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烟煤窑炉煤粉低尘燃烧技术气力煤粉供给系统(二)

文章出处:admin 人气: 发表时间:2016-04-18

  目前使用较多的是卧式螺旋供料器,因螺旋杆是水平布置的,其锁风性能较好,但需要一部分能量来克服物料水平运行阻力。物料在螺旋输送过程中,由 于填充系数一般只有0.3-0.4,因此物料难以形成连续、均匀、密室的料栓,加上混合室内的压缩空气的压力较高,极易造成气料倒流。为防止气料倒流,曾采取了一些措施:比如采用变螺距的螺旋轴,其螺距沿输送方向逐渐减小,通过将物料压实而进行密封,但功率消耗大,螺旋表面磨损大,因此不适合粘性物料的供料;又比如增加螺旋轴的旋转速度,使其达到900-1000r/min。此种情况适宜于连续且大容量、长距离输送,很容易产生磨损,常见的磨损是螺旋叶片 外缘的磨损和叶片厚度的磨损,最终导致螺旋叶片与圆管内壁间隙过大,在仓压及气压的作用下,粉料从底部间隙流向出料口,还会产生冲料现象。

   一种用于连续输送粉状物料的立式螺旋气力输送,该给粉装置的特征在于螺旋轴立式放置在泵体内,采用变螺距的螺旋轴,螺距依次向出料口方向减少,卸料管 为变径,在卸料管下部有环形喷射器,输料管内设有喷枪。为了对粉料实现进一步加速、增压,还设有增压器。该输送泵的优点是填充系数可以提高到1左右,粉料 在泵体内受重力和螺旋轴的挤压作用而形成连续、均匀、密室的料栓,从而有效阻止气流倒流;螺旋轴转速低,不仅降低动力消耗,而且大大减少泵体内机件的磨 损,从而延长了螺旋泵使用寿命;环形喷射器和喷枪的两次喷射,起到对粉料被逐步加速和增压,可以使粉料以低能耗、高浓度作长距离输送。当输送压力为 0.25MPa、气力输送距离为250m时,输送粉体能力达到24t/h,适用于供粉量大的场合使用。此种立式螺旋气力输送泵结构复杂,增加维修难度,尤 其是进料口上部呈倒锥形喇叭口,还会导致粉料流动不顺畅,影响给粉量的均匀性。

  结合刚性叶轮喂料机下料速度快和螺旋喂料机密封性能好的 特点,介绍一种倾斜螺旋喂料机。其壳体由铆焊件构成,质量轻、成本低、制作方便。由于螺旋叶片向下倾斜输送,启动电流小,有节能保护功能。进料口中心线与 出料口中心线有一段距离,既可以保证停机时不漏料,又因为距离不太长,混入喂料中的杂物也容易排出。机壳上部可以预留2个充气孔,如果料仓内的粉状物料产生“结拱”现象,可以接上压缩空气,向仓内充气,使其破拱、松动、流态化,加快卸料速度。需要提高喂料机生产能力时,可以利用加快调速电动机转速的方法来实现。不过,出料口粉料如采用正压气流输送,同样存在较严重的空气泄漏问题。

  在分析总结上述几种气力式给粉装置的基础上,针对煤粉低尘燃烧技术工程开发中遇到的给粉不稳定问题,设计了一种新型可调粉量气力输送喷射装置,该给粉器巧妙地组合了螺杆与喷射器两个部件。该给粉装置包括倾斜落料 管系统,上轴承密封系统,下轴承密封系统,螺旋输粉系统,水平气力输送喷射器等。它最大的特点是螺杆垂直布置,有利于粉料从料仓内输出;附加于螺杆上端的 搅拌叶片起强化粉料流动的作用,同时可以防止煤仓底部粉体压实结块;倾斜落料管结构使得螺杆轴避开了水平气力输送管道中心的喷嘴位置,减少了粉体和气体的混合物对螺杆轴的磨损;通过调节变频器输出电压,达到精确控制螺杆轴的转速,同时配合水平气力输送气量,从而达到精确控制输送粉体量和有效防止仓内粉体在落料管口的积压堵塞,保证了粉体输送的均匀性。此外,落料管、螺杆、密封套管和轴承密封的结构配合保证了轴承和喷射器的密封性。

  气固喷射器的设计主要包括喷嘴和扩散器等结构尺寸的计算以及喷嘴位置的布置,依据现场具体输送粉体条件,设计了一套气固喷射器。填充系数φ值在直立螺旋-气固喷 射器给粉器的设计过程中十分重要。在最初的设计中,因缺少实测数据,比较其他给粉装置的填充系数,取φ值为0.8进行设计,交流电动机的功率为200W, 最大转速1500r/min。起初选定减速器的减速比定位1:10,在直立落料管内径为74mm情况下,设计的螺杆的外径和内径分别为72mm及 32mm,螺距为32mm。

  填充系数φ值在直立螺旋-气固喷射器给粉器的设计过程中十分重要。实验数据说明,与传统复合式给粉装置相 比,设计的给粉器的填充系数φ要大很大。因此按照实测φ值设计直立螺旋-气固喷射器给粉器时,必须缩小螺纹通道的体积尺寸或降低螺杆的转速来获得同样大小 的输送粉量。在改进装置的设计中,我们采用了减速比为1:20的减速器,当变频器正常工作(不超频)时,螺杆的转速不超过75r/min。根据已测得相关 试验数据后,重新设计了给粉量控制部件-螺杆,螺杆的外径和内径分别为72mm及46mm,螺距为21mm。为减少粉体在自身重力或喷射器负压作用下落入供料管,螺旋圈数不低于四圈,喷射器结构尺寸没有改变。

  在输送风量为29.5m³/h的条件下,测得的输送粉量与螺杆转速的关系,随着螺杆转速的提高,输送粉量是递增的。同时说明,输送风量为29.5m³/h时,在螺杆15-75r/min的转速区间内,直立螺旋-气固喷射器给粉器的送 粉量为60-240kg/h,改进后的给粉器满足煤粉低尘燃烧器的燃煤量要求。

  为保证粉体气力输送过程稳定、连续的运行,提供动能的气 流速度必须达到一个最小表观气流速度。据此可知:输送管中物料的固气比一定时,气流速度越高,粒子悬浮流动效果越好;输送速度一定时,固气比越小,粒子悬 浮流动效果越好。由此可见,固气比是影响混合气流速度的主要因素。而当固气比一定时,气流速度低至使粉尘物料在管道底部形成永久性沉淀层时,这时的气流速 度即为临界速度;同样,输送速度一定时,固气比高致使粉尘物料在管道底部形成永久性沉淀时,这时的固气比即为临界固气比。根据此原理,设计的给粉装置存在 一个喷射器喷射的空气量与直立螺杆转速匹配的问题。在工程实际中,可以把送粉量近似不变时所对应的气量成为临界气量。

  为了更直观地显示输送分量与临界气量之间的关系,保持螺杆转速75r/min不变,通过改变输送风量的大小,得到不同气量的最大送粉能力。可以这样理解:输送气量一定时, 在临界固气比以下,送粉量主要受螺杆转速控制,而在临界固气比以上,送粉量只与输送气量有关,此时,粉体在管道中为不稳定流动状态,实际操作中应该避免临界固气比以上的气力输送。显然,为满足供煤量200kg/h的要求,喷射器的输送风量应不低于19m³/h。