散装水泥码头装卸工艺设计

1、散装水泥码头装卸工艺设计周恒祥(中交第一航务工程勘察设计院, 天津300222)摘要: 通过工程设计实例, 介绍散装水泥输送工艺方式, 阐述气送装置中贮气罐必须提供的压力和系统的经济指标计算,以及在工程中实用的处理方法。关键词: 水泥码头; 工艺方式; 气力输送; 设计计算文章编号: 100429592 (2004) 0220009203中图分类号: u 693. 3; u 656. 139文献标识码: b概述近年来, 在我国港口散装水泥装卸运输中, 气 力、机械联合输送装置得到了广泛的应用。气力输送是利用气流能量在管道中输送粉粒状物料的一种方法。在气力输送管道中, 混合介质是空 气和粉粒物料

2、, 属于气体和固体两相流。所以气力输送主要根据两相流理论而进行设计和应用的。 它在 我国诸多部门的塑料颗料、水泥、粮谷、面粉、矿砂、 粉煤灰、型砂等散装物料的装卸输送中被广泛采用。下面通过一个散装水泥出口码头工艺设计实 例, 说明气力输送装置工艺设计计算方法和工程中 的处理方法。该出口散装水泥码头, 是在旧杂货泊位的基础上进行改造。年设计通过能力为 80 万 t, 远期为 120万 t。 相应建设散装水泥筒仓、装卸及输送设备、压 缩空气系统、供电照明、控制、给排水、消防、通信、铁路、采暖通风、环保和生产辅建等设施。 散装水泥的装卸工艺, 主要包括卸火车入仓和出仓装船 2 个工 艺流程, 由于筒

3、仓建于码头后方, 码头前方兼作杂 货, 如果单纯使用气力输送能耗过大, 经经济分析和多方案比较, 采用了气力和机械联合输送方式。u 60w 型气卸卧式粉状货物车分为上卸式和下卸式, 本码头选用上卸式车型。上出料方式可减少输 料管弯头个数。 卸料时压缩空气经底部气室进入罐 内, 使物料呈流态。 在压差作用下, 料通过卸料管输送到储存仓内。一般卸 1 罐料 (59 t) 需 30 m in 左右。1图 1 工艺流程图2. 2. 3空压站散装水泥由罐车卸料进仓, 采用气力输送方式。 用气量单仓为 35 m 3 m in , 工作压力为 0. 32 m p a。为此设置空压站 1 座。 内设 l 5.

4、 52404 无油空气压 缩机 7 台套 (其中 1 台备用) , 包括所配带的储气罐、控制柜、干燥器、后冷却器等附机。 并设有 1 套冷却 水系统。2. 2. 4卸车线靠近水泥筒仓设置 2 股铁路卸车线, 并列布置6 个车位, 采用机车牵引重车对位, 一次推进 6 节罐 车进入作业线。 线上设卸料点 10 处, 供风点 10 处。重车对好车位后, 连结风管和卸料管接头, 密封后向罐内充风, 使罐内物料流态化, 待罐内压力达到 0. 2m p a 时, 直接打开碟阀, 将料压入水泥筒仓内。2. 2. 5输料管 输灰管采用钢管和橡胶软管。输灰钢管 (外径×工艺流程和主要设 (备) 施配

5、置22. 1工艺流程散装水泥码头装卸工艺流程如图 1 所示。2. 2卸车入仓和储存系统2. 2. 1散装水泥进港卸料及装仓储存水泥由铁路u 60w 型卧式散装水泥罐车运输到 港。 入港后通过轨道衡进行计量。 罐车进入卸车线对位后再利用空压站内气源将料输送到水泥仓内。2. 2. 2铁路 u 60w 型罐车收稿日期: 2002212228壁厚) 为 159 mm ×5. 5 mm 。弯管采用球墨铸铁管,或在弯管外侧壁连续地焊上加强钢管。 采用全封闭 式气力管道输送, 输送方式简捷, 维修工作量少。2. 2. 6 水泥筒仓筒仓内径为 18 m , 全高 33. 5 m , 单仓水泥容量 为

6、 8 000 t。共 6 个仓。选用德国 iba u 中心锥底型筒仓, 钢筋混凝土结构。其特点为排空率高、剩料少、耗能少。仓顶设布料器 1 个, 以使料均匀落入仓内。仓顶 设有收尘器、安全阀 (呼吸阀)、料位计、料满指示器、料位探孔和人孔; 周围设安全栏杆。环行仓底在径向和圆周方向布置有b 500 和 b 200 开式空气斜槽。每 个筒仓底部设 8 个出料口, 出料口分成 2 级。按一定的时间间隔交替顺序出料。 仓外每个出料口配有充 气式螺旋闸, 气动开关阀和电动流量控制阀各 1 个,以及 1 条 b 400 闭式空气斜槽。2. 3 出仓装船系统2. 3. 1 水泥出仓装船出仓卸料时, 仓外的

7、风机工作, 通过仓底内开式 空气斜槽使仓内水泥呈流态, 流量控制闸阀循环开关配合沿锥体流下的动作, 使水泥顺畅地自仓内流 出, 分别流入设在仓底外的 8 条闭式空气斜槽, 再汇 入仓式集料斗到达仓底皮带机, 按照图 1 所示的工 艺流程装船。2. 3. 2 空气输送斜槽斜槽是广泛应用于输送干燥粉状物料的气力输 送设备。 由普通薄钢板制成的槽子与其它附件用螺 栓连结而成。 上、下壳体之间夹有透气层, 透气层上 面为料室, 下面为气室, 当具有一定压力的气体吹入 气室后 ( 通常用通风机作为风源) , 经透气层使物料流态化, 流态物料在槽内向倾斜的一端流动。 斜槽主要构件透气层, 设计选用柔性厚型

8、板式合成纤维物。它具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、吸湿性 低、重量轻、表面平整、使用寿命长等优点。斜槽的主体部分无转动部件、结构简单、密封性好、无噪音、输送能力大、耗电少、容易改变输送方 向、易于维护、并能多点喂料多点卸料。2. 3. 3斗提机和皮带机 斗提机和皮带机属于散装货物通用的输送设备。由于散装水泥易飞扬而污染环境, 输送机械均设置机械密封罩, 各机械转接点封闭在廊道内, 并设置 溜槽和除尘设备。2. 3. 4 装船机装船机具有整机移动性。 机上设有单臂架式皮带机, 该皮带机可以伸缩、俯仰。 机上设有除尘装置和装一般散货船和专用水泥船 2 种不同型式的溜 筒。本机机构和结构较双臂架装船机简

9、单、整机重量轻、造价低。 根据皮带秤计量的数据, 可对筒仓的出料量进行控制和管理。贮气罐压力和系统经济指标计算33. 1设计资料1) 水泥的物理性能参数: 平均粒度 d av = 80 m ,密度 s = 1 200 k gm 3 , 附加压损系数 z = 0. 07。2 ) 空气的参 数: 环 境 气 温 ta = 20, 密 度 =1. 2 k g m 3 , 动力粘度 = 18. 3×10- 6 p a ·s, 气体比 热容 c = 287 j (k g ·k )。3. 2基本数据1) 输送产量 qc: 每次装料 59 t, 要求 30 m in 送 完,

10、qc = 118 th;2) 管道当量长度: l e = 116. 5 m ;3) 输送风速: u a = 24. 64 m s;4) 输料管中空气平均密度: = 3 k g m 3;5) 耗气质量流量:qm = 4 700 k gh;耗气体积流量 q = 1 567 m 3h;v6) 混合比:m = qc qm = 118 0004 700= 25. 11;7) 悬浮速度: 水泥系粉料, 用斯托克斯公式:u 0 = d 2av (s -)() g 18 = 0. 228 m s;8) 料群的悬浮速度:u n = u 0 (1- v 0 ) ,式中, u 0 为单颗粒的自由沉降速度; u n

11、为颗粒群的 悬浮速度; 为实验指数, 由粒子绕流雷诺数 r e =d av (u a -0.9 u a ) =32.31, 查实验指数 与颗料绕流雷诺数关系得 3. 6;v 0 为体积分数,v 0 = m s = 25. 11×31 200= 6. 3% 。经计算, u n = 0. 18 m s。9) 固体速度比 : 近似按均匀水平管, 且为斯托 克斯阻力区, 并取为 = m , 则有1+ 2z u n u a (gd ) - 1 - 1= m =z n a (gd ) - 1u u将已知各参数代入式中得: = 0. 91。3. 3系统的压损计算1) 输料管中摩擦、加速及局部压损:

12、依 p d 1 = p ek。p d 1 为 l 管长上的压损 (n m 2 ) (近似计算) ;k 为随阻力区变化的指数;k = 2. 32;绝对压力 p e = 1. 02×105 p a;p d 1 = 2. 37×105 p a。按另外一种近似算法, p d 1 = 2. 43×105 p a , 故取p d 1 = 2. 43×105 p a。2) 悬浮压损 p d f :p d f = g m l eu n u s = 0. 007×105 p a;3) 提升压损 (提升高度 h = 35 m ) :非常接近, 说明发送器结构及连结

13、管道的技术性能基本上是合理的。4除尘系统本工程除工艺设备采取密闭措施外, 在仓顶、仓底及皮带机转接落差处, 均设置了密闭罩和干式独立除尘系统, 采用了除尘效果较好的布袋式除尘器。 除尘系统与工艺系统连锁, 即工艺设备启动前, 除尘系统先启动 5 m in; 工艺设备停机 5 m in 后, 除尘系 统再停机。 该系统为中控室和就地控制 2 种方式。p d t = g m h = 0. 259×105 p a;4) 输料管全部损失:p d = p d 1 + p d f + p d t = 2. 696×105 p a。5) 发送料管出口料管中的压力:绝对压力 p n = p

14、 d + p e = 3. 716×105 p a;6) 发送器压损 p f :p f = 0. 2p d = 0. 539×105 p a;7) 系统的总压损:p d s = p d + p f = 3. 235×105 p a。3. 4贮气罐必须提供的压力绝对压力 p a = p n + p f = 4. 26×105 p a, 表压力 p a = 3. 26×105 p a , 与实际运行中表压在 ( 2. 8 3. 3) ×105 p a 之间的数值符合较好。3. 5本装置系统的经济指标:1) 技术标准状态下的耗气量:qn =

15、 qm = 4 7001. 2= 3 917 m 3 h;2) 每吨气耗 q0:q0 = qn qc = 33. 19 m 3 t;3) 动力指数或 t·m 能耗 n 0:n 0 = qv p d s qcl = 0. 010 kw. h ( t. m )。 与有关资料介绍的 n 0 = 0. 008 kw ·h ( t ·m )控制本工程中设有中央控制室。 操作人员统一控制 输送、除尘及各类阀门等设备。按工艺要求完成流程 起、停, 进、出仓和筒仓库存管理等。56结语港口散装水泥装卸运输中采用气力2机械混合式输送方式, 具有工艺设备简单、维修工作量小、运行可靠性好

16、、直接装卸成本低等优点。克服了单纯气 力输送中存在的能耗大、管道磨损严重、生产率及输送距离有一定限制等缺点。 上述工程装卸系统技术较先进、经济合理, 对类似工程具有一定参考价值。 参考文献 李诗久, 周晓君. 气力输送理论与应用 m . 北京: 机械工业出版社, 1992.水泥厂工艺设计手册编写组. 水泥厂工艺设计 手 册12北京: 中国建筑工业出版社, 1976.m .3立窑水泥厂工艺设计手册编写组. 立窑水泥厂工艺设计手册m . 中国建筑工业出版社, 1976北 京 钢 铁 学 院 热 工、水 利 学 教 研 组. 气 力 输 送 装 置4m . 北京: 人民交通出版社, 1974.5余洲

17、生. 气力输送及其应用 m . 北京: 人民交通出版,1974.l oa d in g an d un loa d in g techn ique f or bulk cem en t d ockzho u h en g 2x ian g(fd ine3 , t ian j in 300222, ch ina )a bstra c t: t h e tech n iqu e fo r t ran spo r t in g b u lk cem en t is in t ro du ced in th is p ap e r th ro u gh ac tu a l ex am 2p le s o f p ro jec t de sign. t h e a t ten t io n is p a id to th e a ir2p re ssu re requ irem en t o f th e a ir rece ive r in a ir2d r ivent ran spo r t io n , th e cacu la t io n o f th e eco nom ica l in de