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输送设备设计


输送设备(气力输送) : 气力输送的原理:采用气体的湍流运动带动物料运行; 设备的选型计算: 基础数据: 物料名称 AL2O3 颗粒 1、 物料粒径 Φ4~6mm 处理量(干) 物料堆比重 Ga=300kg/h
λ =0.71kg/cm3

设计输送量: 设计取裕度系数为 1.2。则有 Gms=1.2Gm=1.2×300=360kg/h; Gms——设计输送量; Gm——催化剂固体输送要求; 输送过程中,物料经过上游设备出料为间歇出料,每次来料为 60kg/次;间隔时间为 10min;

2、

管道当量长度 Leq: Leq=l±H+∑nLt=51+6-2+5×15=100 Leq——管道当量长度;m l——输送管道几何长度;m H——垂直总管高度;m,其中正号用于上升,负号用于 下降 n——弯头和管件个数; Lt——各种管线当量长度; (m)

3、

选定平均输送固气比 m

根据 Leq 数据初步核算出固气比: m=Gms/Ga=7; m——仓泵气力输送的平均固气比; Ga——设计气体输送量;kg/h Gms——催化剂固体设计输送要求;kg/h 4、 仓泵的选择 根据进料情况及管线长度则: 每次物料的体积为:v=60/720=0.0845m ; 设计最小体积为:V=v/φ =0.0845/0.7=0.12m3; φ——仓泵的装填系数,取 0.7; 选择仓泵体积为:0.12m3; 5、 厂区空气特性 厂区内海拔高度 Ha=250m;年平均气温为 18℃,; 则大气压力为: B’=760/(exp((Ha×10-3/(18.4+0.067×ta)) ×ln10)) =760/(exp((250×10-3/(18.4+0.067×18)) ×ln10)) =738(mmHg) B=738×133.332=98400(pa) 取气压为≈100000(pa) ; 则厂区的空气密度: ρa =0.003416×100000/(273+18)=1.1738(kg/m3); Ha ——厂区的海拔高度;
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B——厂区的大气压力; 6、 关仓泵压力 Pe=Pa+100 Leq=100000+100×100=110000(pa); 则选择气力输送的进气压力 1.1×10 (pa) 7、 核算仓泵系统的空气消耗 qm=φρm V=0.7×720×0.12=60.48 Qa= qm/(mρa(t2+t1) )=1.1×60.48/(7×1.1738×(3+1) ) =2.2 m /min qm——每仓的发送时满仓量;kg/h φ——漏风系数; t1——进气时间;min t2——发送时间;min 确定空压机的进气量为 Qm=2.1 m /min;根据现场的空压机情况, 总供气量为 10m /min;能够满足要求; 8、 实际平均固气比 m=φqm /(Qmρm(t2+t1)) =1.1×60.48/(2.1×1.1738(3+1))=6.7 9、 确定输料管口径 入料罐的压力损失为△p6=400pa; 罐顶除尘器的压力损失 △p7=1500pa; 输料管的终端压力损失 △ pe=pa+△p6+△p7=100000+400pa+1500pa=101500(pa) ;
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由于输送过程中都为常温,终端温度和大气温度相近,则忽略 温度影响,有 Qe=Pa*Qm/ △pe=100000×2.1/101500=2.06(m ); 输送管的终端速度选择:ve=19m/s; 则管的内径:De=0.145√(Qe/ ve) =0.145×√2.06/ 19=0.047(m) 选择φ60×6 的钢管,其内径 D1=60-2×6=48mm 10、 核算输料管的终端速度 Ve=0.0212×Qe/ D12=0.0212× 2.06/0.0482=18.8m/s; 11、 输送管的压力损失 终端速度 Ve=18.8(m/s) ; 初始速度参照 AL2O3 颗粒对应的矿石选:Vb=11(m/s) ; 终端压力为:101500pa; 则始端压力为 Pb=Pe×Ve/Vb=101500×18.9/11=192391(pa); 管路上的压降△p=Pb- Pe=192391-101500=90891(pa) ; 管道中的摩擦阻力系数查《运输机械设计选用手册》φ60×6 的钢管 查资料《运输机械设计选用手册》气力输送设备篇
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气力输送系统基本参数计算 气力输送系统基本参数计算
气力输送 2011-01-10 08:47:38 阅读 22 评论 0 字号:大中小 订阅

系统基本参数计算 1.输灰管道当量长度 Leg 输灰管道的总当量长度为 Leg=L+H+∑nLr (m) 2.灰气比 ? 根据所选定的空气压缩机容量和仓泵出力,用下式可计算出平均混合比 ?=φGhX103/[ Qmγa(t2+t3)] Gh=ψγhνp (t/仓) 式中 (5-21) (kg/kg) (5-20) (5-19)

Gh—仓泵装灰容量,t/仓。

灰气比的选择取决于管道的长度、灰的性质等因素。对于输送干灰的系统,? 值一般取 7-20 kg/kg。 当输送距离短时,取上限值;当输送距离长时,则取下限值。 3.输送系统所需的空气量 因单、双仓泵均系间断工作,故系统所需的空气量应根据仓泵每一工作周期所需的气耗量.再折合 成每分钟的平均耗气量 质量流量 即 体积流量 Qa=φGhX103/[?γa(t2+t3)] (kg/min) (5-23) (m3/min) (5-22)

Ga=Qaγa=16.67 Gm/?

4.灰气混合物的温度 输送管始端灰气混合物的温度可按下式计算 tm=( Gmchth+ Gacata)/( Gmch+Gaca) (5-24) 式中 Gm—系统出力,kg/min; ch—灰的比热容,kcal/(kg℃) ,按公式(5-7)计算 th—灰的温度,℃; ca—空气的比热容,一般采用 o.24kcal/(kg℃); ta—输送空气的温度,℃。 因灰气混合物在管道内流动时不断向外界散热,故混合物的温度逐渐下降,其温降值与周围环境温 度、输送管道的直径等因素有关。根据经验,每 100m 的温降值一般为 6—20℃。当混合物与周围环境的 温度差大时,取上限值;温度差小时取下限值。 5.输送速度 (℃)

仓泵正压气力除灰系统输送的距离一般比较长,为保证系统安全经济运行,沿输送管线的管径需逐 段放大,一般均配置 2—3 种不同管径的管道,以使各管段的输送速度均在设计推荐范围内,根据实践经验, 各管段的输送速度推荐如下: 管道始端的速度:νb =10-12m/s; "前、中段管道末端的速度:νe=15-20m/s; 后段管道末端的速度:νe=15-25 m/s。 计算管段的实际末端的速度 νe 可按下式计算 νe=0.0212Qe/D2 Qe=(paTe/peTa).Qm 式中 (m/s) (m3/s) (5-25) (5-26)

Qe—计算管段终端的容积流量, m3/min

pe—计算管段终端绝对压力,Pa Te—计算管段终端温度,K; pa—当地大气压力,Pa; Ta—当地大气平均温度,K D—输送管道的内径,m。

系统出力 Gm 计算 (一)系统出力 Gm 气力除灰设备的出力可根据系统的最大输送量(已考虑输送系统和设备维修时间等因素)来确定。对于 仓式泵系统,计算时,根据设计输送量 Gms 和管道长度,可先初选某一规格的仓泵,然后核算仓泵的系统 山力 Gm,是否能满足输送要求,即 Gm≥Gms。 单仓泵 双仓泵 Gm=60ψγhνp/(t1+t2) Gm=60ψγhνp/(t2+t3) (t/h) (t/h) (5-16) (5-17) (min) (5-18)

t3=φX(νb/Qm)X[(po-pc)/pa]X[(273+ta)/ (273+t)] 式中 ψ—仓泵充满系数,一般取 o.8;

γh—灰的堆积密度,可近似取 o.7~0.8t/m3; νp—仓式泵的几何容积.m3; t1—装满 1 仓灰所需的时间,与给料设备的形式和出力有关,min t2—吹送 1 仓灰所需的时间,主要与输送管道的长度有关,min t3—仓泵压力回升时间,min; φ—供气系统漏风系数,一般取 1.1-1.2

νb—供气系统贮气总容积,m3; Qm—空气压缩机的自由空气流量, m3/min po—仓泵开始吹灰时的压力,Pa pc—仓泵停止吹灰时的压力,Pa pa—当地大气压力,Pa; ta—当地大气平均温度,℃ . t—压缩空气供气温度,℃

除灰系统的压力损失△p 仓泵正压气力除灰系统的压力损失是从整根管道的终端(即排入灰库的接口)向管道始端逐段进行计 算的。正压气力除灰系统的压力损失由以下各部分组成。 1.管道压力损失△p1 输送管道的压力损失应为水平、垂直、倾斜管道以及管道附件压力损失的总和。为简化计算,一般 可将各部分折合成当量长度的水平管道,则得计算公式如下 △p1={[pe2+19.6 peλa(Lcq/D)(γeνe2/2g)]1/2-pe}(1+K?) 式中 ,pe—计算管段终端的绝对压力,Pa,对于最后一段管道,pe 即为入库接口处的压力; λa— 计算管段的空气摩擦阻力系数,按式(5-9)计算 Leq—计算管段的当量长度,m, 按公式(5-19)和表 5—1、表 5-2 得出; D—计算管段的管道内径,m; γe—计算管段的终端的空气重度,kgf/m3 νe—计算管段的终端流速,m/s; ?—灰气混合比,按(5-20)式计算,kg(灰)/kg (气); K—两相流系数,一般可通过试验求得,也可按表 5-3 所列数据选用。 2.输送设备的压力损失△pp 上引式仓泵内的压力损失如表 5—5 所示,其他形式仓泵内的压力损失可参照选用。 表 5—5 上引式仓泵内压力损失表 20-40 >40 (Pa) (5-27)

仓式泵流量(m3/min ) 压力损失△pp(Pa)

6000-12000 12000-15000

3.灰粒加速引起的压力损失△pac

在加料处、管道变径处以及弯管之后灰粒起动加速引起的压力损失,可按公式(5—13)计算。 6\0m#T/`4k,[4d)U3h 4.入库压力损失△po △po=γeν2e(1+0.64)/2g (Pa) (5—28)

式中所有参数均选用灰气混合物入库处的数值,据实测,△po 一般为 3000-5000 Pa.。 5.布袋收尘霉的压力损失△pi 一般可根据制造厂家提供的有关压力损失数据选用。 综合以上所述,可得正压气力除灰系统的压力损失计算公式如下: △p =∑△p1 +△pp +△pac +△p0 +△pi (Pa) (5—29)

式中 ∑△p1 一各计算管段管道的压力损失的总和,Pa

受灰器负压除灰系统计算之系统出力 Gm 一、受灰器负压除灰系统计算 (一)系统出力 Gm 能源环保论坛(})n!g;g `#z 系统出力可根据锅炉最大连续蒸发量时,每小时的总灰量或总渣量以及系统设备停运进行维护所需 要的时间来确定, 即 Gm=(Gtn/tm)X103 式中 (kg/h) (5-1)

G--锅炉最大连续蒸发量时每小时的总灰量或总渣量,t/h; tn—锅炉每班运行小时数,一般为 8h; tm—气力除灰系统每班运行小时数,一般按 4h 考虑。

物料输送阀负压气力除灰出力 Gf 的计算 在一定的输送距离和浓度条件下,采用除灰控制阀的负压气力除灰系统的出力主要取决于管道的直 径,其关系可参照表 5-4。 表 5-4 管径(mm) DN150 DN125 DN150 DN200 DN250 系统出力(t/h) 5-8 8-10 10-15 15-40 40-60 负压系统的系统出力可按下式计算 Gf=(Q/ (5-15) 式中 f—摩擦系数;g—重力加速度,9.81m/s2;H—垂直升高,m;Lf—输送水平距离,m; v1)X[(p1 v1 - p2 v2)/(k-1)]X3.6/[(w2/2g+Lf+H+ w2fNπ/2g)Xg] (t/h) 系统出力与管径关系

k—定墒指数,可取 1.2;N—90°弯头个数,当弯头小于 90°时,折算为 90°弯头 p1—负压设备进口空气压力,Pa(绝对) ;P2--负压设备出口空气压力,Pa(绝对) Q--负压设备进口空气流量,m3/S ;v1—负压设备进口空气比容,m3/kg; v2—负压设备出口空气比容,m3/kg:w—管道平均流速,m/s。

气力输送系统的经济分析 在设计气力除灰系统时,首先要保证能完成预期的输送任务,同时,合理地决定所采用的设备种类 和容量,以及与此有关的问题,设计时,不能只看设备费用的多少,而更重要的是要综合考虑物料的性质 对质量的影响,输送量、输送距离、输送路线的情况,以及运行管理的难易和费用等等,例如对于某些物 料,各种设备的条件均适宜于气力输送,但由于物料含有大量的水分、具有粘附性等原因而不能采用气力 输送时,即使机械输送设备费用大,也得选取机械输送方式。也有这样的情况,输送某些物料时,例如, 向循环流化床锅炉炉前贮料仓输送石灰石粉时,采用气力输送所需的功率大,乍看起来运行费用较高,但 从系统的合理性或生产技术上来看,还是用气力输为好。究竟在什么样的情况下采用哪一种方式技术 经济性比较合理呢,一般来说,在较短距离的输送时,机械输送是有利的;反之,对较长距离的输 送,虽然从所需的功率来看,采用气力输送系统是不利的,但在设备费用方面,往往采用气力输送系统是 有利的。设备费用和所需功率及运行费用随周围条件不同,变化很大,所以不能笼统地比较,同时还应注 意到随着各种平台支架和附属设备的情况不同,变化幅度也很大。总之在设计气力除灰系统时,应该根据 工程具体条件.综合性地通过技术经济比较后选择最合适的输送系统和相应的设备。如果系统的输送出力 和输送距离已定,则系统的经济性一般取决于输送的灰气混合比,从设备能量消耗来看,压(抽)气设备所 需的功率与系统压力和空气流量的乘积成正比。如果提高灰气混合比,输用的空气量则可减小,在输送速 度保持一定的条件下,输送用的空气量与管径的平方成正比,即 与管内径的平反成反比,即 减少空气量,对降低压(抽)气设备的能量消耗是十分有利 见的。 灰气比 ? 越大,对于增大输送能力来说越有利,显然也将提高经济性。但是,灰气比过大,则在同 样的气流速度下可能产生堵塞,并且输送压力也增高,对负压式和低正压气力输送系统,有可能会超过压 气机械所允许的吸气压力或排气压力。因而,灰气比的数值受到物料的物理性质、输送方式以及输送条件 等因素的限制。特别是对正压气力输送系统,考虑仓式泵本身的尺寸和构造、输料管的内径和长度、弯头 数目以及使用的空气量等条件,其灰气比自然更受到制约。 在设计计算时,要考虑输送条件和参考各种实例来选定灰气比的数值一般选取的范围如表 5-8 所示 表 5-8 输送方式 负压式 低真空 小于 10 高真空 10- 20 压力式 低压 <20 高压 10-40 灰气比 ? 的数值 Q∝D2 而系统压力即输送管道的阻力 P∝1/D 而与灰气比并不是按正比关系增加.因此,提高输送的灰气比, 的:其次,从系统基建费用来看,由于灰气比

的提高,设备和输送管道内径、支架及安装费用都可以相应地减小,降低系统基建费用的效果也是显而易

流态化压送 40-80 从上表也不难看出.在经过综合比较后,有条件时应该尽量选用高浓度的密相气力输送系统。 表 5—9 为德国公司的一个例子。由表可以看出,与机械方式相比,气力除灰系统的功率消耗偏大, 运行费用接近,但设备费用要节约得多。但是在国内气力除灰装置只有实现国产化后才能达到这一结果。 表 5-9 主要设备 设备费 (马克) 电力消耗 运转费 (马克/t) (Kw·h) (马克/t) (1)机械除灰装置 螺旋输送机一斗式提升机一皮带运输机(包括平台支架和走廊)+除灰装置 430000 70 0.08 0.40 (2)机械除灰与空气斜槽联用 螺旋输送机一 (斗式提升机一空气斜槽)x 2 段(包括平台直架)、除尘装 置 230000 50 0.06 0.23 (3)气力除灰装置 仓式泵一输料管(包括干台支架)一旋风分离器+除尘装置,包括空气压缩机 150000 80 180* 0.09+0.2 0.30** 0.41 * 输送水泥出力 60t/h,输送距离 300m。 ** 按输送水泥需要消耗 60m3/t 气量计算,压力为 0.2MPa 的空气需消耗电能为 0.05KW·h/m3,故 电力消耗为 180kW·h.耗电费为 0.3 马克/t 表 5—10 列举了用不同方式,以 10/h 的出力,将物料输送 30、150 及 300 距离时,所需的输料管 径和功率消耗的比较示例 输送方式的经济性比较方 式

高压压送式 低压压送式 负压式 输送量(t/h) 10 10 10 10 10 10 10 10 10

输送距离(m) 30 150 300 30 150 300 30 150 300 管径(英寸) 2 2X(1/2) 3 4 7 10 4 8 10 压气机械 空压机 罗茨风机 罗茨风机 功率(KW) 19 30 37 11 30 45 15 37 60 功率比① 146 100 100 100 107 127 131 130 167 ①此栏表示在同一输送距离下与其他方式的比较值。

当已知各管段的气体流速时,其管径如何计算?-------来源于《燃煤锅炉大气污染物净

化》0

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输送流速 根据试验结果,各管段推荐选用输送速度如下: 1) 输送管道始端速度 vb=10~12m/s。 2)前、中段管道末端速度 ve=15~ 20m/s 3)后段管道末端速度 ve=15~25m/s 4)管道实际末端速度 ve 可按下式计 算: ve=0.0212Qe/D2 Qe=paTe/peTa·Qm 式中,Qe--计算管段终端体积流量,m3/min; pe---计算管段终端绝对压力,Pa; pa---当地大气压力,Pa; Te---计算管段终端温度,K; Ta---计算当地大气平均温度,K; D----输送管道内径,m。 m/s m3/min


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