选矿企业矿浆管道防冻方法设计

2022-09-12

在工厂的生成运作上, 对于管道的保温和防冻是非常常见的举措, 尤其是在我国的北方地区, 在冬季由于气候极其寒冷, 经常造成水管的冻结。目前, 在我国, 针对管道防冻设备还没有一个完善的防冻准则可供各大企业参考, 许多工厂基本上都是根据自身的情况, 借鉴一些过往的老旧经验进行管道防冻处理, 比较落后。在此, 笔者根据自身矿业工厂生产的特点, 采取了以防冻为目的的管道排浆阀防冻设计, 通过实践试用, 取得了良好效果, 现报道如下。

一、工艺管道内介质结冻的机理

一般而言, 当介质在管道内流动时, 由于散热损失的存在, 介质的温度沿流程逐渐降低。在有限的管道长度内, 在一般的散热损失情况下, 通常介质温度不至于降低到介质的凝固点或冰点, 但当环境的气温非常低时, 当管内介质停止流动, 由于介质得不到热量的补充, 温度就有可能降至凝固点或冰点或者更低, 从而发生冻结, 轻则堵塞管道, 重则导致管道破裂, 造成企业的损失。通常在管道介质冻结时, 首先是紧靠管内壁的介质开始冻结, 圆形管道中冻结的介质沿管壁呈环状, 然后逐渐增加冻结层厚度, 直至冻结到管中心引起管道堵塞。

二、工厂管道防冻的措施与原则

1. 防冻的基本原则

根据管道防冻的一般性原理, 企业工厂一般采取的防冻措施是保持管道的温度或者保持管道内部介质的流通性。从保温的角度而言, 就是确保管道的温度保持在冰点以上, 或者采取伴热的方式进行热量的补偿, 以防止或者避免介质在管道中的冻结。有文件报道, 当管道的管径小于DN40mm, 这样的情况下即使在管道的外部套加保温层, 如果在没有伴热的条件下, 加上介质的流速较低的时候, 管壁的温度可以在三个小时之内从原先的12℃降低到0℃。从理论上说, 保温只能减缓管道的热损失, 但是实际上对于管道冻结的防护效果并不好。

2. 防冻的常用措施

管道常见的防冻措施主要有针对管道进行包覆措施、对管道进行伴热处理、保持管道内介质的流动性或者对停滞的介质进行排空处理、利用自来水温绝热防冻、利用供暖系统供回水绝热伴暖、填充防冻液防冻、蒸汽水暖防冻及电伴热防冻等。这些方式各有优缺点, 以下就让我们来讲述一下这些管道防冻方式的差别:

(1) 针对管道进行包覆措施, 一般选用的都是保护棉的隔热材料。

(2) 对管道进行伴热处理, 但是这需要消耗企业大量的能源, 违背企业的节约宗旨。

(3) 保持管道内介质的流动性或者对停滞的介质进行排空处理。因为管道内的介质流动往往与企业的生产需求情况密切相关, 一旦生产停止, 管道中的介质便会处于停滞的状态, 非常容易造成管道的冻结, 而针对介质的及时排空处理可以对管道进行改造和重新设计。

(4) 利用自来水温绝热防冻:这种方法常用于给水管网的防冻, 优点是减少伴热投资 (相较于电伴热防冻方法) , 但是缺点却是在低温情况下管内存水停留容易发生冻结, 但大口径管道如DN100以上的管道上运用此方法可以节省大量的运行费用。

(5) 利用供暖系统供回水绝热伴暖防冻:这种方法将给水管、消防管中的可与供暖系统、回水管平行布置的管道共同保温, 借助供暖水温伴暖给水管、消防管道相互供暖, 从而达到管道防冻的目的。此方法虽然节省防冻成本, 但是在管道布置上与管道设计施工很是繁琐。

(6) 填充防冻液防冻:防冻液在冻结结点温度以上的时候, 流动性很好, 可以管道输送, 这种方法免除了绝热保温和伴暖的初投资及运行费用, 投资小, 这种方法也存在着技术难点, 首先与水管相接的时候必须保证无毒、不具有助燃性和可燃性。其次如果要在防火设施管道上填充防冻液的话, 在喷洒管头部的设计上就要考虑防冻液与自来水的不同密度, 是否会影响喷洒面积, 最后还要解决在温度升高的时候防冻液的热膨胀量, 降温时填补防冻液的收缩量, 这在技术上是个极大的难点。

(7) 蒸汽水暖防冻:这种水管防冻方式目前北方地区使用较多, 北方地区采暖使用的是集中水暖方式, 在寒冷环境下, 这种水暖方式在关闭使用的时候往往会产生冷凝现象, ‘跑、冒、滴、漏’现象频频发生, 让使用者相当无奈, 这种管道防冻方式将会慢慢被淘汰。

(8) 电伴热管道防冻:这一防冻方式是使用较为干净的电能作为源动能, 使用方式简单, 安装也容易, 只要在管道上安装一根电伴热带就能解决所有问题, 为热能补偿原理, 即水管损失多少热量, 电伴热带补偿管道多少热量, 耗能稳定, 持续防冻。

三、螺杆泵进浆管道安装防冻排浆阀

公司成品车间长时间设备停运时, 螺杆泵进浆管道内部的矿浆由于未能及时排出, 会在很短时间内被冻, 不但处理起来费工费时;有时甚至造成管道冻破, 那样的话损失就太大了。我们针对自身企业中成品车间15米浓密池通往车间螺杆泵的管道经过设计和改造在该管道通往车间的一端, 安装排浆阀门。在车间长时间停运时, 作业人员关闭浓密池下的管道闸阀, 打开安装的排浆阀门, 使其螺杆泵进浆管道内的矿浆排出, 从彻底的避免管道冻结情况, 大大提高了车间对螺杆泵进浆管道的安全管理, 避免了螺杆泵进浆管道因冻结给车间造成的不必要的麻烦与损失。

小结

很多企业的管道采取介质排出的阀门设计, 能够有效的解决企业停止生产时介质在管道中的滞留问题所引起的管道冻结问题, 具有一定的简便性和易操作性, 值得在企业中推广。

摘要：工厂在停工期间, 由于成品车间长时间设备停运时, 螺杆泵进浆管道内部的矿浆由于未能及时排出, 会在很短时间内被冻, 不但处理起来费工费时, 有时甚至造成管道冻破, 为有效的解决因管道的冻结而造成事故, 在该管道通往车间的一端安装排浆阀门, 可以大大提高车间对螺杆泵进浆管道的安全管理, 避免了螺杆泵进浆管道因冻结给车间造成的不必要的麻烦与损失, 有效提升了公司的效益。

关键词：管道防冻,工艺设计,防冻排浆阀