双套管气力输灰技术工作原理

　　双套管气力输灰技术已在国内电厂推广使用，在工程应用中暴露出一些问题，为了解决这些问题，必须对双套管输送机理进行更深入的了解。本文研究的输运系统包括2部分，一部分是粉体储存罐。另一部分是输运管道。在输运管道中，固体颗粒所占体积比小于12%。但在实际运行过程中，输送物料首先堆积在储灰罐体中，堆积比大约为40%，另外物料会在输送管道底部出现沉积，固体颗粒所占体积比远远大于12%。在输运过程中，粉体物料呈流态化，故使用欧拉多相流模型对部分输运管道进行数值模拟计算。

　　计算假设

　　(1)待输送物料为分布均匀的球形颗粒。

　　(2)输送物料最大堆积率不超过40%。

　　(3)输送物料呈流态化状态，描述连续介质力学的N—S方程适用。

　　待输送物料为分布不均匀的粉体，粒径均大于10μm，90%的粉体粒径小于100μm，中等粒径为50μm，粉体本体密度为2000kg/m³，堆积密度为750kg/m³，据此假定粉体的堆积缝隙率为37.5%。在计算中，选择2种粉体进行模拟，粒径分别为50、10μm，体积比为2：1，总体积在罐体中为37.5%，在输运管道中最大堆积率不能超过40%。

　　选取北京的某型号储灰罐和双套管作为计算空间来模拟输送物料在2个设备中的流动变化。计算模型由2个储灰罐和2段输送管道组成，2段输送管道分别为2个储灰罐之间的连接管和第2个储灰罐出口引接的输送管道，每段输灰管道的内管开设8个扰流孔板，即8个输送单元。根据运行状态设计了2种计算工况。

　　工况1：额定输送气体进入储灰罐，储灰罐装满粉尘，通过罐体后输送管道的8个输送单元;罐体中的小套管由于法兰堵塞，不考虑气体流动，气体和粉尘的混合物料只能通过输送管道与罐体的连接处(混合器)进入输送管道。

　　工况2：额定输送气体进入第1个储灰罐，通过罐体后第1段输送管道的8个输送单元，然后连接第2个储灰罐，再进入第2段输送管道8个输送单元，2个储灰罐均装满粉尘;第1个罐体内的套管与工况l处理相同，第2个罐体内的套管与前后管道的套管连通，但是套管的坡口封闭。

　　由于计算需要消耗大量的计算机资源和时间，工况1只进行了5.6s(从进气开始计时，输送时间到5.6s截至)的计算，初始状态管道中没有积灰，储灰罐装满输送物料。储灰罐体积为1.91m³，输送物料质量为1432.5kg。储灰罐出口截面灰气比可以看出，储灰罐出口截面的灰气比远大于管道出口处的比值，主要原因是输送物料在管道中沉积。大约在2.3s后，管道出口处的输送物料开始增加，但输送出的物料远少于进入管道的物料。管道出口物料平均质量流量为34.8kg/s，据此分析，储灰罐内粉尘全部输送完毕，大约需要41s。考虑到输运后阶段输灰罐下部出现局部空化现象，从而进入输送管道的粉尘质量减少，所以实际过程中物料输送完毕需要更长时间。输送过程中，压力出现较大波动，气源入口与管道出口间压力损失在20kPa左右。

　　工况2进行了10s的计算，初始状态，管道中约1/3的高度为积灰;2个储灰罐均装满待输送物料。每个储灰罐体积为1.91m³，输送物料质量为1432.5kg。与工况1结果相似，由于输送物料在管道中的沉积作用，从罐体中进入管道的物料质量大于流出管道的物料质量。储灰罐1的套管由于法兰的堵塞，中间并无输送气体通过，输送气体全部通过储灰罐。而储灰罐2由于套管连通，并且初始堆满输送物料，导致输送气体几乎全部通过套管流动，这种差异导致2个储灰罐在启动输送过程中，流量存在较大差异。

　　储灰罐1的平均物料输送质量流量为42.2kg/s，输送完毕所需时间为34s;储灰罐2平均物料输送质量流量为33.1kg/s，进入储灰罐2的物料平均质量流量为11.4kg/s，输送完毕所需时间为66S。在实际过程中，输送完毕所需时间应该更长。输送过程中，压力出现较大波动，气源入口与管道出口间压力损失大约为35kPa。

　　整个模拟较为直观地揭示了双套管输送的起始过程，仔细分析可对储灰罐的相关设备的选型及改进提供理论依据。模拟结果再现了双套管物料输送沙丘式推进的特点，从理论方面肯定了双套管的输送特点。模拟结果的压力损失对于实际工程的设计、计算有借鉴意义。