双套管输送系统磨损分析及磨损对系统输送的影响

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气力输送是粉粒体输送的比较理想的方式，应用很广泛。随着使用要求的不断提高，已经有数十年应用历史的稀相悬浮气力输送方式呈现出因气流速度高带来的能耗大、管道磨损快、除尘较困难、噪声大等问题。因此，人们试从低风速高浓度中寻求解决上述问题的途径。于是作为浓相输送的-种，双套管输送技术就出现了。

2 双套管系统介绍双套管属于浓相输送类。其集料及发送装置与- 般的稀相输送系统-致，由罐体、罐体内的气化装置以及进出控制阀组成。与稀相输送系统不同的是输送管道采用特殊结构，原理图如图 1。 内旁通图 1 双管道输送原理图输送原理：使输送空气持续紊流，这种紊流是采用第二条管道来实现，即在输料管上部装有-直径较小的内管，内管内每隔-定距离设有-特定的开口。当输料管道某处发生物料堵塞时，堵塞后方的输送压力增高而迫使气流进入内管，进入内管的压缩空气从堵塞下游的开口以较高的速度流出，从而对该处堵塞的物料产生扰动和吹通作用，保证管道内物料的正常输送。

3 双套管磨损的影响因素这里将影响磨损的因素归纳说明，这些因素包括粉体的有关性质与运动状态以及管道材料的性质。

3.1 磨损的原因(1)粒子大小如图2所示，粒度增大将增加磨损速率。据四川电力试验研究院对攀钢发电厂粉煤灰的粒度测定，89%分布在10 90 m之间，，考虑燃烧等因素，粒度平均按60 m考虑，即磨损速率为6mg.cm≈·h 。

这-磨损速率是颗粒垂直冲刷管道时候的情况，实际上这种情况只有在内旁通管上存在，在外管上是不存在的，故外管的磨损要熊多。

2013年第1期总 第 155期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER 410 0 10 Il 20 25 u磨损速率，( ·cm-2·h )图2 粒度对磨损速率的影晌(21粉体硬度粉体硬度越高，对管道的磨损率也会越高。粉煤灰与钢管的硬度比<1.1，属于软磨粒磨损。

(3)粒子尖角料粒形状多尖棱，会增加磨损率。攀钢发电厂的粉煤灰在锅炉内烧结后，属于混圆球形。(2)、(3)项见图 3。

瓣鬈粉体尖角 0粉体硬度日图 3 粉体尖角及硬度与磨损率的关系(4)粉体含水率由于粉体含有水分，促进了钢铁材料的氧化，因而增加磨损程度，但含水量增加到-定程度，则因过多的水分减轻了机械摩擦，反而使磨损下降。这-因素在粉煤灰温度>100 oC的情况下，可以不用考虑。

f51粉体浓度在粉体冲击管道的情况下，浓度增加，会加剧磨损程度，但浓度过高的话，由于粒子相互干涉，反而减轻了对管道的冲击磨损程度。由于灰气比高达29，浓度很高，这-因素的影响也很校f6)粉体与管道之间压力粉体与管道之间压力也决定了磨损量，-般来说，压力越高，磨损越厉害。但在双套管这-输送方式中，粉体与管道之间压力在正常情况下很低，根据输送的压力曲线来看，在0.2 MPa以下，故这-因素影响较校(7)冲击角粉体冲击角对磨损的影响，与磨损机理和材料性质有关，对延性材料，比如无缝钢管，以 10 20的冲击角接触时，磨损最大，而对脆性材料，象内衬陶瓷管，则垂直冲击磨损最大。在管道内数以亿计的粉体粒子中，可以认为冲击角从 oo 9O。是平均分布的，也既是说，最大磨损冲击角发生的概率在 10%20%之间，也不属于磨损的主要因素。

(8)灰气速度对粉煤灰来说，钢管磨损量与速度的2.5次方成正比关系。根据对原来的仓泵稀相与现在的双套管浓相输灰磨损的定期检查，仓泵输灰管在人口流速高达 10 nYs至 15 m/s，灰管出口末速 22.8 m/s至41.4 rI/s的情况下，l0 m厚的钢管制作的弯头，20天即可磨穿。而双套管输送系统在初速度5.2 In/s，末速度 1O.2 m/s，10 mm厚的钢管制作的弯头，60天才有磨穿情况发生。

3.2 对直管段磨损的分析从以上所列磨损的影响因素可知道，对长的直管段来说，其磨损主要体现在高速粒子不断冲击管子内壁造成的刮削磨损，其次还有部分的压剥磨损。

其磨损率主要与气流速度有关。而气流速度与截面积的变化相关。

在整个双套管中，截面积变化有四处：f1)DN150mm母管通过DN32mm的节流孔板；f2)然后到各单元DNlOOmm总管；f31进人 DN200mm的双套管；(41进入 DN250mm的双套管；在第-二截面积变化处，由于是纯压缩空气，磨损极轻微，忽略不计。但需要依次计算速度。

(1)DN150mm母管通过 DN25mm的节流孔板的空气流量，由下式(公式 1)计算：Qv 1 17.6SPo、/293/式中 ： 为孑L板有效通流面积 ，SuA0.9xl/4)/D21.8lxlO4 m 。

(2)lJ各单元 DN100mm总管时的速度：由下式(公式2)计算：40q ， ×10式中： ：压缩空气在管道内的流速(m/s)：压缩空气在管道内的流量(m )：压缩空气在管道管径 mm)∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 0量世轻42冶 金 动 力MFrALLURGICAL P、 R2013年第 1期总第 155期计算得到： 26 rn/sf31进入到DN200mm双套管时的速度计算得到： 8 m/s，此即是输送初速度。

当然，这只是理论值，由于气