一种新型给药系统的设计.doc

一种新型给药系统的设计刘卫强，梁志成，纪芳(中蓝连海设计研究院，江苏 连云港222004) 摘要：以化工离心泵、多管路并联管路系统为基本组成部分，设计了一套多点加药系统，该系统的均质、低粘度液体加药量的波动范围可稳定在1%以内，对高粘度、含较多絮状液体或易结晶药剂的加药效果较高位槽、给药机等加药方式有较大改善。 关键词：选矿药剂；多管路并联；高位槽；给药机0 引言 在选矿过程中，多点多系统给药往往存在占地面积大、难以准确稳定给药等一系列难点。本设计针对上述难点设计出了一种单泵、多管路并联的新型给药系统。该系统与高位槽、给药机给药等给药方式比较，节省了高位槽、给药机等中间环节，无高差要求，占地面积小，节省投资，给药精确、稳定。此新型给药系统对均匀、稳定的溶液具有很好的适应性，如浓硫酸等；对含大量团絮状溶液或易结晶溶液适应性稍差，如高浓度脂肪酸溶液(10%以上)、含杂质较多的湿法磷酸等。高位槽、给药机等给药系统多为无压给药，当给入含大量团絮状溶液或易结晶溶液时，管道易被堵塞，与之相比，单泵、多管路并联给药系统为压力给药，对高浓度脂肪酸、含杂质较多的湿法磷酸等在给药稳定性、准确性等方面有较大程度的改善。与高位槽、给药机等给药系统相比，单泵、多管路并联给药的缺点为：采用自控系统自动调节给药量时，给药量调节相对滞后，达到设定给药量并稳定的自动调节时间约为20-30min。针对这种情况，为快速准确地达到需要的给药量，需采用人工干预加自控调节的调整方式，因此，此新型给药系统操作比较复杂。1 设计理论基础并联管路的设计原理：生活给水中，为了保证供水的可靠性，常常组成一种并联管路，如图1所示。它是自起始节点a分为几条管路，至下游某点b又汇成一条管段，这样两点间几条并联的管线，成为并联管路。图1 并联管路设计原理图在2、3及4的并联管路中，在节点a和b上分别安上测压管，每一测压管的自由表面稳定在一定的水位上。测压管a的压强水头大于测压管b的压强水头。这两支测压管的水头差，就代表了水流经过3条并联管路的比能损失。因为a和b是3条并联管路共同的节点，所以并联管路中各管段的比能损失是相同的，这是并联管路的特点。其关系为：hf=hf2=hf3=hf4=Q22L2/K22= Q23L3/K23= Q24L4/K24(1)管段1的流量为Q1，管段2、3和4的流量分别为Q2、Q3和Q4，节点a分出流量为q1，根据连续性方程得流量的关系式： Q2+Q3+Q4=Q3-q 1 (2) 整个管路系统的比能损失，等于管段1的比能损失，加上并联管路任一管段的比能损失，加上管段5的比能损失，即H=h1= Q21L1/K21+ Q23L3/K23+ Q25L5/K25 (3) 几条管路组成的并联管路的水头损失等于这些管路中任一单个管路的水头损失。因为并联管路各管段的流量并不相等，故采用合适的管路设计即可解决选矿厂多点、不等量加药的问题。2 设计方案及分析2.1多管路并联管路设计矿山多点给药系统设计解决方案：选矿给药系统中往往需要清晰了解各条给药管路的具体给药量，并达到读数清晰、方便给药量调节的使用功能。为达到此使用功能，单泵、多管路并联给药系统采用了每条管路均安装流量计和调节阀组的设计方案。管路中设计流速可根据药剂性质决定，高粘度或有危险液体取低流速，低粘度液体取适当的高流速。如浓硫酸给药管路中，支路中取流速0.3O.8m/s，主管路中取流速0.3O.5m/s。流量计设计测量范围为对应加药点流量的0.81.25倍，流量计允许压降设计为550kPa，对多絮状物、低温易结晶的溶液宜采用大口径、低允许压降的流量计。气动调节阀设计调节范围为对应给药量的0.81.25倍，允许压降0.51.0kg。由理论公式(1)可以看出，流量的平方与当量管长成反比，通过调节阀压降，即调节当量管长的方法可调节各支路管路中的药剂流量。流量计与气动调节阀采用联锁调节设计，即先由系统设定给出单点需要加药量，然后通过流量计流量调节气动调节阀开度来达到系统自动调节流量的效果。自控部分同时考虑手动模式调节气动调节阀开度的调节方式，通过手动干预可起到节省调节时间的作用。对易结晶溶液宜采用备用管路设计。具体管路设计流程见图2。图2 选厂多点给药系统管路方案图2.2 给药泵配置选型及建议 给药泵计算选择：给药泵采用1开1备的配置方案。给药泵总流量采用设计总流量的1.31.5倍，药剂泵计算方式与一般化工药剂泵计算形式相同。药剂泵出口安装压力表，若泵流量较所需流量大，造成憋泵现象时，可打开管路中回流管线上阀门泄压，保证泵出口压力稳定，达到稳定给药量，准确给药的目的。给药泵一般宜采用出口压力波动较小的离心泵和磁力离心泵等结构形式，鉴于容积泵一般压力较大，调节管路流量时，泵出口压力变化较大，且容易造成较大的升压，管路容易被打爆，故不建议采用。3 便用案例及结论 单泵、多管路并联给药系统中并联管路系统可采用平面并行设计，也可采用扇形、圆形设计，可低于给药平台布置，也可高于给药点布置，布置形式可根据给药形式、给药位置灵活多变，占地面积小，易于调节。此给药系统可完全解决高位槽、给药机等给药方式中脂肪酸类药剂多泡、易冒槽等问题。单泵、多管路并联给药系统最大的优点为可做到稳定，精准给药，且不用频繁启动给药泵。在云南某磷矿选矿厂给药系统的使用过程中，单泵、多管路并联给药系统在10个加药点给人浓硫酸时，各个点给药量波动均稳定在1%的范围内，如10个加药点中8个点设计管路正常加浓硫酸量为0.5 m3/h，2个点加药量为0.27m3/h，在调试过程中2个加浓硫酸量为0.27 m3/h的支路需关闭，采用8个支路给药，给入设定量为0.6m3/h，调试完成后，8个支路上的流量计读数基本稳定在0.598-0.602 m3/h。在给入脂肪酸类药剂时(脂肪酸类药剂在较高浓度时，含较大量的絮状物)，8根脂肪酸给药支路设计正常流量均为1.7 m3/h，当设定给药量为2.0 m3/h时，调试稳定后，8个支路流量计读数基本稳定在1.962.03 m3/h，鉴于此时脂肪酸类药剂给入量没能满足实际给药量需要，调试过程中，将脂肪酸溶液的配制质量分数由5%调整为10%，脂肪酸给药量均设定为1.6m3/h并调节稳定后，8个支路流量计读数基本稳定在1.53-1.67m3/h之间，质量分数为10%的脂肪酸类药剂的给药波动范围基本稳定在5%以内，达到了选矿给药精度的要求。对高杂质湿法磷酸类药剂的给药，因低温