气力输送系统在干法乙炔生产中的应用

邹成磊

(安徽华塑股份有限公司,安徽 滁州 233290)

干法乙炔工艺具有水消耗量低、电石渣综合利用成本低等特点，在氯碱行业向节能减排、循环经济方向发展的大背景下，其发展日益得到人们的重视。国家环保部发布的《清洁生产标准 氯碱行业(聚氯乙烯)》中，将干法乙炔工艺列入清洁生产一级标准，这必将进一步推动该技术的工业化进程，使其逐步成为乙炔发生技术的主流工艺。在实际运行中，进入发生器的电石需要破碎至粒径5 mm以下，因电石破碎生产工艺中使用的破碎机及转运设备多，故障点及检修频次也随之增加。安徽华塑股份有限公司(以下简称华塑公司)通过合理优化电石破碎和乙炔发生的设备布局，大大减少了干法乙炔装置配套的电石破碎及电石输送设备，达到了节能环保、减少设备维护和维修的目的。华塑公司电石破碎与乙炔发生装置布置相对集中，将破碎后的粉料电石输送至乙炔发生装置，需要克服40 m的垂直输送距离、约90 m的水平输送距离，故该工艺选择了气力输送系统来完成粉料电石的输送。该气力输送系统自2012年12月投产，经过近4年的调试、改造，目前运行安全、稳定。

1 气力输送工艺介绍

气力输送是利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气力输送的主要特点是输送量大、输送距离长、输送速度较快；能在一处装料，然后在多处卸料；设备简单，管道布置灵活，占地面积小，可充分利用空间，设备的投资和维修费用少，操作方便；可进行水平的、垂直的或倾斜方向的输送；整个输送过程完全密闭，不产生扬尘，现场环境干净、整洁，整个系统易于实现程序自动化和集中控制。

该套电石气力输送工艺系统以氮气作为承载介质，借助于压缩机使氮气具有一定能量形成氮气流，额定工作压力为0.35 MPa。系统运转时，输送仓泵内的电石粉体经氮气流化，通过旋转供料器与压缩氮气混合后，沿管路输送至电石接收仓，在电石接收仓内氮气与电石分离，氮气通过仓顶一级除尘器、二级除尘器、过滤器除尘后返回压缩机入口缓冲罐回收循环使用。

该套气力输送系统由输送系统和氮气回收系统两个部分组成。

输送系统是指从细粉缓冲料仓到接收仓出口插板阀，氮气回收利用系统是指氮气从细粉接收仓顶返回压缩机进口缓冲罐，输送距离为130 m(水平距离90 m，垂直距离40 m)。

氮气回收系统包括除尘设备、氮气压缩机、储气设备等。当输送系统工作时，压缩氮气在接收仓上方膨胀后通过仓顶一级除尘器过滤后排入回气管，经过二级除尘器进一步除尘后进入压缩机前级储气罐，缓冲后进入压缩机增压，增压后的压缩氮气进入储气罐供气力输送泵使用。为防止外界的空气进入氮气循环系统，要保证压缩机入口的压力为微正压(约1～3 kPa)。系统于压缩机入口设自动补氮、排氮装置组件。为压缩机设置开车和自动调节回路，细粉缓冲仓和接收仓均设置补氮装置组件。

2 气力输送系统主要设备

2.1 输送仓泵

输送仓泵包括入口圆顶阀、排气圆顶阀、出口圆顶阀、进料泵体、旋转给料机、气控盘组件及配气管路，接收来自细粉缓冲仓的电石粉，在输送气加压下，实现连续、自动输送。输送仓泵在气力输送系统中主要用于电石的输送，是最主要的设备，利用DCS全自动控制整个输送过程。气力输送系统输送过程分为4个阶段。

(1)进料阶段。 发送罐投入运行后排气阀打开、进料阀打开，物料自由落入泵体内，当料位计发出料满信号或达到设定时间时，进料阀自动关闭。 在这一过程中，料位计控制为主控，进料时间控制为备用操作。只要达到料位到或进料时间，都将自动关闭进料阀和排气阀。

(2)流化加压阶段。 发送罐流化气阀打开，压缩空气从泵体底部的汽化室进入，在物料被充分流化的同时，泵内的气压也逐渐上升。

(3)输送阶段。 当泵内压力达到一定值时，压力传感器发出开泵信号，出料阀自动开启，物料进入输送管道，由于输送气阀早已打开，输送开始，泵内物料逐渐减少。此过程中物料始终处于边流化边输送的状态。

(4)吹扫阶段。 当泵内物料输送完毕，仓泵内的压力下降到等于或接近管道阻力降时，流化气阀和吹堵阀关闭，延时几秒后关闭出料阀。系统进入吹扫阶段，吹扫时间在DCS操作员站上设定，达到吹扫时间后，一个输送循环过程结束。

2.2 电石接收料仓

电石接收料仓接收来自输送系统的电石，设置连续料位计及料位开关、温度变送器、压力变送器等附件，用于监控接收仓内物料的料位、温度及压力情况。电石接收料仓仓顶设置自动排空及补氮装置，当仓内压力超过工作压力上限时，仓顶自动排空打开；当仓内压力低于工作压力下限时，自动补氮系统打开，向仓内补充氮气，确保电石接收仓的安全运行。

2.3 除尘装置

气力输送系统设置两级除尘，一级除尘器设置在电石接收料仓的仓顶，二级除尘器设置在地面，用于过滤回收氮气中的电石粉尘，过滤后的氮气进入回收系统。一级除尘器清除的电石粉尘直接落入电石接收料仓；二级除尘器清除的电石粉尘落入底部料斗，底部设手动插板阀和星形卸灰阀。

3 存在的问题及处理方法

气力输送系统广泛应用于建筑材料、电力、化学、冶金、采矿、铸造等行业，但是在电石物料的输送上，华塑公司是第一次使用，无其他公司运行经验可以借鉴，只能通过在使用中对出现的问题进行不断优化和改善，使输送系统安全稳定运行。该套气力输送系统从开车运行至今出现过以下问题。

3.1 输送管道堵塞问题

气力输送系统运行初期，输送管道经常堵管。通过优化输送参数，合理设置旋转给料机的给料频率、给料速度以及给料频率的上限，调整输送过程中的气固比，并在容易堵管的位置增加吹堵装置，保证了输送系统的平稳运行。

3.2 管道、管件磨损严重

由于电石在管道中高速流动，输送管道、管件磨损严重，检修维护频次高。原设计采用耐磨的内衬陶瓷管道及管件，经过运行检验，此种管道在本系统中使用周期短，大约运行2周就会使弯头及变径等管道组件磨穿，致使电石泄漏至环境中。为此，经过近两年的摸索、尝试，使用耐磨合金钢材质的管道及管件，并做成可拆卸式，替换原设计的内衬陶瓷管道、管件，目前弯头、变径等易磨损的管件至少可使用1年，有效地保证了该系统的运行效率，降低了检修频次。

3.3 仓顶切换阀的选用问题

电石接收料仓仓顶切换阀磨损严重，检修频次高。此阀门用于电石接收料仓之间的切换，由于电石物料流速高，磨蚀性强，切换阀阀体磨损快，经常出现穿孔现象，造成电石粉尘泄漏，运行20～30天就需要检修或更换一次阀门。华塑公司结合物料性质、管道材质的选用及备件成本投入等情况综合考虑，将此切换阀更换为2个气动插板阀和1个耐磨合金钢三通的组合形式，使检修频次延长至1年以上。

4 结语

通过近4年的调试运行及改进，华塑公司气力输送系统已经成功应用于干法乙炔生产中粉料电石的输送，达到了合理优化电石破碎和乙炔发生设备布局、减少干法乙炔装置配套电石破碎及电石输送设备、减少设备维护和维修的目的，同时有效地改善了生产现场的工作环境。电石粉料气力输送系统的成功运行，为干法乙炔配套的电石破碎及输送装置的工艺设计提供了思路和经验。