紊流双套管工作原理

时间：2013-11-18

紊流双套管工作原理

紊流双套管输送系统是20世纪80年代后期在国外发展起来的一种先进的气力输送技术，我国从90年代中期开始引进，并于90年代后期由我公司实现国产化。

紊流双套管输送系统从输送机理上有别于常规的正压气力输送系统，改悬浮输送为静压输送，从而改变了常规正压输送低浓度、高流速、易磨损、易堵管的工况，是解决输送高磨损、大出力、密相输送磨损性大的物料（例如锅炉飞灰）的理想方案，代表了当今除灰技术的先进水平。系统通过输送管道的自调节内旁通管实现稳态输送，并防止了堵管的发生。

紊流双套管输送系统较大的结构特点在于其输送管，它是由主输送管和内旁通管组成，内旁通管上设有引流-阻尼隔板，底部沿轴向按工艺要求每隔一定间距设一开口，通过输送管道的自调节实现飞灰的紊流状态输送。

输送空气同时通过主输送管和内旁通管，内旁通管上特别设计的开口在主输送管上形成紊流，在紊流状态下，飞灰积聚并分割成料段，其主要工作原理如下：

低速输送状态下，随着输送管道距离的增长，物料紊流流动状态被破坏，并积聚于管道底面，主输送管道因物料发生积聚而趋于堵管，阻力增大，沉积料段处的压降剧增使得进入内旁通管的空气流量增加。空气进入内旁通管后，由于两气流射流点之间的压差大于输送两点间的料段压力，内旁通管的空气重新流入主输送管，重新流入主输送管的空气在此区域形成紊流，将此料段堆吹散。气灰混合物流入和流出内旁通管在整个输灰过程中不断重复，这样料段在主输送管内不断分割、移动、吹散，将物料不断向前输送。从而使紊流双套管气力输灰系统实现低流速、高浓度的紊流稳定输灰运行。以上的输送机理并没有通过昂贵或复杂的系统来获得，而是基于一个非常简单的物理原理实现：空气将向阻力较小的方向流动。

高速磨损是气力输送较难解决的一个难题。由于气固两相流的特殊性，常规的系统计算流速是以空气流速为依据，而无法真正确定物料的流动速度，但从系统输送机理可判断其物料的运动速度，常规的正压输送系统是悬浮输送机理，物料以悬浮速度于压缩空气中运动，物料运动阻力较小，因此其运动速度接近气体运动速度；而紊流双套管系统是静压输送机理，物料是以半栓塞状运动，且上部又有内旁通管分流气流，因此物料的运动速度大大低于气体运动速度，与常规正压输送系统相比，即使是同样的系统计算流速，其物料的流速也远低于常规正压输送系统。众所周知，物料对其他物体的磨损速度与该物料的运动速度的三次方成正比，内旁通管-低速密相输送系统同常规系统相比，物料的输送真正运行在低速状态下，因此对管道和弯头的磨损可以降到较低。
    堵管是气力输送较难解决的另一个难题，一旦发生堵管，将会影响系统的正常运行，增加大量的疏通维护工作，甚至会影响发电机组的安全运行。内旁通输送系统的运行从另一个角度来说，实际上是一个堵管-疏通-再堵管-再疏通的反复循环，系统在似堵非堵的状况下进行输送，是一个动态的自动吹堵过程，而不会像常规正压输送系统那样发生堵管时须停止正常输送程序，进行专门的吹堵，甚至卸管疏通，造成费时费工费料的损失，从根本上解决了堵管问题。
    高灰气比低能耗输送，是每个输送系统追求的目的，以实现较好的经济效益。内旁通密相输送系统的低流速、不堵管的特点，决定了其能在较其他输送系统灰气比高得多的工况下运行，即使在设计时选择灰气比过高，只是影响输送时间，不会造成堵管，而常规正压输送系统选择高浓度输送较易发生堵管；正因为是高浓度输送，又保证了内旁通系统输送机理的实现。所以说，相对于其他常规正压输送系统，紊流双套管密相输送系统真正实现了高浓度输送，有较高的性价比。
    因高浓度的输送，当系统出力一定的情况下，所耗输送气量较低，从而带来输灰管道管径减小、相应的乏气除尘过滤布袋面积减少等等，一般来讲，输送距离越远、系统出力越大，经济性越明显。
    紊流双套管输送系统的高浓度输送以及可多台发送罐同时输送，因此它所需要的输灰管较少，切换阀门少，一般同类型机组内紊流双套管输送系统的输灰管只有常规正压输送系统的1/2或1/3，常规正压输送系统较多的输灰管道、较多的切换出料阀，会给系统造成布置困难和较多的运行故障，支架投资增加，日常维护工作量增加。
    紊流双套管管道的布置可以有多种形式：水平、垂直或倾斜，这并不会对系统产生影响。

下表归纳性地描述了内旁通管-低速密相输送系统的特点。
※ 应用范围
受距离限制较其他系统小，特别适合于长距离输送
受出力限制较其他系统小，特别适合于大出力
可流化的物料，特别适合于磨损性的物料
※ 系统特点
不需要再使用额外气源
紊流输送
形成料段较大
输送速度低
自行稳定/调节系统
※ 优点
由于输送速度低，因而磨损小
能耗低
低过滤面积
耐磨件使用寿命长
出现断电事故后，可以在输送管中具有物料情况下重新启动
维护工作量小

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词条说明
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