某某煉鐵廠燒結(jié)用燃料氣力輸送系統(tǒng)在使用過程中,因焦粉顆粒大、含水量高、流動(dòng)性差,在管道 內(nèi)受到的阻力較大,加上輸送出力不足,導(dǎo)致焦粉在管道內(nèi)的輸送速度逐步下降,造成頻繁性堵管.針對(duì)堵 管的原因提出改進(jìn)措施,對(duì)輸灰進(jìn)氣管道進(jìn)行了改造,將輸灰進(jìn)氣管延長至倉泵內(nèi)并在輸灰進(jìn)氣管前端設(shè)計(jì) 一段文丘里管,同時(shí)對(duì)"料氣比"進(jìn)行了調(diào)整.通過提高輸送速度和減少物料在管道內(nèi)受到的阻力解決了輸送 焦粉等粗顆粒、含水量高的物料輸送時(shí)管道易堵塞的問題,拓寬了氣力輸送對(duì)物料的適用性。

     氣力輸送設(shè)備常用于物料長距離輸送。該設(shè)備簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，工藝布置靈活、在某某鋼鐵廠燒結(jié)用燃料從配料室焦粉槽輸送到燒結(jié)平臺(tái)上的接受料倉。當(dāng)在投運(yùn)初期，頻繁出現(xiàn)輸送管道堵管故障，造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

針對(duì)此問題展開分析：

        某某鋼鐵廠燒結(jié)用燃料技術(shù)改造項(xiàng)目中用濃相氣力輸送，該系統(tǒng)由一臺(tái)2.5m3的倉泵構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立發(fā)送單元。主要設(shè)備包括焦粉槽，進(jìn)料閥，排氣閥，倉泵，輸灰進(jìn)氣閥組，流化氣管，輸送管道，接受料倉和倉頂布袋。如圖一所示

在正常運(yùn)行時(shí)，焦粉儲(chǔ)存在倉泵單元上方的配料室焦粉槽出口處，焦粉在重力作用下進(jìn)入倉泵，然后通過稀土合金耐磨管路被氣力輸送系統(tǒng)輸送到接受倉。接受料倉頂部增設(shè)倉頂布袋，避免輸灰時(shí)料倉頂部揚(yáng)塵。

    倉泵式氣力輸送裝置采用間歇性輸送方式，每輸送一倉物料即為一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)工作循環(huán)的輸送步驟如下

1.     當(dāng)倉泵內(nèi)壓力≤0.03MAP時(shí)，排氣閥和進(jìn)口進(jìn)料閥通過電磁閥開啟，倉泵內(nèi)部與焦粉槽連通，焦粉不斷從焦粉槽進(jìn)入倉泵內(nèi)。

2. 當(dāng)倉泵料位計(jì)發(fā)出廖偉信號(hào)，進(jìn)料閥和排期閥通過電磁閥失能而關(guān)閉，此時(shí)進(jìn)料閥狀態(tài)結(jié)束

3. 當(dāng)排氣閥關(guān)閉延時(shí)1~2s后，輸送氣源閥和流化氣動(dòng)閥將被加能的電磁驅(qū)動(dòng)器打開，輸送氣源進(jìn)入倉泵，泵內(nèi)焦粉被卸入輸送管路。此時(shí)焦粉和壓縮空氣的混合物進(jìn)入輸送管道，并輸送至接受料倉。倉泵內(nèi)壓力在此步驟初期時(shí)急劇升高，為加壓流化階段，后壓力保持穩(wěn)定，為輸送階段，當(dāng)倉泵輸送物料完成后，管道阻力下降倉泵內(nèi)壓力降低。當(dāng)倉泵內(nèi)壓力降低至下限壓力值時(shí)，輸送階段結(jié)束，進(jìn)入下一步驟，此步驟為吹掃階段，輸灰進(jìn)氣閥組和流化氣閥組中的氣動(dòng)進(jìn)氣閥仍開啟，壓縮空氣吹掃倉泵和輸灰管道，此時(shí)倉泵內(nèi)已無焦粉，管道內(nèi)焦粉逐步減少，最后幾乎成空氣流動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)阻力下降，倉泵內(nèi)壓力降到0.03MAP以下，發(fā)出輸送完成的信號(hào)，輸送氣源閥和流化氣閥將被關(guān)閉，此次輸灰過程結(jié)束，吹掃的目的是吹進(jìn)管路和倉泵內(nèi)殘留的焦粉，以利于下一循環(huán)的輸送。

堵管原因分析

    正常情況下，在氣力輸送的加壓流化和輸送階段，物料能夠在倉泵內(nèi)充分流化并在壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)力下克服輸送管道的阻力排人接受料倉。但適用于氣力輸送的物料在物理性能和粒度上有一定的限制，粗大和潮濕的灰不宜輸送。主要原因是粗大和潮濕的物料流動(dòng)性差受重力作用影響，物料會(huì)在輸送管道內(nèi)逐漸沉降。特別是愈靠近管道垂直提升的彎頭處和輸送管道的末端，輸送速度愈低。同時(shí)“料氣比越高，即物料的濃度愈高，受到的阻力就愈大，輸送速度也愈低。由于速度的降低，更多的物料會(huì)沉積到管道底部，當(dāng)沉積的物料數(shù)量過多時(shí)，就會(huì)造成堵管。即使進(jìn)人吹掃階段，也無法通過壓縮空氣將沉降在管道底部的物料吹掃干凈。據(jù)上分析，堵管的根本原因就是壓縮空氣對(duì)物料的輸送力不足，無法克服物料在管道內(nèi)受到的阻力

氣力輸送系統(tǒng)使用過程中，因焦粉顆粒大且含水量高，流動(dòng)性非常差，在管道內(nèi)受到的阻力較大，加上輸送出力不足，導(dǎo)致焦粉在管道內(nèi)的輸送速度逐步下降最終引起堵管，堵管位置主要出現(xiàn)在垂直提升的彎頭處。

改進(jìn)方案

為提高壓縮空氣對(duì)物料的輸送出力，加快輸送速度，我們對(duì)輸灰進(jìn)氣管道進(jìn)行了改造。

在倉泵底部設(shè)置氣化三通，氣化三通的進(jìn)口設(shè)置輸灰進(jìn)氣管，原輸灰進(jìn)氣管設(shè)置在氣化三通進(jìn)口法蘭處;我們將輸灰進(jìn)氣管延長至倉泵內(nèi)，與氣化三通出口留60~100mm的距離并在輸灰進(jìn)氣管前端設(shè)計(jì)一段文丘里管。改造前輸灰進(jìn)氣管道如圖2所示，改造后輸灰進(jìn)氣管道如圖3所示。氣化三通內(nèi)部兩側(cè)設(shè)置流化氣刀，流化氣經(jīng)過流化氣刀將倉泵內(nèi)的焦粉流化。輸送氣通過輸灰進(jìn)氣管道進(jìn)人倉泵，將流化后的焦粉輸出。輸灰進(jìn)氣管延伸至倉泵可以減少輸送氣對(duì)流化氣刀流化效果的干擾，保證焦粉和壓縮空氣在倉泵內(nèi)均勻混合。再通過輸灰進(jìn)氣管前端文丘里管的射吸效應(yīng)，加快氣體流速，提高輸送出力

固氣比進(jìn)行調(diào)整

    在兩相流中，單位時(shí)間內(nèi)輸送的物料量與同一時(shí)間輸送消耗的空氣量的比值稱為“料氣比”，也稱“固氣比”或濃度，比值高的稱為“濃相”，低的稱為“稀相”。投運(yùn)初期時(shí)，氣力輸送廠家按“濃相”氣力輸送進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)料時(shí)間過長，單位時(shí)間內(nèi)輸出的物料量較大;在所有進(jìn)氣管道上安裝節(jié)流孔板，導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)的壓縮空氣量偏小。焦粉流動(dòng)性差，料氣比要偏“稀相”，即物料的濃度要降低。為減少物料在管道內(nèi)受到的阻力，我們對(duì)“料氣比”進(jìn)行了調(diào)整，減少單位時(shí)間內(nèi)輸出的物料量。首先是對(duì)進(jìn)料時(shí)間進(jìn)行了設(shè)定，由最初的60s減小至30s。同時(shí)，通過調(diào)整輸灰進(jìn)氣管和流化氣管上手動(dòng)球閥的開度來控制輸送氣和流化氣的進(jìn)氣量。流化氣過大，會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)被流化的物料量較多，增加管道堵管風(fēng)險(xiǎn)。輸送氣源量加大則可以加大倉泵和管道內(nèi)物料的吹掃力度。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，輸送氣和流化氣的進(jìn)氣量由最初的4:6調(diào)整至7:3左右。

     氣力輸送設(shè)備改造和調(diào)試運(yùn)行后，氣力輸送裝置運(yùn)行穩(wěn)定，2022年10月份改造至今再未出現(xiàn)堵管故障。在輸送階段，最高壓力在0.13 MPa左右，最低點(diǎn)在0.03 MPa左右，每個(gè)工作循環(huán)持續(xù)1分鐘，輸送過程流暢穩(wěn)定，完全能夠滿足生產(chǎn)對(duì)焦粉物料量的需求。