高压飞灰密相气力输送实验分析

高压飞灰密相气力输送实验分析
【摘要】目前，关于飞灰密相气力输送的研究已有很多有价值的成果，但大多是针对低压输送的研究，而有关高压飞灰密相气力输送的实验研究和报道仍然很少。

这是由于高压密相输送流动的形态相对复杂，降低了流动的稳定性，因此较为成熟的高压飞灰密相气力输送理论比较少，有待更深入的研究。

本文主要就高压飞灰密相气力输送的实验进行分析。

【关键词】高压；飞灰；密相气力输送；实验；分析
高压飞灰密相气力输送中的气体体积的流量、固相质量的流量以及输送压力等，都与输送管路压降存在着一定的内在联系，因此把握好它们之间内在的关系，对探索物料输送过程中的稳定性有着重要的意义。

此外，平均粒径不同的飞灰之间输送的特性也存在着差异，通过在输送压力达4.0Mpa的高压气力输送的试验中，进行飞灰密相气力输送的实验，对掌握大规模设计和运行高压飞灰密相气力输送系统具有指导的意义。

1.密相气力输送的概况分析
1.1气力输送的概念
气力输送又为气流输送，主要是通过气流能量在密封的管道内朝着气流的方向进行颗粒状的物料输送，是一种留态化技术的具体应用[1]。

气力输送的装置结构简单且操作较为方便，能够用作倾斜、垂直或水平方向上的输送。

输送过程中能够同时进行物料的干燥、冷却、加热以及气流的分级等物理或化学方面的操作。

气力输送主要有输送的量大、输送的速度高、输送的距离较长，能够在一处进行装料，并在多处卸料等特点。

1.2密相气力输送的概况
密相气力输送主要指的是固气比>25或固体含量在10～30kg/m3之间输送的过程。

其操作的气速比较低，单用较高气压压送。

现今较为成熟的设备室仓泵，其输送的距离可达500米以上，比较适合对较远距离之间的输送。

但密相气力输送设备的阀门比较多，且电动以及启动的设备多。

密相气力输送所输送的压力较高，因此所有的管道都必须是耐磨的材料[2]。

2.实验的装置系统及物料的性质分析
高压飞灰密相气力输送实验装置，主要是作为输送介质将高压氮气输送到自缓冲罐中，并将其分为分为充压风和流化风以及补充风，经过流量计与调节阀进入到上出料式的发料罐中，输送过程中冲压风维持料罐中的压力，而流化风则经发料罐的底部将飞灰进行流化，并将其送进输送管道中，发料罐的出口处引进补
充风来调节输送的能力，保证输送的稳定。

发料罐与收料罐可以通过调节阀门来进行相互之间的切换，且两料罐中的体积均是0.65m3，输送的管道为φ16mm×3mm，输送的距离是45m，三个高精度电子秤对其飞灰的实时质量进行称量。

且差压及压力传感器的精度是0.3%，输送的物料主要是选取内蒙三种不同平均粒径的同种飞灰，其平均粒径分别是52μm，115μm以及300μm；其中外水是3.74%，密度是1400kg/m3[3]。

3.高压飞灰密相气力输送的实验结果分析
3.1输送压力能够影响飞灰质量流量以及固气比
3.1.1输送压力影响飞灰质量流量。

气力输送工程中，输送能力受到输送差压大小的影响，因此可以调节输送差压及输送压力对输送的特征参数进行调节。

实验中保持流化风的流量以及补充风的稳定，并增加发料罐压力，与此同时增加收料罐压力来保持输送差压的恒定。

当输送的差压恒定时，飞灰质量流量会随输送压力的增加而不断增加，相同差压中，发料罐压力的不断升高，其高压氮气中携带的飞灰颗粒能力也在不断增强，且输送压力的升高，其飞灰的质量流量也在不断的增大。

3.1.2输送压力影响飞灰固气比。

输送的固气比主要是指输送固体的流量与输送气体流量之间的比值，可分为固气的体积比、固气的质量体积比以及固气的质量比。

在此实验中主要采用的是固气的质量体积比，且表示的是单位体积气体中所携带的颗粒质量，从图4中看出，相同差压的情况下，固气比随发料罐压力的增大而不断增加，这是由于相同差压中发料罐压力增加，而进入到发料罐中的冲压风质量流量也随之增加，但飞灰质量流量的逐渐增加会使气速随输送压力增加而减小，且管道内的气体提起流量逐渐的降低，因此使得固气比增加。

3.2输送差压能够影响飞灰的质量流量以及固气比
3.2.1输送差压影响飞灰质量流量。

气力输送的控制过程中的输送差压是另一个比较重要的参数，能够提供输送的动力，其大小能够决定输送的气体势能转化的大小。

实验过程中，维持流化风量以及发料罐的压力不变，调节收料罐压力改变输送差压可以发现，输送差压的不断增加能够增加飞灰质量流量。

这是由于增大输送差压，能够使气体膨胀或是转化为静压能，使得气体携带飞灰的质量及其能力增强，从而使得飞灰质量流量随差压的增大而增大。

3.2.2输送差压影响飞灰固气比。

实验表明，固气比会随输送差压的增大形成先增后减的趋势。

这是由于输送差压比较小时，随输送差压的增加，飞灰质量流量也在逐渐增加，输送气体质量不变，使得气体体积不断膨胀，但其影响比飞灰质量流量增加的影响小，使得固气比增大。

而当输送差压到特定的程度时，管道内气体的流量增加，且输送差压增大而收料罐压力减小，使得管道内的平均压力减小，气体体积膨胀较大，体积流量不断增大，降低了固气比。

3.3飞灰质量流量受流化风量的影响
流化风能够穿过多孔的地板进入到发料罐中，且在一定气流速度下，可以利用气体动能使飞灰粒悬浮，此时的飞灰颗粒彼此之间是分离的，且能够前后、左右移动，具有流体特性，发生流化。

实验中维持对52μm以及300μm飞灰输送的压力以及总数送压差的不变，逐渐增加流化风量，这时飞灰质量流量会随流化风量的增大而呈现出先增大后减小的现象。

当流化风量小，飞灰流化的效果差，飞灰颗粒的间距小，颗粒间的碰撞比较频繁且摩擦大，输送比较困难；增加流化风量时，飞灰颗粒的速度增加，气体携带的能力也逐渐增强，其质量流量也不断增大，输送飞灰容易。

实验结果表明，52μm粒径的飞灰，其流化风量达0.4m3/h 时，质量流量最大，300μm粒径飞灰的质量流量最大时，流化风量在0.6m3/h左右。

3.4飞灰的粒径能够影响质量流量
实验过程中所选用的三种不同平均粒径的飞灰，在相同输送压力的情况下来改变其输送差压，可以得出，随输送差压的不断增大，三种不同平均粒径飞灰的质量流量也随之增大；而在同一输送差压下，粒径相对小的飞灰质量流量对应质量流量较大，而飞灰的输送能力随粒径的增加而减小。

这是由于小粒径飞灰，其比表面积大，相同气速下的单位面积得到气体曳力大，得到的加速度大，使得截面质量流量大。

但该趋势在飞灰颗粒的粒径小到特定的程度，其颗粒粘性作用力会占据主导的作用，质量流量就会随飞灰粒径的减小而逐渐减小。

综上所述，实验结果表明，高压飞灰密相气力输送实验中，随输送压力的增加，飞灰质量流量以及固气比也在不断增加，因此在高压的条件下，能够实现飞灰的低速密相输送。

而随着输送压差的增加，飞灰质量流量不断增加，固气比先增后减；且相同总数送差压的前提下，大粒径飞灰质量流量及其体积质量固气比要比粒径小的飞灰低。

参考文献
[1]周云，陈晓平，梁财，孟庆敏，鹿鹏，蒲文灏，许盼.不同平均粒径煤粉的高压密相气力输送[J].粉煤灰综合利用，2011，14（5）：50-52.
[2]周云，陈晓平，梁财，孟庆敏，鹿鹏，蒲文灏，许盼.高压煤粉密相气力输送实验研究[J].工程热物理学报，2010，31（1）：76-79.
[3]彭小敏，朱立平，袁竹林.煤粉粒径对密相气力输送流型影响的数值模拟[J].燃烧科学与技术，2012，13（4）：62-64.。