产业峰会 | 齐砚勇：烧成系统操作方法改进可促进水泥行业绿色发展
3月28日上午，由中国水泥网主办的“第十三届中国水泥产业峰会”顺利召开。西南科技大学副教授 齐砚勇为峰会带来了以《碳减排背景下烧成系统操作方法》为主题的精彩报告。
通过分析讨论各类常用气力输送系统的性能、特点和适用范围，较系统地叙述了气力输送优化设计的五个要点......
３．１ 供气压力
空压机（风机）排气压力等于输送线路的压降加上供料器、收尘器、阀等压降之和，再乘以一个安全系数（约为1.1）；如果空压机(风机)和供料器之间管道较长(如超过５０ｍ)，还需加上传递压损；在供气线路中调节空气量装置如节流喷嘴等的压损也必须考虑进去。 ３．２ 体积流量
如果空气的质量流量 ma(ｋｇ／ｓ)已确定，那末可用近似方法求得标准状态下的体积流量Ｖ0(ｍ３／ｓ) ，见式(１)。
Ｖ0＝０．８１６ｍａ (１)
体积流量也可通过输送空气初始速度来表达。首先依据输送参数(由理想气体定律产生)可计算输送空气初始速度；然后根据式(２)可求得Ｖ0值，见式(４)。
ｖ＝４ｐ0ＶｏＴ／πｄ２ｐＴｏ (２)
式中：ｖ--输送空气初始速度ｍ／ｓ；
ｐ0--标准大气压，１０１．３ｋＰａ(绝对)；
Ｔ--输送空气温度，Ｋ；
ｄ--管道内径，ｍ；
ｐ--管道起始端空气压力，ｋＰａ；
Ｔ0--标准空气温度，２８８Ｋ。
由式(２)得到(３)：
Ｖ0＝πｄ２ｐＴ0ｖ／４ｐ0Ｔ (３)
将ｐ0和Ｔ0值代入(３)得：
Ｖ0＝２．２３ｄ２ｐｖ／Ｔ (４)
需要说明的是Ｖ′Ｏ值是在管道内输送物料所需空气的体积流量，而所选空压机风机排气量必须考虑供料器和管道阀门等的泄漏量。对正压系统来说，旋转叶片供料器的空气泄漏量约为鼓风机排气量的１５％～２０％，而双翻板阀供料器的空气泄漏量约为鼓风机排气量的１０％。
３．３ 压力适用范围
正压系统中各类空压机(风机)的压力适用范围如图３所示。对 低 压 系 统 ( 约 １０ｋＰａ),，轴流式或离心式风机都是适宜的，具体选择取决于系统负荷和需要的操作压力特性。这类风机常用于稀相输送，作为文丘里式和旋转叶片供料器的供气源，系统中使用薄壁管道。
当排气压力小于１００ｋＰａ时，广泛使用罗茨鼓风机。该类型具有宽广的体积流量范围并能提供无油空气。此外，它有恒定的速度曲线，当传递压力增加时，体积流量仅轻微减少，从而保证了物料在一定压力下的悬浮流动状态。
当排气压力大于１００ｋＰａ时，往复式和螺杆式空压机都能满足气力输送系统中所需最高压力。单级回转滑片式空压机的工作压力可达到４００ｋＰａ(表压)。
真空泵在图３中没有列出，因为这类设备选用比较少。对负压系统，如真空不是太大，常使用离心式通风机和罗茨鼓风机；对于较高真空，则采用水环或液环式真空泵。
４经济性分析
当几种气力输送系统都适用于某一具体应用时，应选择最经济的。这里主要以仓式泵的实测数据为例，证实通过选择最佳罐尺寸和最佳操作压力可大大降低能耗和操作费用。
４．１ 投资费用
总的来说，高压密相输送中空压机和供料器的价格比较昂贵；低压稀相输送系统中管道和收尘器的费用较贵。当输送距离小于５０ｍ，使用稀相系统的投资费用低；超过５０ｍ，密相系统的投资费用较低。对磨琢性物料的输送，用能周期性更换的零件如弯管等代替昂贵的耐磨合金零件可降低投资费用。
４．２ 操作费用
主要动力费用来自空压机，其次是旋转叶片供料器和螺旋泵及袋除尘器，其它设备的动力消耗相对空压机来说是很小的。
使用集中气源可减少系统投资费用，但其操作费用比单独供气要高得多。如工厂集中气源压力为(６００～７００)ｋＰａ，而气力输送系统所需压力仅为１００ｋＰａ，则使用集中供气费用要比单独供气高出一倍左右。如果必须使用集中供气，那末高压空气将主要用于仓式泵和分级管道。
密相系统的操作费用总是较低的。当输送距离为５０ｍ时，稀相输送操作费用是密相输送的５倍以上(依据仓式泵使用情况)；随输送距离增大，这个差异将减少。操作费用主要来自电机的功率消耗，可用式(５)进行粗略估算。
Ｐ＝１６５ｍａ１ｎ(ｐ１／ｐ２) (５)
或 Ｐ＝２０２ＶＯ１ｎ(ｐ１／ｐ２) (５－１)
式中：Ｐ--电机消耗功率，ｋＷ
ｐ１--空气进气压力，ｋＰａ(绝对)
ｐ２--空气排气压力，ｋＰａ(绝对)
电机消耗功率乘以单位电价即为每小时操作费用。
４．３ 仓式泵实测结果
４．３．１ 最佳罐尺寸
仓式泵的压力罐有效容积ＶＢ影响系统所需能量。图４为一个实际运行仓式泵输送装置的压力罐有效容积特性曲线。其中实际输送阶段功率消耗Ｐ是在空压机联轴节处测得。在双仓系统中，ＶＢ,ｇｅｓ是二个相同的单罐容积之和(＝２ＶＢ)。输送水泥时空压机输出压力为ｐｖ＝４００ｋＰａ(表压)，输送粉煤灰时空压机输出压力为ｐｖ＝３００ｋＰａ(表压)。图中还定性地显示了随着罐尺寸减少，每小时所需输送周期次数ｎｃｈ增加的趋势。
如图４所示，当罐尺寸大于临界容积时，其功率消耗独立于罐尺寸；当罐尺寸小于临界容积并降至极限容积时，相应的无效时间会成倍增加。为了完成给定的额定输送量Ｇｅ，就需要在剩余的有效输送时间内用一个较高的实际输送量ＧＳ来补偿。
双仓系统(一个罐加压和输送，另一个罐排气和进料)罐的临界容积比单仓系统罐的临界容积低。比较图４中两个系统功率消耗Ｐ可以看出,双仓系统比单仓系统的能耗更低。
从能量观点来看，最佳罐容积就是其临界容积。粉煤灰和水泥相比，粉煤灰具有更好流动和输送性能，其能耗也明显减少。
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