石灰石粉气力输送的探讨研究

鲁北大汉

关于石灰石粉气力输送的探讨研究

% Z6 P7 b' l/ M- m摘要 采用气力输送系统来输送脱硫剂(主要为石灰石粉)，已经随着电厂脱硫项目的建设，开始被采用，由于石灰石粉这种物料的特殊性，使石灰石粉气力输送系统的设计不同于电厂普遍采用的飞灰气力输送系统。本文通过几个实例，介绍了轻工行业及安装循环流化床锅炉电厂气力输送石灰石粉的一些经验，并据此提出了一些建议，供参考、讨论。
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) b+ u9 f- V. G0 i1 C9 ~关键词 气力输送 脱硫剂 石灰石粉 碳酸钙 氧化钙

$ V# R* U5 {% x; v! ~! h# s1 前言
随着人们环保意识的加强以及国家的环保政策，目前国内许多电厂都在上脱硫项目。脱硫目前采用的大多是湿法和干法脱硫两种工艺。在湿法、干法脱硫系统中，又有不少是采用气力输送技术来输送脱硫剂。从脱硫剂的种类来看，主体物料大致有石灰石粉和氢氧化钙，石灰石粉中又有碳酸钙、氧化钙等。从物料的形状来看，既有粉料，也有颗粒料，还有粉粒混合料等等。由于这些物料的特性不尽相同，因此在对它们实施气力输送时，能否充分掌握这些物料的有关特性，并针对性地采用与之相适应的气力输送工艺技术来实现稳定地输送就显得尤为重要。本文在此介绍几种经过电厂及其他行业运行成功的碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙等类似物料气力输送的方式，以供同行们商榷、指正。
2 概述
9 ?. l, j1 C% u" C2 B! C用以进行管道气力输送的气体一般而言无外乎空气、氮气、惰性气体等数种，但是当今各式各样的粉料、颗粒料以及它们的混合物种类却难以计数，其输送特性更是千变万化。故若要准确把握住气力输送的实质，除了要做大量的工业化规模气力输送试验，并将输送结果与以往的气力输送的业绩或试验进行针对的性的比照、分析，然后决定采用何种方式来输送之外，准确地了解各种气体的性质，特别是掌握名目繁多的被输送的粉料、颗粒料和粉粒料的特性就显得尤为重要。
8 T2 r' X4 }* v) _1 N3 q对于作为脱硫剂主要原料的石灰石来讲，其主要成分是碳酸钙(CaC03)，但是外购来的碳酸钙粉粒料和电厂自购石灰石再用破碎机、磨机加工成粉粒料的情况也不尽相同。另外碳酸钙输送特性(比如安息角、悬浮速度等等)受含水率的影响很大。所以不能把某一种型式的气力输送装置去盲目地输送各种具有不同物料特性的石灰石粉粒料。下面例举了三个气力输送石灰石粉(粒)料的实例，供参考。
+ j2 G, U. w; a# o8 b8 a5 ^8 C3 j) W+ N3 实例
1)上海联合利华牙膏有限公司
大家都知道碳酸钙粉是生产牙膏的主要原料，所以我们对该公司进行了调研，他们在碳酸钙粉输送方面有经验值得我们借鉴。上海联合利华牙膏有限公司所输送的主要是300目网上通过90％以上的碳酸钙粉，其堆积密度约为0．9—1．1t／m3(目前许多电厂将外购来的这种物料输送至料库中)。该公司采用仓泵系统输送碳酸钙粉，原先他们采用的是下引浓相仓泵。在实际运行中他们发现：每当雨天或者碳酸钙粉受潮使得含水率在～6％左右时，物料的流动性就很差；而当含水率≤3％时，下引式仓泵输送就比较顺畅了。为解决含水率升高时的堵管现象，1997年他们对输送系统进行了改造，将下引式仓泵改成了上引式流态化密相仓泵。自此之后，效果就明显改善许多，再也没有发生过堵管现象。根据承担此项目公司介绍：这是由于采用了上引式流态化密相仓泵后，经过干燥处理的压缩空气在仓泵底部与碳酸钙粉充分混合，在活化了物料之同时，也降低了物料中的水分。由此，今后电厂—，在输送碳酸钙粉料进入粉仓的环节中，需充分考虑碳酸钙粉所具有的强吸湿性，以及当地的气候条件。同时在输送时不要一味地提高固气比，经验表明：尽量使空气和物料充分混合，适当降低固气比对于稳定输送碳酸钙粉料是有利的。
  K) n8 o+ L$ v4 I/ m6 V4 _3 n此外，对于用于干法脱硫的氢氧化钙粉料，(堆积密度约为0．6t／m3，粒径约为300目95％网上通过，安息角约为的46°)，采用上引式流态化密相仓泵技术来将其输送至炉前仓内，输送效果也很理想。
2)江苏芬欧汇川纸业热电公司
该电厂为自备热电厂，安装丁两台奥地利进口的200t／hCFB锅炉。原设计是利用皮带输送机来输送石灰石粉柏石英砂(床料)，但系统运行不正常，经常发生故障并且难以维修。为彻底改变这种状况，他们决定利用气输送系统采替代机械输送系统。
2 v: w- v$ A  M% d2 {该电厂是外购石灰石和石英砂粉粒料成品，原料来源稳定(含水率≤重．5％)，其安息角较小(0—34°)，颗粒较为均匀(Φ—0．2mm)，但堆积密度较大(均为1．6t／m3)。输送距离为的米远、提升高度28米、90~弯头为6个。根据物料的这些特性和输送距离，他们考虑采用仓泵输送系统。但是采用何种形式的仓泵呢?他们进行了调研、分析及试验，在上引式仓泵、下引式仓泵及脉冲料栓密相气力输送中，最终选择厂—F行式密相仓泵气力输送技术，把石灰石和石英砂输送至设于炉前的
粉仓内。
其技术依据是：虽然这种石灰石和石英砂的含水率、安息角、粒度分布较为有利于气力输送，但是它们的堆积密度较大，远远大于电气除尘器收集下来的—飞灰的堆积密度(约为0．7t／m3)。我们知道飞灰的气力输送特性较好，它除了颗粒分布较为均匀、堆积密度适中、流动性很好之外，特别是它在热态工况下“贮气特性”颇佳，这也就是飞灰粉料的气力输送宽容度较广，无论采用稀相输送系统还是密相仓泵系统(上引式仓泵或是下行式仓泵)，甚至是脉冲料栓气力输送泵(短距离)都能够比较顺畅地输送的主要原因之所在。
如果采用以静压差能力为主动力的脉冲料栓密相气力输送，当输送距离比较远或者是提升高度很高的活(这种技术适合应用在输送距离较短的场合)，压缩空气便会穿透料栓亦即失去料栓效应，这会导致脉动的压缩空气在携带物料爬往过高的路程时物料浓度过高而引发堵管。而采用上引式流态化密相仓泵气力输送，因为物料重很不容易流态化，以至输送时间过长，为了减少输送时间就不得不增加输送压力，造成物料速度过快，管道、阀厂就极易被磨损，而且能耗大，所以这两种方式不宜输送高密度的石灰石和石英砂等物料。
而采用下引式浓相仓泵气力输送就不受堆积密度和输送距离的限制，加之又在物料出口配置了“文丘式环隙补气装置”，使得输送更为顺畅、和和谐。减少了压缩空气无效的耗量，因此节能效果颇为显著。正是由于空气和物料分布非常均匀，物料在管道内运动速度比过去传统的仓泵要低许多，大大降低了石灰石粉粒料在输送时对管道、出料阀以及进料阀的磨损程度。输送管道直管段采用的是4．5mm厚的20#碳钢管，管道弯头部分则是采用20#碳钢管外缘加装格栅背包弯头。改造至今，该电厂的石灰石和石英砂气力输送系统运行正常。
3)上海石化热电总厂
上海石化热电总厂安装有两台循环流化床锅炉(2×3lOt／h)。该厂的石灰石粉粒料也采用了气力输送系统，利用下引式仓泵采实施输送。
  U2 ?1 C1 i0 }5 S该厂是自行采购石灰石，经破碎机把石灰石破碎成粉粒料，粒径约为2．5mm左右，小的粒径则在50μm以下，而且颗粒分布的离散性较大，故被称为“石灰石粉粒料”。由于外购的石灰石块会遭雨淋，所以经过破碎后的石灰石粉粒料的堆积密度可达2t／m3。该系统输送水平距离约210米远、提升高度38米、90°弯头为8个。该系统投入运行后，基本正常。但发现输送时间较设计要长。造成这一现象的原因是物料过大的堆积密度(大于设计值)，使得物料中较重的部分在210m的水平管线上沉积下来，大部分压缩空气都往管道上部旁路了，底部的石灰石粉粒料只能靠管道上部的空气“蹭着前行”，由于沿路设有补气装置，因此基本未发生堵管现象，而只是增加了输送时间。
! T4 z2 ]7 E, r( g' m4 k7 J0 {) q$ z$ k根据该工程的实际运行情况，建议今后在设计类似系统时，首先应尽可能充分掌握物料的特性，同时在布置上应尽量避免过长的水平段，在管线布置允许的情况下，将水平管道每隔几十米进行一次提升，以扰动物料，避免因重力作用，使物料沉积在管道底部。
4）粤电云集团云浮嘉能环保公司
: a/ r# _# e! R- u/ E6 f) `, K该公司位于都杨镇三合村委会,占地面积41亩,总投资5600万元人民币,主要生产脱硫产品。脱硫剂生产基地位于云浮城区都杨镇西江岸边，既可以充分利用云浮市丰富的碳酸钙原料资源进行生产，又具有优越的水上运输条件。据悉，脱硫剂项目属广东实施“蓝天工程”计划项目，产品主要用于珠三角一带燃煤发电厂的脱硫装置，以减少二氧化碳排放、保护自然环境，具有广阔的市场和销售前景，能够赢得良好的经济效益、环境效益。对于石灰石粉输送系统采用低压输送+浓相仓泵气力输送（双套管技术）系统。
石灰石粉气力输送系统（交钥匙工程）
) H  y7 y7 \8 WA、一级输送系统（磨粉机大小旋风收集器出口至粉罐）
( C# y* i0 x" N, SB、二级输送系统（粉罐出口至码头装船、装车机）
$ V9 y! ^: k- C; H: m1 Q9 c一级输送：（低压连续输送）
0 f9 Q) G8 U8 {* S, D2 x系统出力≥24t/h ; 系统耗气量≤20m3/min ; 四台磨粉机下各设一台JSB低压连续输送泵;灰气比 10kg/kg ;输送压力58kpa; 设备全密封型，低压输送、三层锁气；
$ z1 d9 J  {5 p7 y( c库顶乏气排放浓度按国家标GB16297（1996）≤50mg/m3 ;四台磨粉机中任意一台磨粉机停运或检修，应保证其输送系统能正常运行。
二级输送：（双仓连续输送）
2 t( D- z' Z% I9 ?! c系统出力≥100t/h ; 系统耗气量≤43m3/min ;管道采用紊流双套管（实现自动防堵及排堵）；灰气比38kg/kg; 设备为全密封、容器符合国家压力容器标准，进料为全密封气动型、气动直联型；
1 d( i) [7 z5 ^3 N螺杆空压机压力0.45Mpa; 输送用空压机及配套干燥设备满足供出的压缩空气达到GB-T1327791规定的技术参数。
PLC全自动控制：
4 @7 u- Q0 a* D7 a- {用于全套粉磨机罐仓下输船系统的控制。系统采用3种方式：自动、就地手动、远方手动。
石灰石粉气力输送运行平稳，通过实际运行表明此系统能耗低、主要设备磨损小，维护量小，检修便利，深受好评。

4 结束语
8 S$ p) C: r- X; r% s7 b管道气力输送颗粒状物料或者输送粉状物料属于气固双相流技术范畴，由于它的复杂性和不确定性因素很多，目前各国均无法建立起完整的数学模型和完全量化的理论来对它进行精确的界定，而只能采用半定性、半定量的方法框范之。即采用把对物料特性和试验结果以及经验数据汇总、结合起来，并且加以研究与分析，从而最终确定管道气力输送工艺是目前最主要的技术手段之一。根据实际条件具体分析，是气力输送所必须遵循的技术导则。
石灰石粉的气力输送系统设计也不例外。希望借本文所介绍的实例，能够为更好地设计石灰石粉气力输送系统提供参考。

cshezhi

谢谢楼主的无私奉献！学习学习。

大提升机

文章写的好!
, p9 V1 K4 _8 |# @/ {! N1 s介绍的比较详细,显然是正规发表的论文.

zhourongh

很好哦，下来学学一下。

amylai

真的学到了一些，以前都不知道牙膏是用什么做的？呵呵。

sdymz

谢谢楼主的无私奉献

自学成才

感谢楼主分享资料。学习受教了！