炭黑具有优良的补强作用,广泛用于轮胎等橡胶制品。由于炭黑粒径极小易于飞扬,因此通常采用封闭式气力输送系统,可有效防止炭黑外溢造成环境污染。
气力输送系统对炭黑粒子破碎、管道残余量有严格的要求,原因是炭黑中细粉含量直接影响胶料的力学性能,同时影响炭黑的流动性,延长炭黑投料时间,粉尘量增加还会造成实际进入密炼机炭黑量减少,影响炼胶质量和效率。
密相负压输送流程图在设计输送系统时需要注意的事项:
压送罐及其控制元件的选择
1.1压力罐的选择和布置形式
压送罐的布置形式有单发送罐形式、并联式和串联式。布置要求有足够的安装空间,对于炭黑输送,为了减少炭黑破碎率,应采用大容积发送罐,一般采用并联布置。最好将压送罐容积设计成与对应炭黑包装用太空包的体积相等,以提高输送效率。
1.2压缩空气流量控制装置
气力输送依靠压缩空气,压缩空气流量的大小影响气力输送的输送能力、输送状态、输送能耗等关键指标。在设计炭黑气力输送系统时,对于气量的控制尤为重要,特别是对于减少炭黑颗粒的破碎率具有重要意义。目前炭黑的输送通常采用密相输送,这种输送方式可以达到较大的料气比,但是对于同一系统,一种物料在一定的输送条件下,所能达到的最大料气比是受限的,如果料气比过大,会出现堵管现象。设计时需要根据输送管道内的压力变化来确定压缩空气的供应量,这样才能达到在不发生堵管的情况下取得最高输送料气比的效果。
1.2.1减压阀、比例阀的选择
减压阀的作用是控制气压的变化,以达到系统输送所需要的压力。通过正确的选择减压阀,可以在较小的气源压力下,保证整个系统所需的气体流量,避免气源压力减小发生管道堵塞的情况,确保在管道清扫时不会出现残余物料,同时减少了能源的消耗。
如果主管和辅管分别采用一个比例阀,输送管道内径为mm,控制末端气速为12m/s,建议对于该输送系统,采用口径为65mm的减压阀或比例阀,或者在清扫气路增加1个减压阀。
1.2.Laval管喉径的选择
对于炭黑气力输送系统,选用可调式laval管时,其喉径应根据所输送炭黑的牌号来确定,一般根据所需气量较大的炭黑来设计,如牌号为N炭黑和大颗粒白炭黑。
1.2.3压缩空气总管空气过滤器
以某橡胶厂炭黑气力输送管道为例,输送管道位变径管,输送开始管内径为mm,结束端管内径为mm,控制末端输送气速为10m/s,清扫气速为15m/s,则输送、清扫气体体积流量分别为10.6、15.9m/min
输送管道
炭黑气力输送管道一般采用外旁通管道方式进行输送,简称双管输送。输送管道有单辅管和双辅管2种输送形式。单辅管上气量助推阀采用串联布置,而双辅管助推阀采用并联布置,助推阀并联布置更有利于管道疏通,原因是它可以根据输送管上的压力传感器判断堵塞位置,单独在堵塞位置补气进行疏通,而单辅管在发生堵塞时需要在堵塞位置与压送罐之间全部补气,对于堵塞严重的情况可能会压实物料,使物料无法疏通。输送主管有铝合金内衬橡胶管,优点是不存在炭黑粘附,管道残余量小,但是橡胶内衬老化,因此容易破裂,而且价格较高。炭黑粒子的结构吸油值和比表面积对炭黑与设备和管道表面粘附影响很大,数值越小,粘附性越强。
当炭黑输送管道有堵塞的迹象时,旁通进气管中的压缩空气经过旁通进气管进入输送管道,炭黑被气流切割成短料栓,从而实现正常输送。被输送炭黑的物性和输送距离与旁通管上2个进气管之间的距离有关,在旁通进气管中设置过滤喷嘴和单向阀,以防止旁通管中气流停止时炭黑回流到管中导致的旁通管失效。
目标罐和除尘设备
炭黑气力输送分离过滤设备主要采用脉冲布袋除尘器,选用高质量的脉冲阀和脉冲控制装置非常重要。对于户外安装还需要考虑防冻脉冲阀。一旦除尘器清灰装置失灵,输送压力一般为0.25-0.35MPA,进入目标罐内的气体无法排出,会导致除尘器箱体甚至目标罐体破裂,造成严重泄露。
根据炭黑的物性特点,炭黑气力输送系统中袋式除尘器的滤袋采用防水、防油、防静电处理的面密度为g/平方的涤纶针刺毡,表面最好进行热轧覆膜。处理风量根据炭黑的特性、输送压力、输送速度、输送管道几何参数等计算确定,一般按清扫时的最大气量选择,管道清扫气速一般选为15-20m/s.炭黑脉冲布袋除尘器过滤风速在任何时候都不能超过1m/min,否则很难保证排放质量浓度达到国家标准12mg/立方米的要求。对于维修能力差的用户,建议采用二级除尘,这样罐顶除尘器滤袋一旦破损,可以防止炭黑外泄,造成严重环境污染。原因是在输送过程中即使发现除尘器泄露停止输送#炭黑#,罐内残余压力作用也会长时间发送泄露,导致几百千克甚至几吨炭黑外泄。
结语
压送罐、输送管道、空气流量控制装置和目标罐及除尘设备对气力输送的能耗和使用效果有至关重要的影响。针对密炼机的炼胶特点,只要对炭黑气力输送系统进行精确的设计和选型,就可以满足高输送能力、大料气比、低破碎率、长距离输送、无堵塞、无泄漏、自动化只能化等工艺要求