水泥行业应用气力输送泵的粉体输送技术

　　在信息高速公路突飞猛进发展的今天，粉体输送技术得到了飞速发展，尤其在计算机控制技术内涵拓宽，它集自动控制、PLC、测量仪表、通信网络为一体，使PLC从单一逻辑功能向PCC方向过渡，今天的PLC已可采用BASIC、C++和梯形逻辑图语言，并有数据处理、PIC调节及模拟处理能力;在PLC微程序中融入专家系统、模糊控制、人工智能和自诊断功能。同时，PLC与计算机系统的界限趋于模糊，两者差别极小。计算机控制技术的发展还为粉体输送系统的设计与应用带来新的机遇，为粉体输送工程控制系统的改造，实现自动化提供了美好的前景。

　　粉体输送设备包括了粉料的输送、无尘装载系统、卸载系统、运输工具、贮存、应用、计量7个环节中的各类设备。它涉及到运输工程、工程通用技术、流体力学、计算机技术等多种学科的综合内容。工业发达国家自二次世界大战后，以散装水泥为代表的粉体输送技术推广颇为迅速，由于它有明显的社会及经济效益，在短短的十几年间美、日、英、法、德等国单在散装水泥比例上就在70%-90%以上。与此同时研制、开发出性能稳定、可靠、效率高的设备以适应散装水泥技术发展的需要。这些设备具有以下突出优点：

　　(1)设备规格齐全、产品系列化、标准化、供选择范围广;

　　(2)普遍运转率高，有稳定维修周期。设备运转率高是粉体输送系统正常运行的基本保证。美国东部地区8个水泥厂从60年代到80年代建厂，它们的发散设施齐全，且运输环节无需设岗位工，设备在保证期内无故障，到预定维修期制造厂准时派员到厂大修，更换易损件后，设备继续连续运转;

　　(3)装、卸、运、贮、用，各环节技术设备配套充分发挥设备潜力，中转周期短，利用率高;

　　(4)设备选型考虑综合经济效益。可供粉体输送系统选用的设备，选型原则为综合经济效益，如散装水泥输送系统中选气力输送还是机械输送方式，不单一强调电耗一项指标，而是综合考虑设备一次性购置费、维修费、土建费、工艺先进合理、环保、自动化等;

　　(5)设备更新快，技术改造及时;

　　(6)重视新设备开发，不断研制出新产品推向市

　　国内外用于粉体输送系统的设备主要分2大类即机械输送及气力输送。螺旋输送机、皮带输送机、斗式提升机、刮板输送机等均属机械输送。负压抽吸输送、高压气力输送、空气输送斜槽等均属气力输送。机械输送设备一般由驱动装置、牵引装置、张紧装置、料斗、机体组成。气力输送装置一般由发送器、进料阀、排气阀、自动控制部分及输送管道组成。机械输送设备比较适宜短距离，大输送量。机件局部磨损严重，维修工作量大，广泛用于煤矿、冶炼厂、燃煤电厂及集中供热锅炉房工程当中。气力输送：结构简单、工艺布置灵活，便于自动化操作，一次性投资较小，适于长距离输送，易密封，广泛用于石油、化工、医药及建材等工业领域。一般在输送距离短，且输送量大时，机械输送比气力输送的电耗低的多。国内外应用实践证明一般性情况下气力输送系统的综合经济效益优于机械输送系统。

　　气力输送亦称管道输送，它是粉状物料在管道内通过空气的动能或静压能从一处输送到另一处的输送设备。它在输送散装水泥时具有的优点是：

        (1)输送速度快，且输送量大，可达500t/h;

        (2)作业时间短，可以减少车船的装卸时间，效率较高;

        (3)可以长距离地集中或分散输送，输送距离可达2000m;

        (4)整个输送过程完全密闭，不受气候影响，也不污染环境，并无噪音;

        (5)设备简单，结构紧凑，工艺布置灵活，占地面积小;(6)易于实现系统集中控制和自动化。电耗较高是它的缺点。

        由于气力输送用于散装水泥输送，综合经济效益好，各国技术人员都在努力探索该技术的最新发展。我国在“七五”期间引进了美国的技术并在国内系列化地批量生产，使我国在气力输送技术领域迅速达到国际水平。在引进技术基础上，国内又开发了具有独立知识产权的DB仓式气力输送泵等产品，使气力输送的电耗指标有了大幅度下降。

　　螺旋泵是80年代具有国际水平的产品，它不同于老式结构，主要优点是：螺旋轴采用双支撑，螺旋轴上的螺旋叶片制造时可采用等间距，其叶片表面堆焊铬化硼硬质合金。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%额定输送量变量输送，输送过程无脉动。根据工艺要求在变换螺距的前提下，输送量可达385m³/h。在相同输送量的前提下与其它气力输送装置相比其体积最小。特别适用于大型散装水泥船的输送及散装水泥船的改造。该设备最大缺点是电耗约高于仓式气力输送泵30%，并且螺旋叶片及内衬易磨损，需经常更换。国内5000t以上普通货船改造为气卸专用船，船底安装螺旋泵，通过输送管道直接输送至岸上的中转库，输送距离可达数百米。

　　仓式气力输送泵在我国散装水泥技术的发展过程中起着重要作用。如散装水泥火车由重力式卸车向气卸式火车发展;翻斗加盖的靠重力自卸散装水泥汽车向气卸式散装水泥汽车的发展;散装水泥库由机械式输送向气力输送管道化方向发展;散装水泥气卸船的发展等等，均为仓式气力输送泵结构原理，且成熟地在散装水泥各个领域中得到推广应用。仓式气力输送泵，它是90年代发展起来的多功能泵。根据输送散装水泥工艺要求，可以静压输送、流态化输送，亦可悬浮式输送，并根据工艺要求(输送量、输送距离等)进行结构设计，可最大限度节能，比螺旋输送泵可节能30%以上。进、出料时间及称重系统均为数字显示，整个操作过程自动化。该泵输送量可达120t/h输送距离2000m，当输送距离<200m时电耗指<1.5kWh/t水泥。特别适用于散装水泥装、卸、输送工艺及水泥厂新建改建散装水泥工程时选用。它主要是由泵体、进料机构、排气阀、内部流化装置、料位指示、加压及流化气动控制阀、自动控制系统组成。

　　泵体由钢板卷成，上部为椭圆封头，下部为带有直边的锥封头，中间为直筒段经自动焊接构成一体，其加工规范按GB-50(92)标准加工、制造及检验，并需经劳动部门出据压力容器监检合格证明。进料机构工作直接影响泵的运转率，目前有两种形式。一种为软密封，进料阀阀体与氟胶圈构成密封，它工作可靠，密封性好，但物料温度不宜超过120℃。阀体通过长、短摇臂及单向气缸控制开、关。该结构经实践考验特别适宜泵的长期安全操作，在泵出现误操作时也不会出现故障。缺点是结构较复杂，且造价较高。另一种为硬密封，即S-K单向阀，它是在单向阀阀体内由于滑阀的移动，实现进料或停止进料。阀体的内孔安装有精加工的铬化硼硬质合金封圈，其滑阀亦由硬质合金制成。该结构简单，并寿命长，可用150℃以上物料的密封。由于造价较高，该结构是在工艺上有特殊要求时采用。

　　仓式气力输送泵内部流态化装置由底部流态化及内部流态化两部分组成，内部流态化装置的作用是空气与物料充分混合使物料表面吸附空气以降低输送阻力。流态化面积根据泵的容量变化。当物料进入泵体时，泵内部空气通过排气阀排出，目前排气阀的阀芯均采用经耐磨处理的材料制成。泵的自动控制系统为气电联合控制，即气动阀为执行机构，电控阀为先导。根据要求泵体还安装有计量装置，达到单泵及累积计量。控制柜由常规或微机控制组成，根据工艺要求进行选择。系统配套设备的优劣直接影响系统工作的可靠性及经济性。在气力输送系统中，根据工艺要求改变输送方向，如将几根输送管集中向一处进行输送或一根输送管道向几处送料，在这种情况下输送管分叉部分必须装有粉体两路换向阀，对散装水泥管道输送两路阀要求较高。

　　(1)外部结构大多为铸铁或铸钢制成，机械强度较高，要求能承受0.8MPa的压力;

　　(2)阀芯的耐磨性好，采用高耐磨材料在0-20℃时与阀体紧配合，经平面磨精加工制成并保证密封性好;

　　(3)换向灵活，动力小;

　　(4)内部不存料，压力损失小。

　　粉体两路换向阀是当前国内外较通用的阀，其主要规格有φ50、φ200、φ250、φ300、φ350，根据输送管选择不同规格。螺旋给料机工作过程是由带若干经堆硬质合金的叶片转子在机壳内旋转，物料从上部或容器下落到叶片之间，然后随叶片旋转至下端物料排出。叶片与壳体的间距、叶片的结构及材质颇为考究，根据应用的不同工况条件(压差型、定量通过型)而变化。通过物料不同又分为标准型、防爆型及耐磨型。它一般具有以下特点：

　　(1)结构简单，维修方便，使用可靠;

　　(2)转数可调，能定量给料;

　　(3)尺寸小，在狭窄处可以安装使用;

　　(4)选用压差型可作为管道输送发送器。

　　螺旋给料机的制造技术由美国公司引进并于1990年得到该公司确认。目前主要规格为150型、300型及700型，在散装水泥应用时应注意型式选择，通常大多采用标准型。

　　纵观我国粉体物料装、卸、运技术发展过程，由于管道输送的一次性投资(土建、设备费)，维修费(人工、备件费)比机械输送低得多，加之它运转率高，工艺布置灵活，建设周期短又利于环境保护。我国自80年代以来在厂内输送中转站、预拌混凝土搅拌站、粉体(散装水泥、铁矿粉、钛白粉、药粉等)输送专用火车、汽车、船等设备的正压输送、负压抽吸等气力输送系统的应用越来越广泛。值得注意的是，气力输送是典型的流体力学、工程通用、化学工程的交叉学科，要求设计者的基础理论扎实，并有较丰富的实践经验，结构尺寸及工艺参数的确定除理论计算外，更重要的是靠经验数据的积累。根据不同的工艺线，确定最佳的结构尺寸、内部配管及合理的输送管径，才能取得最好的经济效益。采用气力输送方式输送散装水泥，应有综合经济效益指标控制。其中电耗指标在输送距离<200m应控制在1.5kWh/t水泥以内。就控制系统而言，从目前国内现有的技术来看，要实现粉体输送控制系统设计与制造的国产化应该是可行的。其核心是解决工艺设计的难点问题，如输送物料的固气比、传输距离、堵料及系统出力等。借国内粉体输送技术飞速发展的机会，选择几家有经验的企业或引进系统工艺、计算模式及制造技术进行比较，确保我们在石油工程领域引用这些技术时少走弯路，减少不必要的经济损失，使之为石油工程建设良好服务。