气力输送系统常见问题及应对方法
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摘要：气力输送是一项综合性技术，它涉及流体力学、材料科学、自动化控制、生产工艺、制造工艺等方面技术。气力输送是全封闭型管道输送系统，适用于火力发电、化工、水泥、制药、粮食加工等行业的一些原材料、粉粒料的输送。基于此，本文就气力输送系统常见的问题及对策进行分析与研究。
关键词：气力输送；问题；对策
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
气力输送是当前化工生产中常见的高效输送方法，聚丙烯装置对聚丙烯粉料和粒料的输送均采用稀相输送系统。该系统由德国齐柏林(ZEPPLIN)公司设计和制造。我们知道气力输送系统的效率及稳定性会受到诸多方面的影响。因此任何气力输送系统都无法通过单纯的计算来完成设计工作，在系统的设计过程中会使用大量的实际实验来辅助完成设计。同样在系统操作过程中也会遇到各种问题从而导致系统的故障。以下将对气力输送系统遇到的问题做出总结并给出相应的应对方法。
一、气力输送系统
气力输送是一项利用气体能量输送固体颗粒的有效技术，具有设备简单、占地少、布置灵活、建设成本低、高放节能、无污染、自动化程度高的特点，该系统输送灰气比高，耗气量少，输送速度低，有效降低管道磨损。气力输送系统从结构流程上主要分压缩空气气源及净化系统、输送仓泵系统、输送管道系统、灰仓制浆接收系统、控制系统五大部分。控制系统的控制方式分为远程控制和现场控制，现场控制分为自动和手动两种控制方式。
按照该脱硫系统的要求和现场具体情况，采用上引式流态化密相仓泵，输送距离210m，90°弯头9个，提升高度15m，输送能力10m3/h，采用PLC自动控制系统，输送管道做防腐及防护处理。
电除尘器灰斗侧下方开口经手动闸板阀与仓式泵进料口连接，手动闸板阀是在停机和临时检修时用，平时不参加对系统的控制。
二、气力输送仓泵系统的工艺流程
初始状态所有阀门关闭。开始排气阀打开进料阀打开料满信号（或规定时间到）进料阀关排气阀关进气阀打开仓泵内压力达到高限压力开关动作延时出料阀打开送灰仓泵内压力下降到低限压力开关压力低信号进气阀关出料阀关，一次输灰工作完成。
气力输送系统工作共分为四个阶段。
（一）进料阶段
打开排气阀；打开进料阀，物料由自身重力落入泵体内，排气阀的作用是使物料顺利进入仓泵体内，并排出泵内余气。当泵体内物料上升触及料位开关，料位开关发出料满信号，进料阀即自动关闭，排气阀关闭。在控制系统中同时设置了时间监控程序，当物料加到一定程度时有二种控制方式，一种是加料时间控制，一种是料位计控制，以确保料开关失灵也能够继续完成输送工作。
（二）流化加压阶段
进料程序结束后，气动进气阀自动开启，压缩空气从泵体底部的流化装置进入，分散穿过流化床；对物料充分硫化，泵体上部的加压口也同时进气，物料在流化的过程中，泵内的气压逐渐上升。
（三）输送阶段
当泵内压力达到一定值时，压力传感器发出信号，出料阀自动开启，流化床上的物料流化加强，输送开始，泵内物料逐渐减少。此过程中流化床上的物料始终处于边流化边输入输灰管道中。
（四）吹扫阶段
当泵内物料输送完毕，泵内压力下降到管道阻力时，压力传感器发出信号，压力延续一定时间，压缩空气清扫输送管道，进气阀关闭，延时一定时间，关闭出料阀，完成一次输送循环过程，进入下一次工作循环。
以上各部件动作时间均由PLC发出指令自动完成。
三、常见问题及分析
（一）管线的堵塞
1.调试阶段管线堵塞
系统调试阶段气力输送系统出现管线堵塞，此时出现管线堵塞问题，主要原因有以下两种可能：(1)系统的运行参数设置不当；(2)系统的设计可能会存在一定问题。
2.短时停运后管线堵塞
当系统停运一段时间后再次启动时出现管线堵塞，主要原因有以下几个方面：(1)管线中的潮气较重，北方的冬季天气寒冷，当带有一定蒸汽的物料进入寒冷的管线时，蒸汽会在管壁上凝结成水珠。当管壁上有水珠时，物料中的细粉就会逐渐在管壁上积累，并形成一层薄壳，这样管线内表面的粗糙度就会下降，因而会影响物料的输送。若凝结水产生在竖管段，物料中细粉形成的薄壳达到一定厚度后，由于管线的振动及自重会从管壁上脱落，从而在弯头处堵塞管线[1]。(2)系统启动时输送气体的温度过低，导致气体的密度偏大，这时风机出口气体的速度就会较正常工况下低，通常风机出入口的温差会在60℃左右，这时风机出口的风速会比常温下风机出口的风速高25%~30%。当风机刚刚启动时，输送气体的温度较低，风速可能会低于物料所要求的最低风速，这种情况下管线容易堵塞。(3)当系统停车时，如果没有吹扫输送管线，在管线中将会存有一定量的物料，尤其是在后路有较长的竖管段的弯头处，一旦系统停车，大量的物料会堆积在此处，当系统重启时会因为风机出口压力高而导致风机连锁停车。
3.长周期运行后管线堵塞
经过长周期的运行，系统开始出现管线堵塞现象，出现这一现象的主要原因是设备磨损造成的。(1)旋转送料器磨损严重，如图2，当旋转送料器的转子与壳体的间隙过大时，大量的输送气体就会泄露，当通过输送管线气体的速度过低时，就容易出现管线堵塞的现象。(2)风机经过长周期运行后，传动装置是否依然可靠，也需要进行排查。当风机采用带传动时，需要定期检查皮带的松紧度，及时更换皮带。
4.输送管线改变后管线堵塞
增加管线的距离，整个系统的物料承载率就会下降，如果依然向系统提供原设计的负荷，就会发生管线堵塞的情况。改变管线的形状，例如改变一个弯头的角度，同样也会改变整个系统的物料承载率，当然物料承载率的增加还是减少要视情况而定。改变系统中水平管段和垂直管段的比例，同样会改变系统的物料承载率，增加水平管段的距离会降低系统的物料承载率。
（二）磨损产生的原因
气力输送中，催化剂颗粒（干铝石）与输送管道内壁之间由于互相接触，发生相对运动产生摩擦，长时间作用形成磨损。物料的粒度、物料密度和硬度越大，对输送管壁的磨损程度越大。物料输送的速度越快，输送管的弯曲率半径就会越小，产生的磨损也会越强。
四、气力输送技术存在问题的解决措施
（一）堵塞预处理技术
1.选择合理的技术参数。催化剂车间平均每班产量为30吨，仓泵原输送周期是6分钟，经过调整后输送周期是4分钟。原气罐排出气体后供应到输送管线与仓泵增压阀中，经过技术调整后，只有储气罐单独为仓泵供应气量。在输送管线问题上，经过设计，将增压阀与扫线所需要的气量独立连接到仪表风的主管道线上。
2.优化输送管道中的压差，选择适宜固气比避免输送堵塞。输送压差是指发料罐和收料罐产生的压力差，是气力的动力，将其优化也是避免堵塞问题产生的原因。干灰输送压差越大，其他条件不改变，物料输送时间越少，由此得出结论，输送系统压差越大，固气比越大。因此，将输送压差定为0.24MPA，会有很好预防效果。
3.改变输送管道走向，减少输送管线弯头数量。气力输送技术借助于物料与气体互相混合流化后方可进行输送，输送管线弯头处阻力较大，所以，对输送管线进行现场研究后，仓泵的出口前20米管线存在4处弯头，在设计阶段可以将其数量减少，设计为两个弯头；在料仓附近的输送管线，需要将过去的水平与竖直相结合的管线走向，改为水平斜坡缓慢上行，省去垂直弯头部分，从而减少阻力因素。
4.定期对仓泵流床物进行清理，保证物料流化性能的最佳运行状态。
5.提高仓泵内部仪表风的压力，输送系统配置专门动力装置，仓泵仪表风的出口总压力是6.1千克，气力输送线终端为各个车间，在此过程中，仪表风压力会降低，因此，减少输送损失的处理措施就是关闭全部仪表风排凝阀，确保输送主管线的有充足压力。如果输送主管线压力不充足，需要适当的调节减压阀门，使减压阀的减压效果达到最低点，保证仓泵压力充足。
6.进一步优化流化风压，选择适宜的固气比预防堵塞问题产生。流化风会通过仓泵流化床，输送管道中的气流速度作用下，有助于气流上升，进一步将催化剂物料悬浮，从而形成流化。但是在气力输送系统实际运行中，其他条件不发生改变，流化风压增大，物料输送时间会呈现先减少后增大的趋势。也就是说，输送系统中固气比会随流化风压增大而逐渐增大，当增加到一定数值时，输送系统内部固气比会逐渐降低。因此，将输送系统的流化风压控制在0.3MPA左右时，输送效果最佳。
7.仓泵内部设置孔径与适宜煤灰特性的工程流化装置，从而从根本上保证仓泵内部的良好流态化环境。
8.在灰库周围设置容积不同、处理方式相同的储气罐，保证输送过程中的气源压力稳定性。
9.气力输送管道比较长，需要在每根输灰管道上设置完整流程的吹堵设备，从而避免煤灰沉降过多，堵塞管道，保证输送系统的可靠与稳定运行。为了避免灰库产生非正常卸料导致的堵塞问题，需要在灰库出料端部设置气化料斗与气化槽，借助于气化槽与气化斗给予灰库充足的气体，灰库内部的输送灰确保处于流态化，从而保证了卸料的顺利进行。
10.为了避免灰库产生非正常卸料导致的堵塞问题，需要在灰库出料端部设置气化料斗与气化槽，借助于气化槽与气化斗给予灰库充足的气体，灰库内部的输送灰确保处于流态化，从而保证了卸料的顺利进行。
11.输送管道中的气体顺利排除也很重要，在输灰过程中需要保证灰库的正常压力，避免压力过大造成输灰管道内部的煤灰不能排尽，堵塞管道，因此需要在灰库的顶部设置能满足管道出力150%脉冲仓顶的除尘装置，保证灰库存有正常气体压力。另外，还需要在灰库的顶部设置压力真空态释放阀门，如果灰库产生过高的压力，真空阀由于受到阻力作用，其会自动打开从而排出内部气体，达到解压的效果，保障灰库安全、正常的运行。
12.条件允许情况下，需要在灰库的顶部设置料位检测和检验装置，主要作用是显示灰库高度，如果灰度过高，需要将报警信号及时送达到除灰系统总监控室中，确保操作人员及时、准确的了解灰库情况，从而使输送系统处于正常运行状态。
（二）防止磨损的技术处理
1.在设备安装阶段，需要根据需求合理安排输送管线走向，避免有过多的输送管线的弯头数量，以及磨损部件数量的减少，从而降低输送设备发生磨损的概率。
2.气力输送技术中，输送管线弯头需要使用外壁附加焊钢板增加输送管线弯头的耐磨性。
3.根据磨损产生的原因，需要增大输送管线弯管的曲率半径，从而避免物料与管道产生过多的磨损，减小磨损程度。
结束语
目前气力输送系统在相关行业都得到了很广泛的应用，我们知道粉尘颗粒污染严重、运输困难、不易存放。采用气力输送方式，根据具体需要将物料封闭、安全、高效地输送到目的地，具有相当大的经济效益和社会效益，对环境污染的改善和治理更具有重要意义，本系统在实际的运行中，经过不断的改进、更新，在生产过程中发挥了重要作用，为气力输送系统工艺和技术的完善提供经验。
参考文献：
[1]王泽璞.电容层析成像图像重建与气力输送两相流可视化测量研究[D].华北电力大学,2013.
[2]毛北平.流态化气力输送水泥系统的研究[D].华北电力大学,2012.
[3]李振.火电厂中速磨煤机石子煤负压气力输送系统设计[D].华北电力大学,2012.
[4]姜兆文.吸扫式扫路车总体设计及气力输送系统研究[D].吉林大学,2013.
[5]王锟.浓相气力输送分支管道流动特性研究[D].济南大学,2013.
[6]彭宗祥.连续密相气力输送系统设计及实验研究[D].青岛科技大学,2013.