烧结除尘灰气力输送系统的组成

2013-08-09

烧结除尘灰气力输送系统的组成

 

1 前言

 

钢铁企业对于生产过程中产生的粉尘的输送,一般有机械输送、气力输送和水力输送三种方式。以往,烧结厂对其工艺除尘灰的输送大多采用机械输送中的埋刮板输送方式,这种方式设计工艺简单、技术要求及运营成本较低,但是在送达位置和线路布置等方受到限制,并且易产生二次扬尘。气力输送尽管其运营费用较高,但在技术上比较先进,而且在社会、环保等综合效益方面有较大的优势,因此它在烧结除尘灰输送系统设计中将会越来越多地被采用。气力输送系统的设计和制造的要求较高,在设计计算时需要注意选择适当的风速、输气量和质量混合比等参数。气力输送又分为稀相输送和密相输送;压送式和吸送式,本文主要以巴西GA工程为例,讨论密相压送方式。

 

2 烧结除尘灰气力输送系统的组成

 

21 气源

 

气源是气力输送的基础,为整个系统提供输送粉尘的动力。用于粉尘输送的空气压缩机有多种形式,可供不同使用场合选用。烧结除尘灰的密度约为1526 tm3,所需要的压缩空气的压力较高(05 MPa),属于高压气力输送的范围,因此一般选择螺杆式压气机来提供压缩空气。螺杆式压气机的排气范围在34700 m3rain,单级喷油式螺杆压气机最高排气压力可以达到09 MPa,能够满足烧结除尘灰气力输送系统的需求。喷油式螺杆压气机输出的空气需要经过干燥、除油、除水处理,使其常压露点在一20,含油量控制在l ppm,以保证其不改变烧结灰的性质,也不会影响烧结工艺过程。处理后的空气用管道送至气力输送设备附近的储气罐。

 

22 仓泵

 

仓泵也被称为充气罐或发送罐,充气罐本身无运动部件,是一种结构简单的供料装置。充气罐通常属于压力容器,最高工作压力可达40 MPa,但一般低于06 MPa;亦可在高温条件下工作,此时压力一般低于01 MPa。充气罐经常用于密相输送系统,这是因为它可使物料充分流态化,并平稳地输入管道系统;可以控制物料的最大速度维持在02520 ms,以不破损脆性物料;能以很高的浓度输送物料,虽然输送速度低,但是输送量却非常大。仓泵对于气力输送的稳定性和可靠性有至关重要的影响,仓泵内的物料在进入管道前必须分流化,并可控地快速进入管道,以防止物料结块。仓泵的设计缺陷会导致仓内流化不均匀,导致仓泵和管路的严重磨损或堵塞。

下出料式仓泵具有独特的流化及供料可控功能,其中专门针对烧结灰等较难输送物料开发的流化技术,能克服仓泵内布气不均匀、气体分布器严重磨损和出料速率无法控制的问题。该种仓泵下部锥体的作用是实施整体流化,可使物料在进入管道前充分流化,并通过调节进人仓泵内的气量,实现供料量控制。这种仓泵能实现稳压状态下输送,解决了下出料输灰不流化或流化不均造成的输送压力波动及管道湍动或堵塞的问题,同时可根据原料变化及工况变化而调节出力。

根据输灰量的要求,选配相应规格的仓泵组合,每台仓泵都是一个独立体,既可单机运行,也能多台组成系统运行。每输送一泵飞灰即为—个工作循环,每个循环分四个阶段(见图1)

 

进料阶段:进料阀呈开启状态,一次进气阀

和出料阀关闭,仓泵上部与灰斗连接,除尘器捕

集的飞灰借助重力自由落入仓泵内,当灰位高

至灰位上限时,料位计发出料满信号,或到按系

统进料设定时间时,进料阀关闭,进料阶段结束。

 

流化加压阶段:进料阶段完成后,系统自动打开一次进气阀,经过处理的压缩空气经过流量调节阀进入仓泵底部流化锥,穿过流化锥后的空气均匀包围在每一粒飞灰周围,同时仓泵内压力升高,当压力高至使压力传感器发出信号时,系统自动打开出料阀,加压流化阶段结束。

 

输送阶段:

出料阀、二次进气阀打开,此时仓泵一边继续进气,一边通过出料阀将气灰混合物给入输灰管,飞灰始终处于边流化边进入输送管道进行输送的状态,当仓泵内飞灰输送完后,管路压力下降,仓泵内压力降低,当仓泵内压力下降至使压力传感器发出信号时,输送阶段结束,进气阀和出料阀保持开启状态,进入吹扫阶段。

 

吹扫阶段:进气阀和出料阀保持开启状态,压缩空气吹扫仓泵和输灰管道,定时一段时间后,吹扫结束,关闭进气阀,待仓泵内压力降至常压时,关闭出料阀,打开进料阀,进入进料阶

段。至此,系统完成一个输送循环,自动进入下一个输送循环。

 

23输送管路系统

 

气力输灰系统能否稳定可靠地运行,另外还要看物料在管道内能否顺畅输送,因此系统

设计的核心就是基于物料特性的管道设计。有研究表明:采用较大管径的输送管道是节能的,同时也能减少堵塞发生几率。但管径越大,要达到稳定输送状态所需要的空气流速也越大。输送过程中,一般将表观气速控制在略高于最低压降点附近的区域,以保障输送过程安全而经济地运行。

气力输送的直管段采用输送流体专用无缝钢管(GBT81631999),其成本低、易于采购、安装简便。管道之间的连接可以直接焊接,也可采用钢法兰连接。

弯管段由于运动方向的改变,物料对管壁的撞击和磨损会引起弯管的磨损。传统的气力输送理论认为物料在弯管内是贴着外壁内侧流动,曲率半径越大就越接近直管输送,相应的磨损和压力损失也应越小。因此在设计中普遍推荐选用大曲率半径弯管,即曲率半径R与管内径D之比RD=515[41。弯管内侧材料一般采用金属陶瓷复合材料,管外侧采用加厚球墨铸铁或者耐磨铸铁等材料,这样以保证管道有较长的使用寿命。

 

24粉尘槽

 

粉尘槽即储灰仓,是气力输送尾部的固气分离设备。粉尘槽的容积很大,靠固体物料重力自然沉降实现气固分离,并储存在这里。粉尘槽可根据需要做成钢仓和混凝土仓,烧结工艺的除尘灰需要返回工艺流程参加配料,一般采用钢仓。钢仓下部设置失重秤,与全厂自动配料系统连锁,通过自动控制将适量的粉尘由底部的螺旋机送至工艺胶带机。在粉尘槽进行固气分离后,其尾气不可避免地会带有一定的粉尘,特别是输送粒度小、密度大的烧结粉尘,其尾气的粉尘含量更大,必须经过处理达到环保要求后才可以排放。

 

25控制系统

 

气力输送的控制系统由可编程控制器(PLC),各种传感器和执行机构组成,结合计算机和组态软件的使用,还能够实现实时监测的功能。自动控制系统能起到即时、精确控制卸料和输送过程的作用,并能够检测出气力输送的运行情况,若发生堵塞等情况还可以及时清塞。在烧结除尘灰气力输送系统中,控制的范围包括:机头、机尾整粒、配料电除尘器气力输灰系统和辅助设备,可采用具有较高的控制水平的集中控制方式。

 

3 巴西GA项目烧结除尘灰气力

 

输送系统的设计巴西GA公司198 m2烧结工程是中冶长天第一个出口巴西的EP项目,要求结合目前国际同行业技术发展水平,采用国际最先进烧结工艺流程和装备,加强环境治理,实现流程紧凑化、装备大型化、操作自动化、管理信息化的目标。其中除尘器收集的粉尘就采用气力输送方式送至配料室的粉尘仓参与工艺配料。

本工程气力输送所需的压缩空气由厂区的空气压缩净化站提供,站内配有4台单级喷油螺杆压气机,每台压气机额定产气量40 m3min,额定产气压力076 MPa。室外空气通过初效过滤后进人空压机,再经干燥、除油、除水后通过管道送至气力输送设备附近的储气罐,以满足输送压缩空气的品质要求。

气力输送系统设计中采用了某公司的专业软件计算管径和零部件,经过精确计算可以达到降低管内灰气流速和提高灰气比、减少耗气量的目的。输灰系统的弯管采用金属陶瓷复合弯管,这种材料由刚玉瓷层、过渡层和钢层组成,弯管的角度和曲率半径可根据用户需要制作。每个灰斗下设置一台仓泵,每个仓泵都配有手动插板阀、气动进料阀、流化装置、气动出料阀、气动平衡阀、清堵装置等。根据要求,粉尘槽设置了高、低料位计,与气力输送的控制系统连锁,以保证粉尘槽的正常工作。为保证泄压,在粉尘槽顶部设置了真空释放阀。

由于粉尘槽内的干灰容易吸湿,为了保证粉尘槽内干灰良好的流动性,要向粉尘槽内通压缩空气,并在锥形钢仓底部靠近检修闸板阀处安装若干块气化板,这样有助于槽内粉尘的流化,以保证顺畅卸灰。气化板是碳化硅烧结微孔板,具有耐温、抗压、透气的特性。根据以往的设计应用经验,本工程在粉尘槽选用涤纶针刺毡滤料的脉冲袋式除尘器,过滤风速要求v10 mrain,除尘器脉冲清灰用压缩空气是按仪表用气的要求提供,以保证脉冲阀的使用寿命。

控制系统功能主要有:数据采集和处理、程序控制、远程控制、就地控制。由于机头、机尾整粒、配料三个气力输送系统相对独立,因此程序编制分为三个部分,其控制的内容大体相同,包括:进料过程、进气过程(加压流化过程)、输送过程、吹扫过程、等待过程。

 

4结语

气力输送系统在巴西GA烧结项目投入运行的实践证明,冶金烧结除尘灰气力输送系统的应用是成功的,对今后烧结工程中气力输送的应用具有指导意义和示范作用。采用气力输送,除尘灰被隔绝在密闭的管道中,减少了对环境的二次污染;气力输送占地面积少,能充分利

用空间,输送管道布置具有很大的适应性和灵活性;配以自动控制系统后,气力输送系统还可以实现精确控制、实时监控的功能。

气力输送除了其技术上的先进性,从可持续发展的角度来看,在发展经济的同时,一定要兼顾社会效益和环保效益。气力输送技术具有节能:高效以及污染少的特点,是输送技术发展的趋势。

 

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