浓相输送技术应用分析
席东兴张庆华
（中国铝业山西华泽铝电有限公司电解厂，山西河津０４３３０４）
摘要浓相输送技术是气力输送主要方式乏一。文章结合浓相输送系统现状，分析了浓相输送的各方面条件关系，指出了压缩风量与压力大小对输送效率的重要影响，并探讨了通过调整气路风量与压力大小束提高浓相输送效率的办法。
关键词浓相输送效率平衡压力固气比
１前言
浓相输送技术是一门新兴的科学技术，由于它具有投资省，输送能力强，布置灵活，无泄露，经久耐用等优点，而被广泛应用于细小颗粒及粉状物料输送。净化车间一期工程配置的三净化浓相输送系统随着电解投产运行以来，存在着工艺方面问题，在基本满足生产需要的同时显现出输送能力小、输送时间长的弊端。改善工艺条件提高浓相输送效率对节能减排、降本增效意义非凡。浓相输送效率与输送能力、压缩空气消耗量紧密关联，同时二者也是衡量浓相系统运行效率的重要指标。影响输送效率高低的因素很多。如气固比（单位体积中空气和料的含量比）、输送管径的大小与布置、粒子速度、空气速度等，在三净化浓相输送系统设计选定（包括输送路线长短、形式，罐体、管道布置，压缩风压、输送能力等）以后，客观上讲各因素的数值实际已经基本得到限定，并且相互联系制约。只有调整匹配好各方面的工艺技术条件，才能提高浓相输送效率。
２输送原理及参数
２．１浓相输送原理
压力容器双管浓相输送管道由内管和外管组成。外管输送物料，内管传输压缩空气。输送开始时，压缩容器内物料通过出料压缩空气的作用进入输送管道，送料压缩空气立即会从料栓后面的气孔进入内管，压缩空气在管中与料栓平等流动，如图所示，在料栓Ａ段的开孔处压缩空气进入主管中，这是因为在料栓的中间断面通过料栓的空气压力变化比通过相同距离旁通管的压力小。根据最小阻力原理，在Ａ段的料栓被空气分开，这样长栓切成短栓，从压力角度来说，移动一段短料比移动一段长栓所需总压力小。气速的影响是很重要的，气速高会形成长料栓，气速低则形成短料栓，并且内管中产生的脉冲力不同，气流速度逐渐降低，料栓的长度变短，到一定程度转变成流态化的物料流动。由于料栓占据了整个管径，物料的透气性差，所以Ａ段料栓被空气向右移动，形成一个气室空间。Ａ段料栓送走后，Ｂ段料栓所受阻力最小，如同Ａ段一样，向右移动同时形成一个气室空间，不断重复上述过程，整个管道形成了栓状输送状态。
２．２相关参数
浓相输送中，压缩空气速度一般为２－一－ｌＯｍ／ｓ，输送物料速度一般为２－－－４ｍ／ｓ，固气比大于３０：１（ｋｇ氧化铝／ｋｇ空气）。
旺图貉鱼＞囝蚴钐钐钐钐、’雪後ｎｎＤＤ扎９
压力容器双管浓相输送原理图
３现状分析
一般来说，一套浓相输送系统选定之后，要达到理想的输送效率，其相关工艺技术参数有额定要求与适合的压力匹配，如压缩空气量与压力大小、固气比、输送速度、管路压力相对平衡状态，沿程阻力损失等。具体讲，三净化浓相系统总管压力０．６＂０．８ＭＰａ，实际输送距离１６０ｍ，输送高度２４ｍ，为保持输送过程稳定，输送管道前半部分采用①１３３，尾部采用①１４０，以减小管路系统阻力损失，两个压力罐容积各为ｌＯｍ３。这些具体数据规定了所有工艺技术影响因素的取值与匹配范围。下面结合理论分析，以尾部垂直输送段为例，输送效率可用下式表示：
式中：①ｍ——１Ｉｐ／ｕａ卜固气比，ｋｇ氧化铝／ｋｇ空气；
Ｄ＿—＿｛俞送管径，ｍ；ｕｐ一空气速度，ｍ／ｓ；ｕａ——粒子速度，ｍ／ｓ；入——纯空气的摩擦系数；入ｓ一混相流的摩擦系数；ｈ——输送高度，ｍ；Ｆｒ一—－ｆ寸鲁德数＝ｕａ／√ｇ／Ｄ
从上式看出，入、入ｓ、ｈ、Ｄ与Ｆｒ可以视为恒定数，只有达到一定的固气比值Ｑ，才能减小粒子速度ｕａ，在其他条件不变时，如气流速度、输送高度等一定情况下，就可以最大限度提高系统输送效率。
实际生产中，浓相输送系统固气比Ｑ在喷嘴处得到确定的数值。物料与压缩空气在浓相喷嘴处按比例混合，由平衡压力、助吹压力、输送压力三者共同作用决定其值。固气比确定之后，输送管内空气速度与粒子速度亦即确定。所以如何保证Ｑ值达到要求，同时也减少了多余的输送压缩风消耗量成为提高浓相输送效率的核心点与突破点。・１８８・
２００９（重庆）中西部第二届有色金属工业发展论坛
在喷嘴处形成适合的压缩空气与氧化铝比例，是平衡压力、助吹压力、输送压力三者综合作用的结果。平衡压力主要作用是稳定罐内压缩空气的压力，保证稳定的打料速度。前面说过，为保持物料输送的稳定，减小压力损失，后半部分管道采用①１４０，从保证整个运行的平稳角度讲，要求平衡压力大于输送压力，并且从固气比角度来说，如果平衡压力小于输送压力，势必造成固气比变小，明显降低输送效率与输送速度。相反，二者差值过大时，在喷嘴处形成料多气少，同样不利于物料正常输送，也降低了输送效率与输送速度，同时增大了管道压力降损失。
输送压力（或风量）是把氧化铝从喷嘴处输送到仓内的载体，也是形成固气比的一个重要因素。风量大小直接与固气比相关，风压决定着空气速度与粒子速度，对输送过程影响极大，一定的料栓长度要求相应的气流速度，一定的固气比与压缩风量成比例关系。所以输送压力（或风量）的选定也很为重要。一般来讲，浓相输送系统压缩空气消耗仅为稀相输送消耗量的１／３，严格控制好输送风量（或风压）对提高输送能力，降低压缩空气消耗效果明显。结合实际生产，一定内管开口距离要求相应的气流速度。
三净化浓相输送系统设计输送１０吨物料时间为２０分钟，压缩空气的消耗指标为６０Ｎｍ３／ｍｉｍ实际每输送１０吨物料时间为２０～２５分钟，那么压缩空气就多消耗１３０～１５０Ｎｍ３．
４改进措施
４．１输送压力的选定
在保证平衡压力高于输送压力、助吹压力正常情况下，输送物料测定的一组平均数据绘成图形如下：
从图中看出，输送压力控制在０．４２～Ｏ．５０ＭＰａ之间，输送时间缩短，输送能力较大。
４．２平衡压力的选定
在输送压力一定的情况下，输送物料测定的一组平均数据（平衡压力与输送压力差值／Ｘｐ与输送时间）绘成图形如下：・１８９・
２００９（重庆）中西部第二届有色金属工业发展论坛
２０
１０
Ｏ．ＯｌＯ，０２Ｏ．０３０．０４０．０５０．０６Ｏ．０７
从图中看出，ＡＰ在０．０２－－一０．０５范围内，输送速度快，输送能力大。
输送压力设置在０．４２～Ｏ．５０ＭＰａ之间时，平衡压力设定在０．５２～Ｏ．５５ＭＰａ之间，此时每输送１０吨物料时间为１８分钟，输送能力完全达到或超过了４０ｔ／ｈ；同时压缩空气就节省１２０～１５０Ｎｍ３．
５结束语
一套浓相系统选定后，影响其输送效率的因素就有了限定值。如固气比、气流速度、粒子速度、输送能力、压缩空气消耗、压力布置等。其中如何设定压力大小与形成相互间的匹配关系成为核心问题，直接影响浓相输送效率的高低。
５．１必须根据实际设计选定情况测定出压力大小与匹配值，才可能提高输送效率。
５．２合适的输送压力即满足固气比要求，又保证了一定的空气流速。
５．３合适的平衡压力即有利于保持固气比平衡，又减小了压力降损失。
５．４类似三净化浓相系统的设计输送压力应设置在０．４２～０．５０ＭＰａ之间，平衡压力应设定在０．５２～０．５５ＭＰａ之间，才可以提高系统输送效率。
５．５建议各路进气管道安装针形阀，便于固定相应的调整压力，并且不能随意调节。
５．６调定各路风压后，应严格依据显示屏设定数据使用输送系统，避免因改变工艺操作技术条件而降低浓相输送效率。
参考文献
Ｉ《：轻金属》沈阳铝镁设计研究院主办：
２青铝净化《浓相输送技术操作规程》；
３华泽净化＜浓相输送技术操作规程》。・１９０・
浓相输送技术应用分析
席东兴张庆华
（中国铝业山西华泽铝电有限公司电解厂，山西河津０４３３０４）
摘要浓相输送技术是气力输送主要方式乏一。文章结合浓相输送系统现状，分析了浓相输送的各方面条件关系，指出了压缩风量与压力大小对输送效率的重要影响，并探讨了通过调整气路风量与压力大小束提高浓相输送效率的办法。
关键词浓相输送效率平衡压力固气比
１前言
浓相输送技术是一门新兴的科学技术，由于它具有投资省，输送能力强，布置灵活，无泄露，经久耐用等优点，而被广泛应用于细小颗粒及粉状物料输送。净化车间一期工程配置的三净化浓相输送系统随着电解投产运行以来，存在着工艺方面问题，在基本满足生产需要的同时显现出输送能力小、输送时间长的弊端。改善工艺条件提高浓相输送效率对节能减排、降本增效意义非凡。浓相输送效率与输送能力、压缩空气消耗量紧密关联，同时二者也是衡量浓相系统运行效率的重要指标。影响输送效率高低的因素很多。如气固比（单位体积中空气和料的含量比）、输送管径的大小与布置、粒子速度、空气速度等，在三净化浓相输送系统设计选定（包括输送路线长短、形式，罐体、管道布置，压缩风压、输送能力等）以后，客观上讲各因素的数值实际已经基本得到限定，并且相互联系制约。只有调整匹配好各方面的工艺技术条件，才能提高浓相输送效率。
２输送原理及参数
２．１浓相输送原理
压力容器双管浓相输送管道由内管和外管组成。外管输送物料，内管传输压缩空气。输送开始时，压缩容器内物料通过出料压缩空气的作用进入输送管道，送料压缩空气立即会从料栓后面的气孔进入内管，压缩空气在管中与料栓平等流动，如图所示，在料栓Ａ段的开孔处压缩空气进入主管中，这是因为在料栓的中间断面通过料栓的空气压力变化比通过相同距离旁通管的压力小。根据最小阻力原理，在Ａ段的料栓被空气分开，这样长栓切成短栓，从压力角度来说，移动一段短料比移动一段长栓所需总压力小。气速的影响是很重要的，气速高会形成长料栓，气速低则形成短料栓，并且内管中产生的脉冲力不同，气流速度逐渐降低，料栓的长度变短，到一定程度转变成流态化的物料流动。由于料栓占据了整个管径，物料的透气性差，所以Ａ段料栓被空气向右移动，形成一个气室空间。Ａ段料栓送走后，Ｂ段料栓所受阻力最小，如同Ａ段一样，向右移动同时形成一个气室空间，不断重复上述过程，整个管道形成了栓状输送状态。
２．２相关参数
浓相输送中，压缩空气速度一般为２－一－ｌＯｍ／ｓ，输送物料速度一般为２－－－４ｍ／ｓ，固气比大于３０：１（ｋｇ氧化铝／ｋｇ空气）。
旺图貉鱼＞囝蚴钐钐钐钐、’雪後ｎｎＤＤ扎９
压力容器双管浓相输送原理图
３现状分析
一般来说，一套浓相输送系统选定之后，要达到理想的输送效率，其相关工艺技术参数有额定要求与适合的压力匹配，如压缩空气量与压力大小、固气比、输送速度、管路压力相对平衡状态，沿程阻力损失等。具体讲，三净化浓相系统总管压力０．６＂０．８ＭＰａ，实际输送距离１６０ｍ，输送高度２４ｍ，为保持输送过程稳定，输送管道前半部分采用①１３３，尾部采用①１４０，以减小管路系统阻力损失，两个压力罐容积各为ｌＯｍ３。这些具体数据规定了所有工艺技术影响因素的取值与匹配范围。下面结合理论分析，以尾部垂直输送段为例，输送效率可用下式表示：
式中：①ｍ——１Ｉｐ／ｕａ卜固气比，ｋｇ氧化铝／ｋｇ空气；
Ｄ＿—＿｛俞送管径，ｍ；ｕｐ一空气速度，ｍ／ｓ；ｕａ——粒子速度，ｍ／ｓ；入——纯空气的摩擦系数；入ｓ一混相流的摩擦系数；ｈ——输送高度，ｍ；Ｆｒ一—－ｆ寸鲁德数＝ｕａ／√ｇ／Ｄ
从上式看出，入、入ｓ、ｈ、Ｄ与Ｆｒ可以视为恒定数，只有达到一定的固气比值Ｑ，才能减小粒子速度ｕａ，在其他条件不变时，如气流速度、输送高度等一定情况下，就可以最大限度提高系统输送效率。
实际生产中，浓相输送系统固气比Ｑ在喷嘴处得到确定的数值。物料与压缩空气在浓相喷嘴处按比例混合，由平衡压力、助吹压力、输送压力三者共同作用决定其值。固气比确定之后，输送管内空气速度与粒子速度亦即确定。所以如何保证Ｑ值达到要求，同时也减少了多余的输送压缩风消耗量成为提高浓相输送效率的核心点与突破点。・１８８・
２００９（重庆）中西部第二届有色金属工业发展论坛
在喷嘴处形成适合的压缩空气与氧化铝比例，是平衡压力、助吹压力、输送压力三者综合作用的结果。平衡压力主要作用是稳定罐内压缩空气的压力，保证稳定的打料速度。前面说过，为保持物料输送的稳定，减小压力损失，后半部分管道采用①１４０，从保证整个运行的平稳角度讲，要求平衡压力大于输送压力，并且从固气比角度来说，如果平衡压力小于输送压力，势必造成固气比变小，明显降低输送效率与输送速度。相反，二者差值过大时，在喷嘴处形成料多气少，同样不利于物料正常输送，也降低了输送效率与输送速度，同时增大了管道压力降损失。
输送压力（或风量）是把氧化铝从喷嘴处输送到仓内的载体，也是形成固气比的一个重要因素。风量大小直接与固气比相关，风压决定着空气速度与粒子速度，对输送过程影响极大，一定的料栓长度要求相应的气流速度，一定的固气比与压缩风量成比例关系。所以输送压力（或风量）的选定也很为重要。一般来讲，浓相输送系统压缩空气消耗仅为稀相输送消耗量的１／３，严格控制好输送风量（或风压）对提高输送能力，降低压缩空气消耗效果明显。结合实际生产，一定内管开口距离要求相应的气流速度。
三净化浓相输送系统设计输送１０吨物料时间为２０分钟，压缩空气的消耗指标为６０Ｎｍ３／ｍｉｍ实际每输送１０吨物料时间为２０～２５分钟，那么压缩空气就多消耗１３０～１５０Ｎｍ３．
４改进措施
４．１输送压力的选定
在保证平衡压力高于输送压力、助吹压力正常情况下，输送物料测定的一组平均数据绘成图形如下：
从图中看出，输送压力控制在０．４２～Ｏ．５０ＭＰａ之间，输送时间缩短，输送能力较大。
４．２平衡压力的选定
在输送压力一定的情况下，输送物料测定的一组平均数据（平衡压力与输送压力差值／Ｘｐ与输送时间）绘成图形如下：・１８９・
２００９（重庆）中西部第二届有色金属工业发展论坛
２０
１０
Ｏ．ＯｌＯ，０２Ｏ．０３０．０４０．０５０．０６Ｏ．０７
从图中看出，ＡＰ在０．０２－－一０．０５范围内，输送速度快，输送能力大。
输送压力设置在０．４２～Ｏ．５０ＭＰａ之间时，平衡压力设定在０．５２～Ｏ．５５ＭＰａ之间，此时每输送１０吨物料时间为１８分钟，输送能力完全达到或超过了４０ｔ／ｈ；同时压缩空气就节省１２０～１５０Ｎｍ３．
５结束语
一套浓相系统选定后，影响其输送效率的因素就有了限定值。如固气比、气流速度、粒子速度、输送能力、压缩空气消耗、压力布置等。其中如何设定压力大小与形成相互间的匹配关系成为核心问题，直接影响浓相输送效率的高低。
５．１必须根据实际设计选定情况测定出压力大小与匹配值，才可能提高输送效率。
５．２合适的输送压力即满足固气比要求，又保证了一定的空气流速。
５．３合适的平衡压力即有利于保持固气比平衡，又减小了压力降损失。
５．４类似三净化浓相系统的设计输送压力应设置在０．４２～０．５０ＭＰａ之间，平衡压力应设定在０．５２～０．５５ＭＰａ之间，才可以提高系统输送效率。
５．５建议各路进气管道安装针形阀，便于固定相应的调整压力，并且不能随意调节。
５．６调定各路风压后，应严格依据显示屏设定数据使用输送系统，避免因改变工艺操作技术条件而降低浓相输送效率。
参考文献
Ｉ《：轻金属》沈阳铝镁设计研究院主办：
２青铝净化《浓相输送技术操作规程》；
３华泽净化＜浓相输送技术操作规程》。・１９０・