氣力輸送系統(tǒng)在干法乙炔生產(chǎn)中的應(yīng)用

鄒成磊

(安徽華塑股份有限公司,安徽 滁州 233290)

干法乙炔工藝具有水消耗量低、電石渣綜合利用成本低等特點(diǎn)，在氯堿行業(yè)向節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展的大背景下，其發(fā)展日益得到人們的重視。國家環(huán)保部發(fā)布的《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 氯堿行業(yè)(聚氯乙烯)》中，將干法乙炔工藝列入清潔生產(chǎn)一級標(biāo)準(zhǔn)，這必將進(jìn)一步推動該技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程，使其逐步成為乙炔發(fā)生技術(shù)的主流工藝。在實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)入發(fā)生器的電石需要破碎至粒徑5 mm以下，因電石破碎生產(chǎn)工藝中使用的破碎機(jī)及轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備多，故障點(diǎn)及檢修頻次也隨之增加。安徽華塑股份有限公司(以下簡稱華塑公司)通過合理優(yōu)化電石破碎和乙炔發(fā)生的設(shè)備布局，大大減少了干法乙炔裝置配套的電石破碎及電石輸送設(shè)備，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保、減少設(shè)備維護(hù)和維修的目的。華塑公司電石破碎與乙炔發(fā)生裝置布置相對集中，將破碎后的粉料電石輸送至乙炔發(fā)生裝置，需要克服40 m的垂直輸送距離、約90 m的水平輸送距離，故該工藝選擇了氣力輸送系統(tǒng)來完成粉料電石的輸送。該氣力輸送系統(tǒng)自2012年12月投產(chǎn)，經(jīng)過近4年的調(diào)試、改造，目前運(yùn)行安全、穩(wěn)定。

1 氣力輸送工藝介紹

氣力輸送是利用氣流的能量，在密閉管道內(nèi)沿氣流方向輸送顆粒狀物料，是流態(tài)化技術(shù)的一種具體應(yīng)用。氣力輸送的主要特點(diǎn)是輸送量大、輸送距離長、輸送速度較快；能在一處裝料，然后在多處卸料；設(shè)備簡單，管道布置靈活，占地面積小，可充分利用空間，設(shè)備的投資和維修費(fèi)用少，操作方便；可進(jìn)行水平的、垂直的或傾斜方向的輸送；整個(gè)輸送過程完全密閉，不產(chǎn)生揚(yáng)塵，現(xiàn)場環(huán)境干凈、整潔，整個(gè)系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)程序自動化和集中控制。

該套電石氣力輸送工藝系統(tǒng)以氮?dú)庾鳛槌休d介質(zhì)，借助于壓縮機(jī)使氮?dú)饩哂幸欢芰啃纬傻獨(dú)饬?，額定工作壓力為0.35 MPa。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸送倉泵內(nèi)的電石粉體經(jīng)氮?dú)饬骰?，通過旋轉(zhuǎn)供料器與壓縮氮?dú)饣旌虾螅毓苈份斔椭岭娛邮諅}，在電石接收倉內(nèi)氮?dú)馀c電石分離，氮?dú)馔ㄟ^倉頂一級除塵器、二級除塵器、過濾器除塵后返回壓縮機(jī)入口緩沖罐回收循環(huán)使用。

該套氣力輸送系統(tǒng)由輸送系統(tǒng)和氮?dú)饣厥障到y(tǒng)兩個(gè)部分組成。

輸送系統(tǒng)是指從細(xì)粉緩沖料倉到接收倉出口插板閥，氮?dú)饣厥绽孟到y(tǒng)是指氮?dú)鈴募?xì)粉接收倉頂返回壓縮機(jī)進(jìn)口緩沖罐，輸送距離為130 m(水平距離90 m，垂直距離40 m)。

氮?dú)饣厥障到y(tǒng)包括除塵設(shè)備、氮?dú)鈮嚎s機(jī)、儲氣設(shè)備等。當(dāng)輸送系統(tǒng)工作時(shí)，壓縮氮?dú)庠诮邮諅}上方膨脹后通過倉頂一級除塵器過濾后排入回氣管，經(jīng)過二級除塵器進(jìn)一步除塵后進(jìn)入壓縮機(jī)前級儲氣罐，緩沖后進(jìn)入壓縮機(jī)增壓，增壓后的壓縮氮?dú)膺M(jìn)入儲氣罐供氣力輸送泵使用。為防止外界的空氣進(jìn)入氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)，要保證壓縮機(jī)入口的壓力為微正壓(約1～3 kPa)。系統(tǒng)于壓縮機(jī)入口設(shè)自動補(bǔ)氮、排氮裝置組件。為壓縮機(jī)設(shè)置開車和自動調(diào)節(jié)回路，細(xì)粉緩沖倉和接收倉均設(shè)置補(bǔ)氮裝置組件。

2 氣力輸送系統(tǒng)主要設(shè)備

2.1 輸送倉泵

輸送倉泵包括入口圓頂閥、排氣圓頂閥、出口圓頂閥、進(jìn)料泵體、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)、氣控盤組件及配氣管路，接收來自細(xì)粉緩沖倉的電石粉，在輸送氣加壓下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、自動輸送。輸送倉泵在氣力輸送系統(tǒng)中主要用于電石的輸送，是最主要的設(shè)備，利用DCS全自動控制整個(gè)輸送過程。氣力輸送系統(tǒng)輸送過程分為4個(gè)階段。

(1)進(jìn)料階段。 發(fā)送罐投入運(yùn)行后排氣閥打開、進(jìn)料閥打開，物料自由落入泵體內(nèi)，當(dāng)料位計(jì)發(fā)出料滿信號或達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，進(jìn)料閥自動關(guān)閉。 在這一過程中，料位計(jì)控制為主控，進(jìn)料時(shí)間控制為備用操作。只要達(dá)到料位到或進(jìn)料時(shí)間，都將自動關(guān)閉進(jìn)料閥和排氣閥。

(2)流化加壓階段。 發(fā)送罐流化氣閥打開，壓縮空氣從泵體底部的汽化室進(jìn)入，在物料被充分流化的同時(shí)，泵內(nèi)的氣壓也逐漸上升。

(3)輸送階段。 當(dāng)泵內(nèi)壓力達(dá)到一定值時(shí)，壓力傳感器發(fā)出開泵信號，出料閥自動開啟，物料進(jìn)入輸送管道，由于輸送氣閥早已打開，輸送開始，泵內(nèi)物料逐漸減少。此過程中物料始終處于邊流化邊輸送的狀態(tài)。

(4)吹掃階段。 當(dāng)泵內(nèi)物料輸送完畢，倉泵內(nèi)的壓力下降到等于或接近管道阻力降時(shí)，流化氣閥和吹堵閥關(guān)閉，延時(shí)幾秒后關(guān)閉出料閥。系統(tǒng)進(jìn)入吹掃階段，吹掃時(shí)間在DCS操作員站上設(shè)定，達(dá)到吹掃時(shí)間后，一個(gè)輸送循環(huán)過程結(jié)束。

2.2 電石接收料倉

電石接收料倉接收來自輸送系統(tǒng)的電石，設(shè)置連續(xù)料位計(jì)及料位開關(guān)、溫度變送器、壓力變送器等附件，用于監(jiān)控接收倉內(nèi)物料的料位、溫度及壓力情況。電石接收料倉倉頂設(shè)置自動排空及補(bǔ)氮裝置，當(dāng)倉內(nèi)壓力超過工作壓力上限時(shí)，倉頂自動排空打開；當(dāng)倉內(nèi)壓力低于工作壓力下限時(shí)，自動補(bǔ)氮系統(tǒng)打開，向倉內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，確保電石接收倉的安全運(yùn)行。

2.3 除塵裝置

氣力輸送系統(tǒng)設(shè)置兩級除塵，一級除塵器設(shè)置在電石接收料倉的倉頂，二級除塵器設(shè)置在地面，用于過濾回收氮?dú)庵械碾娛蹓m，過濾后的氮?dú)膺M(jìn)入回收系統(tǒng)。一級除塵器清除的電石粉塵直接落入電石接收料倉；二級除塵器清除的電石粉塵落入底部料斗，底部設(shè)手動插板閥和星形卸灰閥。

3 存在的問題及處理方法

氣力輸送系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于建筑材料、電力、化學(xué)、冶金、采礦、鑄造等行業(yè)，但是在電石物料的輸送上，華塑公司是第一次使用，無其他公司運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只能通過在使用中對出現(xiàn)的問題進(jìn)行不斷優(yōu)化和改善，使輸送系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。該套氣力輸送系統(tǒng)從開車運(yùn)行至今出現(xiàn)過以下問題。

3.1 輸送管道堵塞問題

氣力輸送系統(tǒng)運(yùn)行初期，輸送管道經(jīng)常堵管。通過優(yōu)化輸送參數(shù)，合理設(shè)置旋轉(zhuǎn)給料機(jī)的給料頻率、給料速度以及給料頻率的上限，調(diào)整輸送過程中的氣固比，并在容易堵管的位置增加吹堵裝置，保證了輸送系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2 管道、管件磨損嚴(yán)重

由于電石在管道中高速流動，輸送管道、管件磨損嚴(yán)重，檢修維護(hù)頻次高。原設(shè)計(jì)采用耐磨的內(nèi)襯陶瓷管道及管件，經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)，此種管道在本系統(tǒng)中使用周期短，大約運(yùn)行2周就會使彎頭及變徑等管道組件磨穿，致使電石泄漏至環(huán)境中。為此，經(jīng)過近兩年的摸索、嘗試，使用耐磨合金鋼材質(zhì)的管道及管件，并做成可拆卸式，替換原設(shè)計(jì)的內(nèi)襯陶瓷管道、管件，目前彎頭、變徑等易磨損的管件至少可使用1年，有效地保證了該系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低了檢修頻次。

3.3 倉頂切換閥的選用問題

電石接收料倉倉頂切換閥磨損嚴(yán)重，檢修頻次高。此閥門用于電石接收料倉之間的切換，由于電石物料流速高，磨蝕性強(qiáng)，切換閥閥體磨損快，經(jīng)常出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象，造成電石粉塵泄漏，運(yùn)行20～30天就需要檢修或更換一次閥門。華塑公司結(jié)合物料性質(zhì)、管道材質(zhì)的選用及備件成本投入等情況綜合考慮，將此切換閥更換為2個(gè)氣動插板閥和1個(gè)耐磨合金鋼三通的組合形式，使檢修頻次延長至1年以上。

4 結(jié)語

通過近4年的調(diào)試運(yùn)行及改進(jìn)，華塑公司氣力輸送系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于干法乙炔生產(chǎn)中粉料電石的輸送，達(dá)到了合理優(yōu)化電石破碎和乙炔發(fā)生設(shè)備布局、減少干法乙炔裝置配套電石破碎及電石輸送設(shè)備、減少設(shè)備維護(hù)和維修的目的，同時(shí)有效地改善了生產(chǎn)現(xiàn)場的工作環(huán)境。電石粉料氣力輸送系統(tǒng)的成功運(yùn)行，為干法乙炔配套的電石破碎及輸送裝置的工藝設(shè)計(jì)提供了思路和經(jīng)驗(yàn)。