以观察单仓泵在吹灰时, 储料小仓顶部和提升机顶部是否都有正压、冒灰现象, 如果有冒灰现象, 说明下料阀有问题, 需停磨检查单仓泵才能知道是哪种问题引起的。
3) 产量高, 气力输送系统所需风量不足。特别是生产P·O42.5水泥时, 磨机台时产量基本上在100t/h左右, 在排气阀及下料阀没有故障的情况下, 随着产量的增加, 单仓泵内物料增多, 在风量不变的条件下, 输送水泥时间会延长, 由于吹灰时间延长, 储料小仓内物料不断累积, 最后造成小仓仓满, 被迫停磨。为了减少不必要的停磨次数, 岗位工将空压机输出压力由原来的0.68MPa调高至0.78MPa, 以弥补系统所用风量不足。调整后, 在生产P·O42.5水泥时, 单仓泵吹灰时间缩短, 由270~320s降至190~210s, 小仓内物料能及时输送, 小仓仓满现象大大减少。
3.2 单仓泵排气阀使用寿命缩短
提高空压机输出压力后, 排气阀磨损速度加快, 排气阀使用周期由原来15~21天缩短为7天, 不仅更换排气阀次数比以前多一倍, 同时频繁地开停磨也增加磨机电耗。为了解决排气阀使用寿命短的问题, 岗位工曾尝试使用耐磨陶瓷排气阀, 通过试验, 耐磨陶瓷排气阀使用周期为1个月, 较之前普通铁质排气阀要好, 但成本是普通排气阀的10倍, 综合考虑使用耐磨陶瓷排气阀不划算。
根据单仓泵工作原理及排气阀磨损情况, 总结出排气阀磨损快主要原因是:泵内残存压力高, 在排气阀打开的瞬间, 泵内风压及水泥同时冲刷磨损排气阀阀锥。为了降低泵内残存压力, 岗位工要求电气部门调节单仓泵PLC微机控制程序, 由原来的压力控制改为时间控制, 延长排气阀打开时间间隔 (15s) 。调节后通过中控室电脑监控显示, 排气阀延长15s后打开, 此时泵内残存压力为0.04MPa, 降低不少, 而且泵内水泥也几乎全部输送完毕, 排气阀受冲刷的程度会小些。通过观察, 更改单仓泵微机控制程序后, 排气阀使用周期提高到1个半月左右。
3.3 空压机故障率增加, 维修维护频繁
空压机设备已经使用20多年, 老化比较严重, 故障率高, 维修时间较长, 部分配件市面上基本找不到。2012年3月份利用磨机大修期间分别更换两磨风包组, 利用从其他生产线找来两个10m3的旧大风包, 更换掉1.56m3的风包, 改造后风包组容积变成15.8m3, 储风量是原来的2倍。改造后单仓泵工作很顺畅, 吹灰曲线由原来“M”形不规则曲线, 变成规则整齐的“Λ”形。生产P·O42.5水泥时, 即使产量很高, 单仓泵输送一仓料吹灰时间为190s左右, 较改造之前缩短20s。为了缓解空压机工作负荷, 在满足单仓泵工作用风情况下, 逐步调低空压机输出压力。通过2个月的试验, 空压机输出压力最低不能低于0.40MPa。为了保证单仓泵工作顺畅, 以及有少量富裕量, 空压机输出压力控制为0.50MPa。
4 总结