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不同粉料在礦粉壓球機生產線系統中的特性

發布時間:2018-05-07 08:47| 瀏覽: |來源: 新聞中心

    選擇粉煤灰壓球機、螢石粉壓球機與白灰壓球機3種典型礦粉壓球機生產線技術的時候,輸送問題一直到不到解決,在長100m、管徑100mm的雙套管氣力輸送系統實驗臺上進行了輸送特性的研究,考察了粉料密度與粒徑對其在雙套管輸送系統內輸送效果的影響.研究范圍內,粉煤灰、螢石粉、白灰在本實驗系統內的最小輸送耗氣量依次約為200,300,800m/h,最低輸送壓力梯度依次為0.8,1.2,1.1kPa/m;物料輸送質量流率最高點對應的輸送耗氣量依次約為500,620,820m3/h.根據物料在管道中的輸送狀態及壓力梯度沿管線的變化特點,可將整體管道分為起始、過渡與充分發展3段.
    粒體輸送主要可分為機械、流體(如氣力輸送)和容器三大輸送方式,應根據物料特性確定輸送方式,氣力輸送是利用具有一定壓力和一定速度的氣流在密閉管道中輸送粉粒狀物料的一種輸送裝置.氣力輸送系統主要包括氣源、輸送罐、輸送管線與控制系統幾部分.雙套管輸送系統是一種內旁通密相氣力輸送系統,輸送能耗低、效率高,可使氣流更好地攜帶物料輸送,降低堵管發生幾率.雙套管具有獨特的結構,包含內外2個管道,內管道上有固定間距的擋板及位于其前后的開口,前后開口角度不同,擋板上設有小孔,目前礦粉壓球機生產中對單管稀相氣力輸送系統的研究較多,也較成熟,研究內容涉及物料特性及輸送系統結構對輸送效果的影響,研究方法包括實驗與數值模擬2種.對氣固兩相流的數值模擬模型進行了歸類介紹,詳細地論述了密相氣力輸送廣泛使用的預測技術;應用質量守恒原理在單一栓柱氣力輸送系統中建立了壓降預測模型;對單管水平輸送進行了數值模擬研究.
      由于結構復雜,物料在雙套管內的輸送狀態受本身結構影響比普通單管輸送更敏感,物料在雙套管中的濃相氣力輸送技術難度更高更復雜,其應用領域也因此受到一定程度的限制.目前,應用雙套管密相氣力輸送系統輸送電廠粉煤灰的工程項目較多,相關研究工作也大都基于工程項目應用,本工作主要針對幾種典型粉料在雙套管內的輸送特點進行較系統的實驗研究,得出隨著輸送氣量變化,物料輸送質量流率、能耗等參數的變化趨勢,并初步分析了物料密度與中位徑對輸送效果的影響及粉料在管線內輸送時壓力梯度的分布狀態.雙套管輸送系統的管徑為100mm,水平長度100m,沿程含8個90。彎頭,爬升4m.輸送系統沿程設置若干壓力傳感器、差壓傳感器、空氣流量計及稱重傳感器等關鍵監測設備,分別用于記錄輸送管線沿程壓力、壓差、各支路氣流量與輸送罐內物料質量等數據.氣路沿程設2個壓力傳感器分別監測氣源壓力與罐內壓力,灰路設7個壓力傳感器監測物料在輸送過程中的沿程壓力,灰庫頂部安裝壓力傳感器用于監測輸送末端壓力,記錄壓力均為相對大氣壓的壓力.在彎頭、補氣器等位置安裝了精度較高的差壓傳感器,用于監測部件兩端的壓差,結合由直線段測量所得直線壓力梯度,可得出彎頭等部件可折合的直線距離.實驗過程中,將輸送氣源空氣壓力分別定為500和400kPa.單元進氣氣路調節閥開度調到最小,氣量控制在2000m/h左右.通過調節總輸送氣節閥開度調整輸送氣氣量,通過輸送起始的憋壓操作調整罐內輸送壓力,輸送氣量與壓力匹配一組工況,為便于調節,總輸送氣氣量數值均為系統不輸灰時空載的氣流量值.分析各工況實驗數據,從中選擇分類,繪制相同平均輸送壓力等工況條件下的曲線,總結輸送氣量與罐內壓力對輸送效果的影響及雙套管輸送粉料時壓力的分布特點.
     實驗選取工程應用中較多的3種典型物料作為礦粉壓球機研究對象,包括電廠煤粉燃燒后產生的粉煤灰、鋼廠的白灰及螢石粉,并對其進行了特性分析,其中,休止角、平板角越大,流動性越差;壓縮度越大,流動性越差;崩潰角越大,噴動性越差;差角越大,噴動性越強;分散度越大,噴動性越強根據物料密度與平均粒徑進行種類劃分的,可知粉煤灰與螢石粉屬A類物料,適宜采用礦粉壓球機成型方式,雖然白灰流化質量不好,但仍可采用密相輸送方式.按設計好的工況條件進行實驗,匯總實驗數據后,對比密度與粒徑對輸送效果的影響及輸送氣量、輸送壓力對輸送效果的影響,在氣量0-1200m/h范圍內,物料壓球機成球質量流率隨耗氣量的變化趨勢相同,呈開口向下的拋物曲線:首先物料輸送質量流率隨耗氣量增大而增大,增至最高點后又開始降低,即都有各自的最高點,但粉煤灰與螢石粉主要為拋物線升高的一半,而白灰主要為降低的一半,再降低氣量便超過了可輸送物料的最小輸送氣量;若滿足某一物料成球質量流率要求,以17t/h為例,粉煤灰、螢石粉、白灰對應的成球為20噸/h左右的點,40噸/h的點,60噸/h的C點.其中點又對應粉煤灰最左側實驗數據點,即在研究范圍內粉煤灰的最小輸送耗氣量為200m3/h,此外,螢石粉最小輸送耗氣量約為300m3/h,白灰最小耗氣量約800m3/h,即耗氣量白灰>螢石粉>粉煤灰;相同耗氣量下,物料質量流率關系為白灰<螢石粉<粉煤灰.三者密度為螢石粉>白灰>粉煤灰,中位徑為白灰>螢石粉>粉煤灰,可知物料輸送質量流率相同時,密度較大粒徑較大,均會造成耗氣量增加;且粒徑越大,密度越大,對應的物料質量流率最高值反而越低.3種物料螢石粉與粉煤灰粒徑相當,白灰粒徑最大,約為粉煤灰中位徑的27倍;白灰松裝密度與粉煤灰相當,螢石粉振實密度幾乎為另外兩者的1倍,而白灰的輸送質量流率最小.
    研究范圍內螢石粉耗能最高,其次為灰,粉煤灰能耗最低.可見對類似螢石粉的物料,氣力輸送已屬能耗較高的輸送方式.圖5中輸送壓力螢石粉>白灰>粉煤灰,耗大小規律相同;螢石粉與白灰隨輸送耗氣量增加,輸送壓力降低,而粉煤灰則是隨耗氣量增加而升高.對照3種物料特性,雖然螢石粉振實密度僅為粉煤灰的2倍,但其輸送能耗與輸送壓力卻比粒徑是粉煤灰27倍的白灰還高,可知密度對能耗與輸送壓力的影響大于粒徑的影響.通過以上分析可知,物料輸送質量流率最高工況與能耗最低工況一致.3種物料的質量流率、能耗、輸送壓力隨耗氣量變化的規律相同.雖然粉煤灰、螢石粉與白灰均有輸送質量流率最高點,但螢石粉與白灰均有能耗的最低點,粉煤灰卻沒有.密度對能耗與輸送壓力的影響大于粒徑的影響;而物料質量流率則對粒徑大小更為敏感,粒徑越大物料質量流率越小.白灰主要是稀相輸送,質量流率隨耗氣量增大而降低.白灰輸送質量流率最高點對應耗氣量約為820m/h,螢石粉與粉煤灰輸送質量流率最高點耗氣量分別約為620和500m/t.
    水平氣力輸送中,管道內物料所受重力的作用方向與流動方向垂直,使顆粒保持懸浮的不是曳力,而是水平流動的氣流對顆粒產生的升力,而隨壓縮氣流在管道內不斷碰撞,氣流速度逐步增大,因此,管內物料流型也有所不同.3種物料在不同耗氣量(下,沿程壓力梯度的變化趨勢,是最低壓力梯度.前20m壓力梯度較大,處于啟動加速階段,20m后壓力梯度基本保持某一恒定數值,管道內物流處于充分發展階段.在管道起始段壓力梯度很高,隨著管線延伸迅速下降,直至降至某一恒定值.根據這一變化規律,可借鑒管道流的概念,將整個管道分為壓力梯度較高的起始段、壓力梯度較低且恒定的充分發展段及由起始段到充分發展段過渡的過渡段.可知幾種物料最低壓力梯度為:螢石粉1.2kPa/m,粉煤灰最低可達0.8kPa/m,白灰大于1.1kPa/m.隨耗氣量增加,粉煤灰輸送系統壓力梯度逐步升高,而螢石粉、白灰則呈先上升后下降的規律,且螢石粉變化幅度較大,白灰輸送壓力梯度變化較平緩.輸送不同物料,系統所需壓力梯度不同,密度與粒徑增大都會導致最低輸送壓力梯度升高.實驗研究了幾種典型粉料(粉煤灰、白灰、螢石粉)的物理特性及其輸送特性,考察了粉料密度與粒徑對輸送效果的影,由研究結果得到結論如下:
(1)物料密度對能耗與輸送壓力影響較大,物料輸送質量流率則對粒徑變化反應更為敏感.
(2)相同耗氣量下,輸送質量流率白灰<螢石粉<粉煤灰;輸送質量流率相同時,密度較大粒徑較大均會造成耗氣量的增加,且粒徑越大,密度越大,物料輸送質量流率最高值反而越低.
(3)根據壓力梯度沿管線的變化規律,可將整個管道分為起始段、過渡段與充分發展段3部分.
(4)粉煤灰壓球機、螢石粉壓球機、白灰壓球機最小輸送耗氣量依次約為200,300,800m/h.
(5)粉料輸送均有其最低壓力梯度,螢石粉大于1.2kPaJm,白灰大于1.1kPaJm,粉煤灰最低為0.8kPaJm.
(6)研究范圍內,白灰、螢石粉、粉煤灰輸送質量流率最高點耗氣量依次約為820,620,5001T1/h.

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