粉煤灰气力输送系统成本分析和有效降低系统能耗的控制分析

       灰气比是粉煤灰气力输送系统的重要参数之一，它不仅决定着一次性投资，而且对系统运行时的能耗影响非常大。可以说，同样的灰量当灰气比降低一半，不仅一次性投资增加很多，而且用气量也要增加一倍，也就是能耗要大约增加一倍。由于各种资料所提供选择的灰气比范围都较大，最小灰气比与最大灰气比相差数倍，故设计者选取时往往按较小值选用，以保证系统的可靠运行，但却造成运行能耗过高。近几年由于气力输送泵技术水平的提高和气力输送理论的突破（如仓式泵由底阀式改为沸腾式），系统灰气比逐步提高，这对降低粉煤灰气力输送系统的能耗非常有效。
 

       动力设备是粉煤灰气力输送系统中的气源设备，目前在负压系统中一般选用水环真空泵或负压罗茨风机；低正压系统一般选用罗茨风机或离心风机；正压系统选用活塞式空气压缩机或螺杆式空气压缩机。在工程中，存在着一些低正压粉煤灰气力输送系统采用活塞式空气压缩机或螺杆式空气压缩机，提供0.7MPa左右的气源，然后利用设在发送设备前的减压阀减压到0.1MPa一下使用的现象，这是一种严重的能源浪费。由于具有较高压力的压缩空气经减压阀减压为较低压力的压缩空气，压缩空气中的大部分压力能被转化为热能而浪费掉，而且0.7MPa左右的供气设备的动力消耗比0.1MPa一下的供气设备的动力消耗要高数倍。以供气量为20m³的动力设备为例：活塞式空气压缩机配用电动机的功率约135KW，螺杆式空气压缩机配用电动机的功率为110KW，罗茨风机配用电动机的功率约30KW（以上参数因厂家不同会有一定差别），如果一个需气量为20m³低正压粉煤灰气力输送系统，选用活塞式空气压缩机与选用罗茨风机相比，每年按运行300d计算，活塞式空气压缩机比罗茨风机会多耗75.6万度电量，每度电按0.2元计算，罗茨风机比活塞式空气压缩机每年节省15.12万元。该费用超过一台供气量为20m³的活塞式空气压缩机的费用，接近一台供气量为20m³的螺杆式空气压缩机的费用。
 

       由于粉煤灰气力输送系统的输送介质是空气，当温度、湿度和大气压力等环境因素发生变化时，空气的物理特性将随之发生变化而影响粉煤灰气力输送系统的正常运行。针对因湿度增加而造成的管路堵塞现象，近几年普遍在粉煤灰气力输送系统的气源系统设计中，采用了空气干燥设备对空气中的水分进行脱水分离。目前，空气干燥设备的主要类型有无热再生干燥机（或自热再生干燥机）和冷冻式干燥机2种。
 

       无热再生干燥机（或自热再生干燥机）可以提供露点为-40℃的压缩空气，它是利用干燥剂变压吸附的原理进行气源干燥的。当压缩空气流经干燥剂时，空气中的水分被吸附。这类干燥机配有2台同样的干燥塔，当一台进行干燥时，另一台导入压缩空气使之带走部分水分并排入大气而使塔中的干燥剂除湿，该类的干燥机需消耗14%-16%的压缩空气，有的甚至高达20%。因此，气源设备中当选用无热再生干燥机（或自热再生干燥机）时，压缩机的容量必须增加20%左右。冷冻式干燥机提供的压缩空气的压力露点为0℃左右，它是利用制冷机冷冻降温，使压缩空气中的水分在低温下析出而达到干燥气源的目的。从以上的分析可知，冷冻式干燥机大约比无热再生干燥机（自热再生干燥机）节能20%左右，但是它所提供的压缩空气的压力露点比无热再生干燥机（自热再生干燥机）提供的压力露点高。因此，在进行粉煤灰气力输送系统设计时，应根据地区不同，计算系统运行时管内温度来选择干燥机的类型。一般情况下，在我国华南、西南、东南等地区和华北地区南部应优先选用冷冻式干燥机。在我国东北、西北等地区和华北地区北部，当输送管道不保温且输送管内计算温度低于0℃时，应选用无热再生干燥机（自热再生干燥机）。
 

       在设计时，除了正确选择系统参数和设备外，还要合理布局管路，尽量减少输送管路的长度，尽可能减少输送管路中的弯头个数和正确选择弯头曲率半径。这不仅可以避免因弯头太多及弯头曲率半径太小造成的管路堵塞，而且可以有效的减少管路阻力，降低系统能耗。
 

       综上所述，降低粉煤灰气力输送系统能耗的有效措施较多，其控制环节主要体现在设计、安装调试和使用维修等过程。特别是在设计时对灰气比、输送速度等参数的选择及发送设备、动力设备和空气干燥设备的选用，管路的布置和安装调试等关键环节更应有意识的采取相应的节能措施以降低粉煤灰气力输送系统运行时的能耗。