食用鹽的濃相氣力輸送試驗(yàn)研究

劉劍飛 陳留平

（中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司，江蘇 金壇 213200）

食用鹽的濃相氣力輸送試驗(yàn)研究

劉劍飛 陳留平

（中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司，江蘇 金壇 213200）

針對(duì)食用鹽顆粒的特性，通過(guò)濃相氣力輸送實(shí)驗(yàn)裝置，研究了不同管內(nèi)流速對(duì)食用鹽顆粒破碎的影響，結(jié)果表明：流速越大，破碎率越高。采用伴吹管道和濃相穩(wěn)定器，可以有效地降低破碎率。

食用鹽 濃相氣力輸送 破碎率

精制食鹽在輸送的過(guò)程中為了防止異物的混入，在輸送距離不遠(yuǎn)而提升高度又比較高時(shí)，采用氣力輸送方式。氣力輸送方式有著其他機(jī)械輸送方式無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如：輸送無(wú)污染，輸送能力大，工藝布置簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)從一處向多處輸送等。但是精制食鹽呈顆粒狀，流化性差，堆積密度大，氣力輸送系統(tǒng)存在易堵塞和破碎率高的問(wèn)題，要從根本上解決這些問(wèn)題，就必須對(duì)精制食鹽的物料性質(zhì)作深入的分析研究，同時(shí)根據(jù)物料性質(zhì)的特點(diǎn)對(duì)精制食鹽在管道內(nèi)的輸送特性反復(fù)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

輸送過(guò)程中精制食鹽的破碎主要是由于沖擊或者剪切應(yīng)力的作用。如果采用稀相輸送，輸送流速較大，動(dòng)壓較大，沖擊是氣力輸送過(guò)程中物料產(chǎn)生破碎的主要因素。對(duì)于濃相輸送，在輸送系統(tǒng)已定的情況下，輸送物料以栓狀或者沙丘流的方式運(yùn)動(dòng)，物料與管壁的摩擦以及物料在彎管處的沖擊是導(dǎo)致物料破碎的主要因素。除此之外，固氣比、彎管結(jié)構(gòu)、輸送管路長(zhǎng)度以及物料顆粒強(qiáng)度對(duì)破碎率也有著重要影響。總的來(lái)講，降低物料在管道內(nèi)的流速是有效降低物料破碎率的主要手段。

本文主要研究以下問(wèn)題：

（1）觀察精制食鹽在水平管道和垂直管道內(nèi)的輸送狀態(tài)是否穩(wěn)定；（2）如何采取有效的手段保證精制食鹽在管道內(nèi)輸送時(shí)不發(fā)生堵塞；（3）在輸送狀態(tài)穩(wěn)定的前提下，如何把用氣量降至最少，使得精制食鹽在管道內(nèi)的流速降至最低，從而有效降低精制食鹽在輸送過(guò)程中的破碎率。

1 實(shí)驗(yàn)室氣力輸送系統(tǒng)的組成

2.1 物料特性及輸送參數(shù)

物料名稱：食用鹽

堆積密度：1.2～1.3 t/m3

安息角：37°

物料溫度：常溫

物料粒度：0.15～0.85 mm

毒性：無(wú)

流動(dòng)性：一般

腐蝕性：有（Cl-腐蝕和氧腐蝕）

靜電性：有

粉塵： 有

空壓機(jī)氣量：10.4 Nm3/min

空壓機(jī)壓力：700 kPa

儲(chǔ)氣罐：3 m3

布袋除塵器面積：20 m2

輸送泵型號(hào)：RPD12/8/4 （12為輸送泵容積，12立方英尺 , 約0.34 m3；8為進(jìn)料口圓頂閥公稱直徑，為8英寸，合200 mm ；4為輸送管路公稱直徑，為4英寸，合計(jì)100 mm）

輸送距離：172 m

輸送高度：8 m

彎頭個(gè)數(shù)：8個(gè)

提升次數(shù)：2次

2.2 實(shí)驗(yàn)室氣力輸送系統(tǒng)的組成

實(shí)驗(yàn)室氣力輸送系統(tǒng)主要設(shè)備包括：空壓機(jī)；前置過(guò)濾器；冷干機(jī)；后置過(guò)濾器；儲(chǔ)氣罐；輸送泵；輸送管道；伴吹管道；濃相穩(wěn)定器；布袋除塵器； PLC控制柜和上位機(jī)，見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)室氣力輸送系統(tǒng)示意圖

2.3 主要工藝和設(shè)備描述

人工把精制食鹽加入緩沖倉(cāng)內(nèi)，緩沖倉(cāng)下布置一臺(tái)濃相輸送泵，輸送泵頂部安裝一個(gè)手動(dòng)插板閥和柔性節(jié)與緩沖倉(cāng)相連，正常情況下，手動(dòng)插板閥處于常開，它的主要作用是檢修輸送泵時(shí)隔斷緩沖倉(cāng)內(nèi)的物料。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，濃相泵入口圓頂閥打開，精制食鹽在重力的作用下落入濃相泵罐體內(nèi)，在裝料過(guò)程中罐體上的排氣閥打開以使罐體內(nèi)置換出的空氣排出。當(dāng)濃相泵內(nèi)的料位開關(guān)指示裝料完成后排氣閥關(guān)閉。經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的延時(shí)后濃相泵罐體填料完全完成，濃相泵入口圓頂閥和排氣閥都關(guān)閉并密封后，出口圓頂閥打開，精制食鹽進(jìn)入鋼制輸送管線輸送到指定接收倉(cāng)。當(dāng)精制食鹽被送進(jìn)接收倉(cāng)后，會(huì)由于輸送管路上輸送壓力的降低發(fā)出信號(hào)，使出口圓頂閥和輸送空氣閥關(guān)閉，輸送循環(huán)結(jié)束。

輸送系統(tǒng)接收倉(cāng)屬常壓密封狀態(tài)，在氣流物料混合進(jìn)入接收倉(cāng)后空間擴(kuò)大，氣流氣壓突降，部分含塵氣體隨氣流向倉(cāng)頂擴(kuò)散進(jìn)入布袋除塵器后回收。接收頂部還應(yīng)設(shè)置料倉(cāng)保護(hù)裝置508型真空壓力釋放閥，在除塵器排氣不暢和溫度變化不正常時(shí)，保護(hù)接收倉(cāng)不受過(guò)量的正壓和負(fù)壓影響。

整個(gè)輸送過(guò)程完全是自動(dòng)化運(yùn)行，操作人員可在上位機(jī)上對(duì)輸送系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

2.3.1 濃相輸送泵的工作原理：

回到家里，一股無(wú)名火就上來(lái)了，其實(shí)也就是一種怨氣。下面是空的，難道上面還不許往里塞東西嗎？她就大嚼了一頓黃瓜，還啃了一堆野桃子，脖子一伸一縮的，被撐得不能動(dòng)彈了。紅琴仰面躺在木床上，屋子里異常地靜謐，一只烏鴉在門口的樹枝上棲息著，聒噪了兩聲，忽然展翅飛走了。它飛了一陣子，又落到了遠(yuǎn)處的田塍上?？諘绲奶镆吧?，稻子剛剛收割掉，偶爾也有幾只青蛙不甘寂寞地叫兩聲，打破這鄉(xiāng)野獨(dú)有的恬靜。

濃相輸送泵可串、并聯(lián)，在PLC系統(tǒng)控制下，按程序自動(dòng)工作，見圖2：

圖2 濃相輸送泵的工作示意圖

（1）控制系統(tǒng)檢測(cè)到發(fā)送倉(cāng)低料位或定時(shí)時(shí)間到，并且系統(tǒng)具備啟動(dòng)條件時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)；

（2）入口圓頂閥打開，出口圓頂閥關(guān)閉，物料靠自重落入倉(cāng)泵，落料的過(guò)程中排氣閥打開，使倉(cāng)泵排氣保證落料的通暢；

（3）當(dāng)倉(cāng)泵高料位觸發(fā)時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉排氣閥，一定的延時(shí)后關(guān)閉入口圓頂閥，打開加壓進(jìn)氣閥和出口圓頂閥，物料被送入輸送管道開始輸送；

（4）當(dāng)倉(cāng)泵壓力降到設(shè)定值時(shí)，打開排氣閥排氣，系統(tǒng)準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)落料周期。

2.3.2 輸送泵底部流化出口彎頭

濃相輸送泵底部均配有流化出口彎頭，該出口彎頭是由316 L不銹鋼制成，厚度10 mm，出口角度為60°，配有3個(gè)流化進(jìn)氣口，能夠保證從輸送泵最底部流化物料，使得物料易于從輸送泵內(nèi)進(jìn)入輸送管道內(nèi)，同時(shí)增加了出口彎頭的使用壽命，見圖3。

圖3 輸送泵底部流化出口彎頭

2.3.3 濃相穩(wěn)定器

圖4 濃相穩(wěn)定器示意圖

2.3.4 控制系統(tǒng)工作描述

實(shí)驗(yàn)室采用西門子PLC S7-300加上位機(jī)結(jié)構(gòu)，通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)輸送系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視、操作與控制，并確保其正常、可靠運(yùn)行。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

表1為鹽樣2次與6次經(jīng)過(guò)氣力輸送實(shí)驗(yàn)裝置粒徑磨損分析表。

表1 鹽樣2次與6次經(jīng)過(guò)氣力輸送實(shí)驗(yàn)裝置粒徑磨損分析表

通過(guò)大量的試驗(yàn)，可以清楚地觀察到以下現(xiàn)象：

（1） 精制食鹽在重力作用下能夠很順暢地從緩沖倉(cāng)內(nèi)落入下方的輸送泵內(nèi)，落料時(shí)間很短。

（2）由于精制食鹽堆積密度較大，呈顆粒狀，在倉(cāng)泵內(nèi)流化效果較差，因此在出口彎頭處再額外增加一套環(huán)形流化，防止壓縮空氣進(jìn)入倉(cāng)泵以后，精制食鹽大量涌入管道內(nèi)從而造成堵塞的現(xiàn)象。

（3）通過(guò)采用伴吹管道和濃相穩(wěn)定器，可以有效地把用氣量分配至輸送管道內(nèi)，可以觀察到精制食鹽從倉(cāng)泵內(nèi)全部進(jìn)入管道后在水平管道內(nèi)呈現(xiàn)沙丘狀或者栓狀流，用氣量很低，流速很小，輸送穩(wěn)定，有效地減少了精制食鹽對(duì)設(shè)備和管道的沖擊，從而把破碎率降至最低。

（4）當(dāng)精制食鹽通過(guò)輸送管道進(jìn)入末端料倉(cāng)后，隨著管道內(nèi)物料的減少，壓力下降較快，瞬間流速增大，沖擊增大，物料的破碎率增加，為避免這種情況出現(xiàn)，輸送倉(cāng)泵配氣修改成半連續(xù)輸送，也就是在當(dāng)物料從倉(cāng)泵內(nèi)進(jìn)入管道以后，不等管道清空，關(guān)閉出口閥，倉(cāng)泵開始落料，當(dāng)落滿以后，出口閥打開，從而保證物料在管道內(nèi)始終有一定的阻力，防止產(chǎn)生大量的沖擊從而增加精制食鹽的破碎率。操作界面見圖5、6。

圖5 壓力輸送曲線

圖6 實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)操作畫面

3 結(jié)論

為了避免精制食鹽在輸送時(shí)發(fā)生堵塞和破碎，可以采取以下措施：

（1）增加伴吹管路和濃相穩(wěn)定器，把總的用氣量分配到輸送管道上，把用氣量降至最少，流速降至最低。

（2）彎頭采用大半徑曲率彎頭，內(nèi)壁進(jìn)行拋光，減少精制食鹽在通過(guò)彎頭時(shí)的阻力。

（3）把輸送泵配氣修改成半連續(xù)輸送，始終保持管道內(nèi)有一定的阻力，防止管道清空時(shí)物料對(duì)末端設(shè)備產(chǎn)生較大的沖擊從而增加精制食鹽的破損率。

（4）在倉(cāng)泵出口彎頭上增加環(huán)形流化裝置，避免壓縮空氣進(jìn)入倉(cāng)泵以后，精制食鹽大量涌入管道內(nèi)從而造成堵塞的現(xiàn)象。

Study on the dense-phase pneumatic conveying of the edible salt

LIU Jian-fei CHEN Liu-ping
(China Salt Jintan Co., Ltd., Jintan 213200, China)

Based on the physical and chemical properties of the edible salt, the article discussed the relationship between the different flow rate and crashed rate of edible salt in pneumatic conveying unit. Results indicated that the flow rate becomes faster, the broken rate becomes higher. The crashed rate could be decreased obviously due to the secondary blowing pipes and dense-phase stabilizer.

edible salt; dense-phase pneumatic conveying; crashed rate

劉劍飛（1965-），男，湖北人，高級(jí)工程師，從事鹽化工的生產(chǎn)技術(shù)管理工作。