2014年水泥气力输送系统的设计选型.docx

新型水泥气力输送系统的设计及应用 部聪令 邱化慧 王加永 山东省汇丰机械集团总公司 章丘 250200 摘要本文介绍了新型水泥气力输送系统的设计及应用技术采用耐磨低转速旋转供料器罗茨鼓风机分路阀等关键设备配置而成解决了水泥成品输送投资大能耗高占地多等难题达到了水泥可靠输送的预期目的是一种新型的水泥气力输送方式 关键词新型气力输送 旋转供料器 罗茨鼓风机 分路阀 典型工程 应用效果 0 前言 水泥在生产过程中水泥成品的输送是较关键的一个环节配置合理可起到通畅物流提高效率减少污染节能降耗的目的 目前出磨水泥一般采用以下几种方式进入水泥库 1斗式提升机方式如图1所示 斗式提升机的优点是结构简单紧凑横断面外形尺寸小可显著节省占地面积提升高度较大其缺点是对过载较敏感料斗和牵引构件易磨损输送物料种类受到限制密封性差易污染环境适合料仓与磨机距离近的情况 图1 2空气斜槽加斗式提升机方式如图2所示 图2 空气输送斜槽主要由上下壳体与中间多孔板透气层等部分组成上下壳体与透气层用螺栓连接形成上下两矩形腔体压缩空气从下部进入腔体后由于输送斜槽有一定的斜度粉料在重力作用下便在槽内沿着斜度向下流动输送 空气输送斜槽的优点构造简单无运动部件设备磨损小制造维修方便质量小设备费用低可以多点加料多点卸料布置灵活其缺点是输送斜槽对被输送物料要求高含湿量高易成团结块的物料有粘性的物料易堵塞孔的物料均不宜使用物料输送必须具备一定的高差根据物料性质及流动性好坏要有一定的倾斜度不能作水平布置适用磨机与料仓有一定距离的情况 3气力输送方式气力输送是用空气作为动力源在管道中搬运物料的一种输送方式主要由气源供料装置管路除尘分离装置电气控制等五部分组成如图3所示其中气力输送方式以其线路布置灵活受空间限制少干净环保无粉尘泄漏辅助件少不受环境影响保持水泥品质等优点受到广泛的应用 图3 1 水泥气力输送的几种方式 1螺旋泵富乐泵方式 此方式的基本配置为气体压缩机螺旋泵管道换向阀控制系统基本配置如图4所示 这种螺旋泵为变螺距其结构特点是物料进口处螺距最大随着物料前进的方向螺距逐渐减小这样可防止压缩空气通过螺旋供料器外漏物料的压紧程度可由重力式阀门调节压缩空气由喷咀进入混合室将由螺旋推入混合室的物料吹散加速混合形成两相流均匀地进入输料管 图4 2气力提升泵输送方式 气力提升泵是一种垂直提升用的气力输送设备输送工艺如图5所示它可以代替提升机在提升高度超过30m时适用较为经济提升泵以罗茨鼓风机为气源但提升泵高度高需要有足够高的安装空间采用文氏管射流喷嘴技术在喷嘴周围产生负压将水泥吸入管道中因此压损较高 3仓泵输送方式 仓泵输送是将被输送物料充到罐内然后密闭送入压缩空气使空气与物料一道压送到受料仓达到输送目的仓泵输送类型很多一般具有以下特点适用于长距离大输送量输送结构坚固密封性能好适用在高压下运转噪音较低输送过程混合比是变化的其平均混合比由仓泵容积输送管长度布置情况及物料性能等确定不可人为任意选定单容积式只能间歇工作双容积式可以交替工作达到连续供料如图6所示 图5 图6 2 低压新型气力输送方式的方案设计及特点 该新型气力输送方式采用气力输送工作原理在供料型式上有所突破 1气源设备根据输送距离的长短及压损的大小采用罗茨鼓风机 2供料装置采用简单的旋转供料器方式转速低1040rpm磨损小可实现水泥成品的连续 输送 3由于水泥存在较大的磨损性因此进料阀采用耐磨技术 4旋转供料器的结构特点是阀体与转子之间存在很小的间隙为避免间隙回风带来的影响配置上采用耐磨供料器双级串联方式有效地减少回风降低磨损并可实现在高压力下顺利供料并输送的目的 新型气力输送具体工程应用方案设计如下 以某水泥厂新建出料水泥输送线为例具体设计方案作如下介绍 技术要求输送物料水泥输送量3040吨/小时输送距离水平90米垂直35米料仓6个弯头23个 出磨水泥正压气力输送系统其工艺流程简图如图7所示 图7 设计依据根据水泥厂提供的相关参数依据气力输送设计原理风量压损管径计算确定如下 1风量计算 Q计ssBGm(m3/h)4000013.51.22469.13 m3/h41.15 m3/min 式中 GS物料输送量/h B 常温下空气密度/ m3 ms 混合比 为了保证系统能正常工作达到预定的输送量取储备系数1.11.2 Q风=1.2Q计1.22469.132962.96m3/h49.38 m3/min 2压损计算 P风=P损1.2 kPa P损指气和物料在输送过程中经过水平垂直管道弯头各种输送装置后压力的损失总和其中包括这几个方面的压损 P1输送管道摩擦压力损失P1=(1+Kms)22BBBLD+() P2弯管的压力损失22(1)2BWWsPnKm=+B P3给料装置的压力损失23()2BsBPCm=+ P4输送物料的加速压力损失压送2242BsBPm= P5使物料悬浮的压力损失5tsBsPmglCos= P6物料提升的压力损失hgmPBsSB=6 P7集料器分离器的压力损失即 P损P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7 根据以上公式将有关参数数据代入计算得出P损58 kPa 因此P风=1.2P损1.27869.6 kPa 根据章鼓风机样本参照所计算出压力流量选择RRF-240型罗茨鼓风机 72.7810emQPP=72.782962.9669600100.70.8102.37kW 3功率计算 43600sBsBGDm=440000360013.51.2220.199m=199mm取D=200mm 4管径确定管道内径按下式计算 5供料器选定根据公式理论输送量实际输送量物料堆积密度叶轮填充系数得出 理论输送量401.20.747.6m3/h 根据气力输送产品样本参照所计算出的理论输送量选择AGR600型耐磨旋转供料器 因此对现场设备的布置情况经认真详细计算风机压力流量都留出1020的储备量按水泥最大输送量40吨/小时水泥堆积比重1.11.3 t/m3填充率按70来算根据上述计算结果确定选用以下参数和选型风机为RRF-240型罗茨鼓风机升压78.4kPa流量52.8 m3/min功率110kW供料装置为AGR600型双级串联式耐磨型旋转供料器排出量50 m3/h匹配电动机功率2.2kW管道直径为DN200mm由此看出无论在主机设备的选型还是设计参数的选择上都进行了最优化设计既保证本系统3040t/h水泥的输送产量又使整套装置的功耗降到最低水泥的输送速度控制在1823m/s管道及弯头部分采用耐磨措施以保证整套装置的正常可靠稳定运行配置图如图8 图8 从以上配置可以看出其技术特点系统设备配置简单结构紧凑占地面积最小管路布置灵活 3 几种输送方式对比以上述具体工程为例 由下表可得到几种输送方式的优缺点对比情况 表 输送方式对比 方式故障率 配 置 总 功 率 造 价 寿 命 占地面积 故障率 螺旋泵高 提升泵 仓泵 新型旋转阀 空气压缩机螺旋泵分路阀 罗茨鼓风机提升泵空气斜槽 空气压缩机仓泵分路阀 罗茨鼓风机旋转供料器分路阀 190 108 210 112 98 105 110 60 短 长 长 长 较多 多 较多 少 较高 低 高 低 1由空气压缩机和仓式泵等组成的高压气力输送方式其仓泵结构可使水泥充分流态化易于输送系统输送压力高间歇输送磨损性中等适用于长距离输送但这种输送方式常要专门配置空压站且仓泵本身配置许多控制阀门环境要求高控制仪表要求用洁净空气必须配备干燥机油水分离器等相关设备因此一次性投资较大运行成本较高另外设备整体高度高控制阀门多维修量大维护不便 2由压缩机和螺旋泵等组成的输送方式它的工作原理是用高速旋转的螺旋叶片将物料推向出料混合室螺旋转子的高速同时避免高压气体回流到进料口而阻碍物料输送这种方式可实现连续输送物料结构紧凑一次投资相对仓泵输送低一些运行成本适中但螺旋泵输送距离较短系统内机械运动部件较多转速高对螺旋转子及螺旋体磨损严重因此更换频繁同时螺旋泵本身占地空间大功耗方面相对其他供料装置都高且检修频繁泵内气体密封困难 3由罗茨鼓风机和气力提升泵等组成的输送方式气力提升泵设备结构简单操作方便可靠 无粉尘磨损小但风机压损高设备占地面积大空间受限水平输送距离长时无法实现输送或必需与其他设备配套使用 4由罗茨鼓风机和旋转阀等组成的新型气力输送方式旋转供料器的工作原理是带有数个叶片的转子在圆筒形的机壳内旋转从上部进料口靠自重落入的物料充塞在叶片间的空格内随叶片的旋转到下部而卸出这种设备转速极低磨损很小且操作检查维修方便功率最小系统内气流速度相对较低管道磨损相对较小系统运行安全可靠稳定故障率低比较螺旋泵输送和仓泵密相输送对出磨水泥气力输送系统其主要设备为气源供料装置阀门等设备成本都要低因此整套系统一次性投资最低且运行成本最低机械运动部件相对较少检修相对简单且此种新型气力输送系统可采用PLC可编程控制实现手动或自动控制即可接入DCS系统也可现场控制确保系统可靠稳定输送换库和系统出现故障时的自动控制联锁报警和显示 4 新型旋转阀气力输送系统的应用效果 此种配置形式的气力输送系统在多家水泥厂用于出磨水泥正压气力输送自投入适用一次性调试成功运行之后应用效果良好未出现维修及故障相对其他机械输送方式和高压气力输送方式新型旋转阀气力输送系统成本投资要低结构配置简单灵活使用检修方便是一种值得推广的新型气力输送技术 参 考 文 献 1 周乃如朱凤德. 气力输送原理与设计计算. 河南科学技术出版社1982 2 陈志希陈厚通许向明等. 粉粒体气力输送设计手册. 全国化工粉体工程设计技术中心站2001 3 运输机械设计选用手册编辑委员会. 运输机械设计选用手册. 化学工业出版社1999 4 彭宝利. 水泥生产工艺流程及设备参考图册. 武汉工业大学出版社1998 5 水泥厂工艺设计手册编写组. 水泥厂工艺设计手册. 中国建筑工业出版社1980 6 孙一坚. 简明通风设计手册. 中国建筑工业出版社1997 DESIGN APPLICATION OF NEW TYPE PNEUMATIC CONVEYING SYSTEM OF THE CEMENT Bu Congling Qiu Huahui Wang Jiayong Abstract: This paper introduced the design and application technic of new type pneumatic conveying system of the cement, which adopted wearable and low rotate speed rotary feeder, Roots blower, shunt valve etc, and solved the difficult problem of big investment, high energy consume, more occupy ground etc in the cement industry, and can transport cement reliably, is a new type pneumatic conveying