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稀相气力输送和浓相气力输送在化工行业的使用分析

文章出处:admin 人气: 发表时间:2016-02-28
       浓相气力输送输送技术与普通气力输送相比较,具有以下优点:由于采用静压输送,压缩空气用量比普通气力输送少,输送等量的氧化铝时动力消耗少2/3以上。固气混合比高达60:1;普通气力输送的固气比均在30:1以下,管径可相应缩小以输送压力低,排出废气少,过滤面积减少,过滤器相应减小。输送速度低,仅2~3m/s, 对管道磨损小,可使用普通钢管,且运行噪音小。设备简单,维修工程量很小。输送高度达30~40m,输送距离可达450m。主管直径可达150~200mm,最大能力为30t/h。物料在输送中破损小,并且在管子弯道处也不结垢,输送管道在转弯处也无需特种保护。易于实现全自动控制,操作人员少。卸料灵活,设备布置方便。    

       浓相输送装置是输送氧化铝,氟化盐等粉状物料的先进装置。该装置具有结构简单,运行可靠,节省能耗,节省经营费用等特点,国外已广泛应用于电解铝厂的氧化铝和氟化盐输送及烟气净化系统。当气流中颗粒浓度在0.05m³/ m以下,固气混合系统的空隙率ε>0.95时,称为稀相输送;当气流中颗粒浓度在0.2以上,固气混合系统的空隙率ε<0.8时,称为浓相输送。稀相输送的主要设备是喷射输送泵,压缩空气直接作用于物料的单个颗粒上,使物料呈沸腾状态。稀相输送的固气比低,压缩空气耗量大,而且物料流速快,致使管道磨损严重,物料破损率高。浓相输送技术是套管式气力压送式输送,与稀相输送比较,固气比高,气流速度小,输送压力低,因而相对减少了压缩空气用量,降低了能耗和物料破损率。  
       流态化输送一般称之为浓相输送,气流速度小于15m/s。固气比大于20,此时在管道中已不再均匀分布,而呈密集状态,但管道并未被物料堵塞,因而仍然是依靠空气的动能来输送。浓相输送管一般由内管和外管两根管子配合组成,特制的内管焊接在外管上壁。两根管子一根送入固体颗粒状物料,一根送入压缩空气。不同规格的浓度管用法兰相接,浓相输送管线阻力发生变化的地方采用特质的分流器联结,减少氧化铝输送过程的阻力和磨损。采用内管是浓相输送是关键,内管的开口距离和输送过程中的气流速度对输送过程影响极大。浓相输送管的工作原理就是利用流体的最小阻力原理,压力角度来说,移动一段短料柱所需的总压力小,从气流速度来说,在切割料栓时,气速的影响是很重要的。因为气流速度高会形成长料栓,气流速度低则形成短料栓,并且由内管产生的脉冲力不同,逐渐降低气流速度,料栓的长度变短,到一定程度就会转变成流态化的物料流动,要想采用较低的空气压力将浓相料栓送走,就要求将料栓长度切短。
   
       研究栓流式浓相气力输送技术,可假设管中流态化的连续料流由于管道太长,遇阻后即将停滞。此时,在管道内腔的上部,设置一根内管,内管朝下的一面开有若干小孔,输送管中的部分气流将进入内管流动,形成并分离出一段移动的流态化料栓。此过程的连续进行,使得剩余的连续流态化料流被不断分割,在输送管中得到气栓,料栓相间的栓流输送状态,从而实现了长距离管道中物料流态化(浓相)输送。推动若干个料栓所需消耗的气压比推动一段流态化连续料流(等长于各料栓长度之和)要小得多,此外移动两段短料栓所需消耗的气压比移动一段长料栓(等长于两段短料栓之和)要小。    

       超浓相相气力输送是相对于稀相输送和浓相输送而言的,但是采用风机低压供风和风动溜槽输送.故仅适宜做粉状物料的长距离水平输送。其特点是物料在风动溜槽呈流态化向前运动,固气比大(大于100),运动速度小,物料不易破碎,系统全密闭。所需风压低、风量小、自动化程度高,现已作为先进技术被大部分电解铝厂采用用于在仓对各电解槽输送净化返回的载氟氧化铝。    

       超浓相输送是基于物料具有的潜在硫化特性来输送。所谓流态化是一种使固体颗粒通过与气体或流体接触转变成类似流体状态的操作。在目前输送粉末物料的流态化是通过一个多孔气层来完成的。多孔透气层将输送槽分为上下两部分,上部装有粉状物料,下部是气腔。当气腔中没有外压时,气体是常态,物料粒子呈静止状态;当气腔中有外加压力时,气体通过多孔板,进入上部粉状物料层,填充粉料层的空隙,当气流达到一定速度时,粉状粒子之间原有的平衡被打破,同时其体积增大,比重减小,粒子之间的内摩擦角及壁摩擦角都接近于零,这样粉状物料就成了流体,利用粉状物料这一特性进行输送即是超浓相输送。超浓相输送系统的主要设备是离心风机和风动溜槽。风动溜槽没有运动的机械部件,维修工作量小,密度接近最大,普通风机就能够满足输送要求,可以完全实现自动化操作,而且控制元件少,控制操作过程也较为简单。但与浓相输送相比,在配置上有较大的制约,不像浓相输送那样能够做到因地制宜。  

       在流体-颗粒的流动系统中,具体以下基本特征的为稀相气力输送:(1)较高的空隙率,一般总是超过90%;(2)颗粒对容器壁显出净的移动。在这一系统中流体的速度大于颗粒的带出速度,流向同时向上。稀相输送是我国铝厂传统输送氧化铝物料的方法,目前大部分铝厂尤其是小铝厂还是采用这种方式输送氧化铝。该系统主要由压力泵和输送管道组成,输送距离一般在400m左右。稀相输送系采用0.6~0.8MPa的压缩空气作为动力源,通过仓式泵直接从储仓将氧化铝物料压送到下一个系统的高位储仓内。压缩空气作为动压力直接驱动作用于氧化铝原料的单一颗粒上,即压缩空气的动能传递给被输送的物料,使物料以悬浮或集团悬浮的状态向前流动,在垂直输送管和水平输送管中,物料流动分别呈现下列特征:    

       (1) 在垂直输送管内,气流阻力与物料颗粒的重力处于同一直线上,两者只在输送流方向上对物料发生作用。但实际垂直输送管中颗粒群运动较为复杂,还会受到垂直方向力的作用,因此,物料就会形成不规则的相互交错的蛇形运动,使物料在输送管内的运动状态形成均匀分布的定常流。    

       (2) 在水平输送管内,一般输送气流速度越大,物料就越接近于均匀分布。但根据不同条件,输送气流不足时流动状态会有显著变化。在输送管的起始段是按管底流大致均匀地输送,物料接近管底,分布较密,但没有出现停滞,物料一面做不规则的滚动、碰撞,一面被输送。越到后段越接近疏密流,物料在水平管中呈疏密不均的流动状态,部分颗粒在管底滑动,但没有停滞。最终形成脉动流或停滞流,水平管越长,这一现象越明显。    

       由于稀相气力输送靠动能转换传递能量和悬浮态输送要求风速较高(物料在输送管中流速很快,可达30m/s左右),在能量传递过程中也会损失部分能量,加上悬浮颗粒间及颗粒与管壁间的摩擦损失,因此能耗高,固气比很低(质量比一般为5~l0),同时对管道的磨损严重,物料粉化严重,对电解生产极为不利。稀相输送不宜用于卸料站至储仓或储仓至储仓的输送过程,也不能用于电解槽料仓之间的输送。虽然稀相输送设备简单,占地面积小,密闭性好,配置灵活,但由于上述各种缺陷,它将逐渐被浓相输送和超浓相输送所取代。