AFT Fathom输送石膏浆液的应用案例

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常规电厂中烟气脱硫系统中,脱硫介质就是用水、石膏、石灰石混合成一定浓度的沉降型浆体(Settling Slurry ),用泵进行输送。

沉降型浆体输送作为颗粒物料的输送方式,被普遍地应用在海洋石油,化工,石油,冶金等领域。找出影响浆体管道临界流速的主要因素并进行分析;合理选择浆体输送泵的方法与主要运行参数;如何进行高浓度工业浆体输送,探讨浆体的粒径与级配组成关系等系列工程问题如何分析,分析的方法和理论是什么一直困扰工程设计人员,很多工程公司往往依据经验或国外引进的技术进行设计。

沉降型浆体中固体颗粒的粒径及其分布、颗粒形状系数、浆体浓度对浆体输送过程中管径的选择、泵的选择等至关重要。因为固体粒径的特性和管径及粗糙度会影响临界流速。浆体输送时一般都高于临界流速,以保证管道长期运行时浆体稳定性和管底不会发生严重磨蚀。

在设计浆体管路时,就要确定最佳的粒径组成和固体颗粒的含量,选择合适的管径和泵。AFT Fathom就可帮你设计完成浆体管路的设计。下面就根据查阅的有关烟气脱硫系统中脱硫浆体的各种属性,利用AFT Fathom确定管径和选泵。脱硫浆体的固体颗粒粒径一般在0.03-0.06mm,体积百分数在30-40%,脱硫浆体的比重在1.07-1.12。管线总长120m,高差17m,流量600m3/h,浆体出口压力0.16MP(g),管径为DN350mm。在Fathom中建模如下:

1:石膏浆液模型

浆体特性:固体颗粒主要成分为CaSO4·2H2O,少量的CaSO3·1/2H2O和CaCO3。固体颗粒不同的组成直接影响着脱硫效率,我选择固体颗粒混合后比重为1300Kg/m3,中值粒径是0.04mm,上限粒径是0.058mm。

图2:浆体性质的输入

用离心泵输送浆体时,泵的扬程需要校核。常用的两种方法是ANSI/HI Standard 12.1-12.6-2005和Warman。本题是用Warman校核方法,需要输入叶轮大小,具体数值如下图。

图3:叶轮尺寸输入

必要的条件输入后,就可以计算模型。计算结束后,得出浆体和水的系统曲线(见下图)。从下图可以看出,浆体阻力降先随着流速增加而减小;在流速为1.87m/s时,阻力降最小;随着流速的继续增加,阻力降也增加。而水的阻力降随着流速的增加一直增加。浆体的阻力降是水的2-3倍。

图4:浆体的系统曲线

用Warman校核模型校核离心泵后,得出泵校核系数CH=0.9803,

图5:泵的概要信息

输送浆体时选择泵的实际扬程应为

34.8/0.9803=35.50m

临界流速在浆体输送中是一个至关重要的参数。浆体流速大于临界流速时,浆体输送系统才能稳定和不磨蚀管道。从下图计算结果可看出,浆体流速为1.87m/s大于临界流速,故该系统是安全稳定的。

图6:管道内的流体特性

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