關于英德仁科項目粉煤灰的氣力輸送與機械輸送的比較

摘要：長距離粉狀物料的氣力輸送相比機械輸送，有著非常多的優勢。本文通過英德仁科項目粉煤灰的長距離氣力輸送與機械輸送的比較，說明氣力輸送已日益成為長距離粉煤灰輸送的主要選擇。大型低耗DB型氣力輸送系統的成功選型投運，為解決我國長距離氣力輸送粉煤灰設備的全面國產化奠定了堅實基礎。該創新技術的應用，利于環境保護，為加速粉煤灰的綜合利用提供了可靠的國產設備。

關鍵詞：粉煤灰；氣力輸送；機械輸送

前言

英德市仁科資源綜合利用水泥有限公司2×5000t/d熟料水泥生產線一期項目為我院設計，粉煤灰是由輪船經河運至距廠區約1公里的碼頭緩沖倉，本項目原料配料及水泥配料所用粉煤灰來自碼頭粉煤灰緩沖倉，粉煤灰輸送距離較遠，最長輸送距離約為1000m（從碼頭緩沖倉至廠區原料磨車間旁粉煤灰庫），輸送能力較大。輸送能力150t/h。在綜合比較了氣力輸送和機械輸送方案后，我們選用了氣力輸送的方案。本文就氣力輸送方案和機械輸送方案進行概括比較。

1 機械輸送方案的說明

長距離粉狀物料的機械輸送一般采取空氣輸送斜槽或管式膠帶機的方式，由于本項目輸送距離較長，選用空氣斜槽輸送，勢必要增加多處轉運斗式提升機，及其配套的收塵系統。方案復雜，投資較大，故不予考慮。管式膠帶機輸送具有輸送量大、物料顆粒分布廣、可滿足復雜地形輸送等優點，廣泛應用于礦山、冶金、煤炭等行業。本項目粉煤灰機械輸送考慮管式膠帶機輸送方案。

1.1 機械輸送的工藝設計

本套機械輸送粉煤灰，容重為0.7~0.8t/m3，輸送量為150t/h，輸料起始點距水泥配料站車間旁邊的粉煤灰庫距離為550m，輸送高度為25m。考慮到管式膠帶機的轉彎半徑200m，廠區空間相對不足，系統采用三段輸送，需建兩個轉運站，每座轉運站處安裝袋收塵器，粉煤灰由膠帶提升機輸送入庫。若粉煤灰輸送到原料粉磨車間旁邊的粉煤灰庫，距離較遠(1000m)，用機械輸送投資比較大，所以建議使用散裝汽車運輸。輸送流程見圖1。

2 氣力輸送的說明

氣力輸送系統以壓縮氣體作為動力源對粉狀物料進行管道密封式輸送。氣力輸送不受氣候影響、不揚塵，利于環境保護；具有工藝布置靈活、結構簡單等特點，與機械輸送相比一次性投資小，輸送能耗與機械輸送相當，維護費用低，綜合效益好。水泥、生料、粉煤灰、礦渣粉、煤粉、硝石灰、干排電石渣粉、重鈣粉、生石灰粉和有機硅粉等粉粒狀物料均可通過管道進行氣力輸送。在建材、化工、礦業、電力等行業得到大量的應用。DB型氣力輸送系統的顯著特點是長距離(可>2000m)、高濃度（料氣比20～50kg/kg）、低能耗（可＜3.5kWh/t·km）、低速度（初速6～10m/s）。故本項目考慮DB型氣力輸送系統。

2.1 氣力輸送的設計及工作流程

2.1.1 發送器的結構設計

DB型氣力輸送裝置以壓縮氣體為動力源對粉狀物料進行管道輸送。以壓力容器作為發送器，結合差壓式發送器和推送式發送器的特點，氣體分上中下三路進入泵體流化和輸送，底部充氣裝置輸送物料。隨著輸送的進行，頂部氣體逐漸轉化為靜壓能壓送物料，中、底部氣體起到流化物料充分混合和輸送物料的作用，并逐漸轉化為動壓能。物料在管道中以集團流運動為主，輸送末期形成快速的沙丘狀移動。整個輸送過程呈梯形線變化。空氣壓縮機提供0.5MPa～0.7MPa氣源，經倉式發送器轉化為動壓能及靜壓能。結構如圖2所示。

2.1.2 氣力輸送的工藝設計

本套氣力輸送粉煤灰，容重為0.7~0.8t/m3，輸送量為150t/h，輸料起始點距水泥配料站側的粉煤灰庫距離為550m、距原料粉磨側的粉煤灰庫距離為1000m，輸送高度為25m。單條輸送管線彎頭數量為8個。

將粉煤灰由碼頭緩沖倉輸送至廠區的兩處粉煤灰儲庫中，每個倉底使用兩套氣力輸送泵，兩臺泵交換開停，保證連續送料，系統能力150t/h。如輸送至原料粉磨旁的粉煤灰庫，只需在輸料管線上安裝一臺粉體兩路閥即可，省時省事、節能環保、費用大大降低。輸送流程見圖3。

2.1.3 氣力輸送裝置工作流程

氣力輸送系統有自動運行、手動運行和中控運行等方式控制。以自動運行為例，當控制系統發出輸送信號，氣力輸送裝置排氣閥、進料閥打開，裝料開始，當達到設定重量時，排氣閥、進料閥自動關閉；延時5～8s，流化閥、輸送閥打開，輸送開始；當泵內輸送壓力低于設定壓力時，控制系統發出信號，排氣閥、流化閥關閉，輸送完成。

DB型氣力輸送裝置泵體上安裝稱重料位裝置，作用是可調整每次輸送量的大小，也是衡量每次輸送量多少的標準，同時可檢測泵內物料在輸送過程中重量變化情況，讓輸送過程中的每一個細節都可控制。

泵體上裝有壓力變送器，隨時檢測泵內輸送壓力變化情況。當泵內壓力高于設定壓力時，自動報警，系統停止輸送；當泵內壓力低于設定壓力時，控制系統默認輸送完成，停止輸送。

2.2 DB型氣力輸送裝置的特點

2.2.1 輸送距離遠

當輸送距離>500m時，管道必須進行變徑設計，這樣有利于降低物料的運動阻力，減少耗氣量，同時降低電耗和管道磨損。當量距離＞1500m時，通常需要在輸送管道上按一定間隔距離安裝若干只助動裝置，輸送用氣并不全部加入倉泵，加入倉泵的空氣只是起到將物料推進料管的作用，另外的空氣通過助動器直接進入管道，被輸送的物料在管道呈集團流或栓狀流，運動速度低、混合比高、輸送距離遠。DB型氣力輸送裝置目前最長輸送距離2000m，本套氣力輸送約1000m，因此不需要助動裝置。

2.2.2 輸送量大

DB型氣力輸送裝置的容積一般設計在6m3～30m3之間(中國倉式泵的標準中最大規格為10m3)，可滿足不同的輸送量需求。實際使用中根據現場工藝要求，還可以做到更大容積。泵體容積的大小是影響輸送量的重要因素之一，管徑的配置和壓縮空氣量的配比是更重要的因素，其次物料性質也是影響因素之一。DB型氣力輸送裝置目前單套最大輸送量為200t/h/臺。泵體容積大，輸送量大，工作次數少，因而故障率低，且工作特性好。

2.2.3 電耗指標先進

由于對氣力輸送的認識不足，通常都認為氣力輸送最大的缺點是耗氣量高。造成高消耗的因素諸多，①管道設計不合理，輸送管道經常堵塞；②輸送物料粒徑變化大，物料存氣性波動大；③泵體容積小，輸送頻率高，啟動和清空次數多，導致穩定輸送時間短。DB型倉式氣力輸送泵根據物料性質、輸送距離、輸送量等工藝參數進行針對性的單機和系統設計，如變徑設計、管式低阻型內部流態化裝置的設計、合理配置氣源參數，達到低風速、低耗氣量、高混合比，因此可大大降低輸送電耗。

2.2.4 管道磨損小

根據理論與多年實踐的總結，管道的磨損量（?駐?妝）與輸送速度（v）的關系為?駐?妝∞v2-4。為減少管道磨損，需對輸送管道采用分段變徑設計，變徑后的風速降低幅度與管徑幾何比的平方成正比，風速降低后，管道的磨損大幅度下降。DB型倉式氣力輸送泵初速4～6m/s，末速約18m/s，平均流速12m/s左右。

例如：河南天瑞集團粉煤灰氣力輸送系統，管道采用4次變徑，運行5年之久，累計輸送量超過60萬噸，平均磨損量累計0.7mm。由此可知，該管道的磨損較小。

3 氣力輸送與機械輸送的綜合比較

3.1 兩種輸送設備簡述

國內外用于粉體輸送系統的設備主要分2大類即氣力輸送和機械輸送。螺旋輸送機、皮帶輸送機、斗式提升機、刮板輸送機等均屬機械輸送。負壓抽吸輸送、高壓氣力輸送、空氣輸送斜槽等均屬氣力輸送。機械輸送設備一般由驅動裝置、牽引裝置、張緊裝置、料斗、機體組成。氣力輸送裝置一般由發送器、進料閥、排氣閥、自動控制部分及輸送管道組成。機械輸送設備比較適宜短距離，大輸送量機件局部磨損嚴重，維修工作量大。表1比較了針對具體的工藝要求氣力輸送和機械輸送的技術經濟指標比較。

3.2 針對本項目兩種輸送方式的說明

針對本廠粉煤灰輸送現場條件，包括穿過京廣鐵路線、廠區空間不滿足膠帶輸送機轉彎半徑等特點，做以下幾點說明：

3.2.1 本廠區使用三段管式膠帶輸送機，建兩座轉運站，用提升機入庫，安裝三臺收塵器。系統投資較高。且各轉運站處難以做到環保要求，無法避免冒灰現象。

在廣東封開華潤水泥有限公司投資的管式膠帶輸送機輸送粉煤灰，原設計傾角為7~8°，實際使用中，輸送出現倒流、磨損現象比較嚴重，即使將傾角該為4°仍滿足不了輸送要求。這主要與粉煤灰的特性有關(流動性好)，不是設備自身的問題。說明粉煤灰不適合管式膠帶輸送機輸送。

3.2.2 考慮到粉煤灰也要輸送到原料粉磨側的粉煤灰庫，使用氣力輸送非常簡單，管線安裝上粉體兩路閥即可，投資小，使用方便。

4 結束語

本文通過對英德仁科項目粉煤灰氣力輸送與機械輸送的比較，說明在長距離的粉狀物料輸送中，氣力輸送具有很大的優勢，它的突出特點是：工藝布置靈活、倉式泵結構簡單、幾乎無運動件、磨損小、維修工作量小、費用低；通過管道密閉輸送物料不受氣候影響、不揚塵、利于環境保護。壓送式可一點向多點卸料、倉式輸送可兼單泵及累積稱重、全自動運轉等優點。與機械輸送相比基建一次性投資小，綜合效益好，可廣泛推廣應用。