氣力輸送系統在干法乙炔生產中的應用

鄒成磊

(安徽華塑股份有限公司,安徽 滁州 233290)

干法乙炔工藝具有水消耗量低、電石渣綜合利用成本低等特點，在氯堿行業向節能減排、循環經濟方向發展的大背景下，其發展日益得到人們的重視。國家環保部發布的《清潔生產標準 氯堿行業(聚氯乙烯)》中，將干法乙炔工藝列入清潔生產一級標準，這必將進一步推動該技術的工業化進程，使其逐步成為乙炔發生技術的主流工藝。在實際運行中，進入發生器的電石需要破碎至粒徑5 mm以下，因電石破碎生產工藝中使用的破碎機及轉運設備多，故障點及檢修頻次也隨之增加。安徽華塑股份有限公司(以下簡稱華塑公司)通過合理優化電石破碎和乙炔發生的設備布局，大大減少了干法乙炔裝置配套的電石破碎及電石輸送設備，達到了節能環保、減少設備維護和維修的目的。華塑公司電石破碎與乙炔發生裝置布置相對集中，將破碎后的粉料電石輸送至乙炔發生裝置，需要克服40 m的垂直輸送距離、約90 m的水平輸送距離，故該工藝選擇了氣力輸送系統來完成粉料電石的輸送。該氣力輸送系統自2012年12月投產，經過近4年的調試、改造，目前運行安全、穩定。

1 氣力輸送工藝介紹

氣力輸送是利用氣流的能量，在密閉管道內沿氣流方向輸送顆粒狀物料，是流態化技術的一種具體應用。氣力輸送的主要特點是輸送量大、輸送距離長、輸送速度較快；能在一處裝料，然后在多處卸料；設備簡單，管道布置靈活，占地面積小，可充分利用空間，設備的投資和維修費用少，操作方便；可進行水平的、垂直的或傾斜方向的輸送；整個輸送過程完全密閉，不產生揚塵，現場環境干凈、整潔，整個系統易于實現程序自動化和集中控制。

該套電石氣力輸送工藝系統以氮氣作為承載介質，借助于壓縮機使氮氣具有一定能量形成氮氣流，額定工作壓力為0.35 MPa。系統運轉時，輸送倉泵內的電石粉體經氮氣流化，通過旋轉供料器與壓縮氮氣混合后，沿管路輸送至電石接收倉，在電石接收倉內氮氣與電石分離，氮氣通過倉頂一級除塵器、二級除塵器、過濾器除塵后返回壓縮機入口緩沖罐回收循環使用。

該套氣力輸送系統由輸送系統和氮氣回收系統兩個部分組成。

輸送系統是指從細粉緩沖料倉到接收倉出口插板閥，氮氣回收利用系統是指氮氣從細粉接收倉頂返回壓縮機進口緩沖罐，輸送距離為130 m(水平距離90 m，垂直距離40 m)。

氮氣回收系統包括除塵設備、氮氣壓縮機、儲氣設備等。當輸送系統工作時，壓縮氮氣在接收倉上方膨脹后通過倉頂一級除塵器過濾后排入回氣管，經過二級除塵器進一步除塵后進入壓縮機前級儲氣罐，緩沖后進入壓縮機增壓，增壓后的壓縮氮氣進入儲氣罐供氣力輸送泵使用。為防止外界的空氣進入氮氣循環系統，要保證壓縮機入口的壓力為微正壓(約1～3 kPa)。系統于壓縮機入口設自動補氮、排氮裝置組件。為壓縮機設置開車和自動調節回路，細粉緩沖倉和接收倉均設置補氮裝置組件。

2 氣力輸送系統主要設備

2.1 輸送倉泵

輸送倉泵包括入口圓頂閥、排氣圓頂閥、出口圓頂閥、進料泵體、旋轉給料機、氣控盤組件及配氣管路，接收來自細粉緩沖倉的電石粉，在輸送氣加壓下，實現連續、自動輸送。輸送倉泵在氣力輸送系統中主要用于電石的輸送，是最主要的設備，利用DCS全自動控制整個輸送過程。氣力輸送系統輸送過程分為4個階段。

(1)進料階段。 發送罐投入運行后排氣閥打開、進料閥打開，物料自由落入泵體內，當料位計發出料滿信號或達到設定時間時，進料閥自動關閉。 在這一過程中，料位計控制為主控，進料時間控制為備用操作。只要達到料位到或進料時間，都將自動關閉進料閥和排氣閥。

(2)流化加壓階段。 發送罐流化氣閥打開，壓縮空氣從泵體底部的汽化室進入，在物料被充分流化的同時，泵內的氣壓也逐漸上升。

(3)輸送階段。 當泵內壓力達到一定值時，壓力傳感器發出開泵信號，出料閥自動開啟，物料進入輸送管道，由于輸送氣閥早已打開，輸送開始，泵內物料逐漸減少。此過程中物料始終處于邊流化邊輸送的狀態。

(4)吹掃階段。 當泵內物料輸送完畢，倉泵內的壓力下降到等于或接近管道阻力降時，流化氣閥和吹堵閥關閉，延時幾秒后關閉出料閥。系統進入吹掃階段，吹掃時間在DCS操作員站上設定，達到吹掃時間后，一個輸送循環過程結束。

2.2 電石接收料倉

電石接收料倉接收來自輸送系統的電石，設置連續料位計及料位開關、溫度變送器、壓力變送器等附件，用于監控接收倉內物料的料位、溫度及壓力情況。電石接收料倉倉頂設置自動排空及補氮裝置，當倉內壓力超過工作壓力上限時，倉頂自動排空打開；當倉內壓力低于工作壓力下限時，自動補氮系統打開，向倉內補充氮氣，確保電石接收倉的安全運行。

2.3 除塵裝置

氣力輸送系統設置兩級除塵，一級除塵器設置在電石接收料倉的倉頂，二級除塵器設置在地面，用于過濾回收氮氣中的電石粉塵，過濾后的氮氣進入回收系統。一級除塵器清除的電石粉塵直接落入電石接收料倉；二級除塵器清除的電石粉塵落入底部料斗，底部設手動插板閥和星形卸灰閥。

3 存在的問題及處理方法

氣力輸送系統廣泛應用于建筑材料、電力、化學、冶金、采礦、鑄造等行業，但是在電石物料的輸送上，華塑公司是第一次使用，無其他公司運行經驗可以借鑒，只能通過在使用中對出現的問題進行不斷優化和改善，使輸送系統安全穩定運行。該套氣力輸送系統從開車運行至今出現過以下問題。

3.1 輸送管道堵塞問題

氣力輸送系統運行初期，輸送管道經常堵管。通過優化輸送參數，合理設置旋轉給料機的給料頻率、給料速度以及給料頻率的上限，調整輸送過程中的氣固比，并在容易堵管的位置增加吹堵裝置，保證了輸送系統的平穩運行。

3.2 管道、管件磨損嚴重

由于電石在管道中高速流動，輸送管道、管件磨損嚴重，檢修維護頻次高。原設計采用耐磨的內襯陶瓷管道及管件，經過運行檢驗，此種管道在本系統中使用周期短，大約運行2周就會使彎頭及變徑等管道組件磨穿，致使電石泄漏至環境中。為此，經過近兩年的摸索、嘗試，使用耐磨合金鋼材質的管道及管件，并做成可拆卸式，替換原設計的內襯陶瓷管道、管件，目前彎頭、變徑等易磨損的管件至少可使用1年，有效地保證了該系統的運行效率，降低了檢修頻次。

3.3 倉頂切換閥的選用問題

電石接收料倉倉頂切換閥磨損嚴重，檢修頻次高。此閥門用于電石接收料倉之間的切換，由于電石物料流速高，磨蝕性強，切換閥閥體磨損快，經常出現穿孔現象，造成電石粉塵泄漏，運行20～30天就需要檢修或更換一次閥門。華塑公司結合物料性質、管道材質的選用及備件成本投入等情況綜合考慮，將此切換閥更換為2個氣動插板閥和1個耐磨合金鋼三通的組合形式，使檢修頻次延長至1年以上。

4 結語

通過近4年的調試運行及改進，華塑公司氣力輸送系統已經成功應用于干法乙炔生產中粉料電石的輸送，達到了合理優化電石破碎和乙炔發生設備布局、減少干法乙炔裝置配套電石破碎及電石輸送設備、減少設備維護和維修的目的，同時有效地改善了生產現場的工作環境。電石粉料氣力輸送系統的成功運行，為干法乙炔配套的電石破碎及輸送裝置的工藝設計提供了思路和經驗。