密相氣力輸送技術在純堿輸送中的應用

劉 昶

（大連化工研究設計院，遼寧大連 116023）

技術討論

密相氣力輸送技術在純堿輸送中的應用

劉 昶

（大連化工研究設計院，遼寧大連 116023）

主要介紹密相氣力輸送技術的特點，結合純堿輸送設計實例，將密相氣力輸送技術與常規(guī)機械輸送進行對比，對該技術特點和應用前景做出總結。

密相氣力輸送；純堿輸送；優(yōu)勢；前景

氣力輸送又叫做氣流輸送，是利用氣流能量，在密閉管道內(nèi)沿氣流運行的方向輸送粉體物料，是流態(tài)化技術的一種具體應用。氣力輸送的物料在密閉壓力管道內(nèi)運行，沒有粉塵，環(huán)境干凈整潔；能耗很低，噪音小；可替代埋刮板等機運設備，壓力管道布置非常靈活，占空間小；可以實現(xiàn)比較遠距離的輸送。但氣力輸送的物料顆粒容易破損，設備易受腐蝕，對于含水量高，粘附性大，亦或是高速運行時會產(chǎn)生靜電的物料，不適合采用該輸送方式。氣力輸送包含4種方式：稀相氣力輸送、密相氣力輸送、栓流氣力輸送和集裝容器式氣力輸送。

1 密相氣力輸送

1.1 密相氣力輸送原理

密相氣力輸送是指固體含量10～30kg／m3或固氣比大于25的輸送過程。操作狀態(tài)下氣流速度較低，采用比較高的氣壓壓送。當今技術成熟的設備倉泵，輸送距離能夠達到500m左右，實現(xiàn)較遠距離輸送，但此設備閥門較多，氣動、電動設備多，并且輸送壓力高，所有管道需用耐磨防腐材料。間歇充氣罐式密相輸送是將顆粒分批加入壓力罐，然后通氣吹松，待罐內(nèi)達一定壓力后，打開放料閥，將顆粒物料吹入輸送管中輸送。脈沖式輸送是將一股壓縮空氣通入氣罐，將物料吹松；另一股脈沖壓縮空氣吹入粉體物料壓力管道入口，在管道內(nèi)形成交替排列的小段料柱和小段氣柱，借助空氣的壓力推動物料前進。

1.2 密相氣力輸送裝置組成

密相氣力輸送裝置通常包括單（雙）倉泵、文丘里供料器（美國技術專利）、儲氣罐、空氣壓縮機、冷凍干燥機、壓力管道、配套DCS操作系統(tǒng)等等。

2 密相氣力輸送用于純堿輸送的實例

我院于2010年圓滿完成某工程純堿項目的設計任務，該工程中的純堿輸送工序就是采用了密相氣力輸送技術。純堿輸送工序的整體設計思路打破以往常規(guī)理念，最終采用每套成品系統(tǒng)配備一套密相氣力輸送裝置來實現(xiàn)純堿物料到儲料倉的輸送過程。

2.1 主要設計原始數(shù)據(jù)

1）粉體物料為純堿，生產(chǎn)波幅10%，日產(chǎn)純堿550t，小時產(chǎn)量23t，年運行7 200h。

2）輸送起點：經(jīng)煅燒后的純堿的緩沖儲倉；輸送終點：純堿包裝工序儲料倉。

3）裝置配套DCS控制系統(tǒng)，控制管路閥之間有聯(lián)鎖要求。

圖1 工藝流程簡圖

2.2 工藝流程簡述

經(jīng)煅燒干燥后的純堿被輸送到緩沖儲倉，緩沖儲倉內(nèi)純堿經(jīng)下料閥進入密相氣力輸送泵內(nèi)，純堿在輸送泵內(nèi)堆積到一定量后，下料閥關閉并停止往輸送泵內(nèi)加料，啟動空氣壓縮機，經(jīng)冷凍干燥機處理后的純凈壓縮空氣，經(jīng)過儲氣罐進入輸送泵內(nèi)對純堿進行氣化，氣化后的純堿經(jīng)由泵體下方的文丘里供料器，由壓力管道輸送到包裝工序的純堿倉內(nèi)，再進行純堿成品包裝。

3 氣力輸送與常規(guī)機械輸送對比

3.1 氣力輸送應用于純堿輸送的優(yōu)勢

1）氣力輸送系統(tǒng)可以充分利用三維空間。埋刮板輸送機、膠帶輸送機、螺旋輸送機等輸送機械基本上是始終朝一個方向輸送，而氣力輸送系統(tǒng)可以借助壓力管道繞開建筑物、大型設備或其他障礙物向上、向下來輸送粉體物料，壓力輸送管道在三維空間配管的靈活性節(jié)省了更多空間?？梢詫崿F(xiàn)多點物料集中送往一處，或者是由一處物料分散送往多點出料。

2）氣力輸送系統(tǒng)是小顆粒粉體物料連續(xù)輸送最適合的輸送設備，同樣也適于間歇性地將大量的顆粒物料從散運罐車、鐵路貨車以及水上貨船運送到儲倉。如果年產(chǎn)純堿能力不大，輸送距離適中，推薦采用氣力輸送裝置輸送純堿。

3）氣力輸送系統(tǒng)采用的粉體物料輸送泵、流量分配器和接受器等設備的操作與流體設備的操作非常類似，因此該系統(tǒng)可以由一個中心控制臺操作，很容易實現(xiàn)自動化控制。

4）輸送路線上采用密閉壓力管道輸送，安全性良好，起火和爆炸的危險性??；廠區(qū)操作環(huán)境十分干凈，消除對環(huán)境的污染。

5）設備相對簡單，總占地面積小，定型配套設備的投資和維修費用少；經(jīng)由壓力管道輸送的純堿可以直接進行散裝，操作效率高，包裝及裝卸人工費用低。

3.2 氣力輸送仍存有缺憾

1）與埋刮板輸送機、膠帶輸送機、螺旋輸送機等輸送機械相比，氣力輸送系統(tǒng)動力消耗比較大，對空氣的壓力和純凈度要求比較高；由于輸送風速較高，對管道內(nèi)壁容易產(chǎn)生磨損并形成對輸送物料顆粒的破碎，可以采用適當降低速度的方法；壓力管道內(nèi)壁易磨損，需要定期檢驗維護，安全性能要求和維護成本比較高。

2）氣力輸送系統(tǒng)通常用于輸送無磨琢性、干燥、能自由流動的物料。易吸潮、結塊的物料和易氧化的物料都不宜采用氣力輸送系統(tǒng)，但可以采用代替氣源的方法，比如可以用惰性氣體來代替空氣。對于純堿物料的輸送，解決好干燥和防腐問題是關鍵。

3）氣力輸送系統(tǒng)的輸送距離有一定限制，受不同物料特性影響比較大。不同粉體物料的特性如堆積密度、粒度、硬度、休止角、磨琢性等的微小變化，都會造成實際生產(chǎn)操作上的難度。目前為止，氣力輸送系統(tǒng)只能用于相對較短的輸送距離，一般不超過500m，對于黏性較大的物料則輸送距離更短，例如炭黑，目前只能輸送250m。

3.3 常規(guī)機械輸送優(yōu)勢與不足

相對于氣力輸送系統(tǒng)，常規(guī)輸送機械如埋刮板輸送機、膠帶輸送機、螺旋輸送機等，目前仍舊廣泛應用在純堿物料的輸送過程之中，其顯著優(yōu)勢就是適合遠距離、大輸送量的物料輸送，應用范圍廣，具有良好的穩(wěn)定性，維修簡單方便，維護成本相對經(jīng)濟；與氣力輸送系統(tǒng)相比，它們的外形不占優(yōu)勢，體積碩大，占地面積多，土建成本高，比如要增設工藝路線上的棧橋，轉運站等等。設備機體的密封性能不理想，現(xiàn)場操作環(huán)境粉塵較多。

4 結 論

氣力輸送技術已有百年歷史，我國自80年代以就越來越廣泛的應用該技術。氣力輸送技術在純堿輸送中的應用是可行的，關鍵是解決好純堿的輸送距離、固氣比、風速、防腐等工藝難點，才能保證整個氣力輸送系統(tǒng)的有效運行。氣力輸送技術的一次性投資比機械輸送經(jīng)濟得多，并且效率高，布置安裝非常靈活。氣力輸送技術對設計者提出了更高要求，除了理論計算以外更重要的是經(jīng)驗的積累，才能根據(jù)不同的設計要求確定最佳的設計方案。氣力輸送系統(tǒng)的型式很多，其配置也各有差異，該技術雖然與其他輸送方式相比有一系列優(yōu)點，但其自身還存在諸多不足，仍需做大量的理論研究工作，目前還落后于實際應用的需求。

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