垃圾气力输送管道堵塞和磨损产生原因及防治措施
——以上海世博园垃圾气力输送系统为例

王贤明

（1.上海环境卫生工程设计院，上海 200232；2.同济大学，上海 200092）

垃圾气力输送管道堵塞和磨损产生原因及防治措施
——以上海世博园垃圾气力输送系统为例

王贤明1，2

（1.上海环境卫生工程设计院，上海 200232；2.同济大学，上海 200092）

对上海世博园垃圾气力输送系统的管道堵塞和磨损产生原因进行分析，并提出了防止堵塞的措施和疏通堵塞的方法以及减少磨损的措施。

上海世博园；垃圾气力输送系统；管道堵塞；管道磨损

由于上海世博会参观人数众多，垃圾产生量大，在世博核心区域设置了垃圾气力输送系统以缓解垃圾收集车辆进入人流集中区域作业而引起的交通拥挤现象，同时保证产生的垃圾得以及时清运。据现场实际处理经验，结合国内外垃圾气力输送项目考察结果，对垃圾气力输送可能产生的实际问题进行分析。

1 上海世博园垃圾气力输送系统概况

上海世博园垃圾气力输送系统利用风机制造气流，通过管道将各个投放口收集的垃圾输送至垃圾收集站，垃圾进入收集站时先经过旋风分离器，垃圾分离器会将垃圾从气流中分开，让其坠进压实机，被压进相连的垃圾收集箱，运送垃圾的空气气流经过过滤器和气体净化装置净化后排到户外。其工艺流程如图1所示。

垃圾输送管道埋于地下，所有设有本系统设备的各建筑物及室外投放口连接至中央收集站，垃圾通过地下气力输送管道输送至中央收集站进行收集。气力输送管道直径为0.5 m，管道距地面埋深3.0～3.5 m。为了方便后期检修，直管每100 m处设置1个检查井，同时弯管与三通处也设置检查井。

世博会人流高峰期间通过气力输送系统处理规模为50 t/d，平常处理规模为30 t/d，世博会后，客流量大幅下降，服务范围内的处理规模维持在10 t/d。

2 垃圾气力输送管道堵塞分析

2.1 管道堵塞情况

在垃圾气力输送过程中，由于垃圾沉降在管底形成料团，或者黏附于管壁上并逐渐增厚，发展到充塞于整个管道截面，使垃圾不能通过从而使输送停止的现象称为堵塞。一般高压和高真空输送比低压和低真空输送容易出现堵塞现象。

2.2 影响管道堵塞的因素分析

2.2.1 垃圾成分

1）由于垃圾中含有一定的黏性物质，同时上海市空气湿度较大，垃圾易受潮后发黏，在输送过程中都会有部分垃圾黏附在管壁上，尤其是弯管处管壁附着垃圾较多。同时，由于输送次数较多，黏附垃圾厚度会不断增加，导致截面减小，阻力加大而引起堵塞。

2）垃圾中混杂有塑料袋等塑料制品，在输送过程中会产生摩擦，使颗粒带电而产生引力，静电的作用会使塑料制品黏附在管壁上或者结块，导致输送速度减慢而堵塞管道。

3）垃圾中夹有木块、棉纱等物时，由于缠绕或横阻在管道中也会导致在输送过程中形成堵塞。

2.2.2 管道质量

上海世博园垃圾气力输送系统管道采用碳钢管（Q235B） 弯头，三通采用壁厚12 mm、外径514 mm的低碳钢，根据现场实际结果分析，管道质量本身产生堵塞的主要原因如下：

1）管道系统中管接头之间有错位、管子内壁生锈毛糙、磨穿防腐层后补焊没有清除内部的焊渣、卷边等都会使局部阻力增大，形成堵塞。

2）管道接口处气封不严、弯管磨穿等原因，导致中途漏气，气速下降造成堵塞。

3）在弯管检修时减小曲率半径使阻力加大，也容易造成堵塞。

2.2.3 气源参数变化

本工程在风压及管道压力损失计算过程中充分考虑了压力损失，但是气源参数变化影响较大。气源变化主要有：①负压系统发生故障，气压不足会使气流速度降低、混合比加大使物料沉降而产生堵塞。②某些垃圾会因气源湿度较大而造成堵塞。

2.2.4 设计参数和管道布置

在实际垃圾输送过程中，可能会有垃圾混合比过大，在输送过程中流速过低，加上空气压力流量不够，管道布置不合理，弯管曲率半径太小，或在短距离内设置过多的弯管等原因导致被第1个弯管减速的垃圾还未充分加速又进入下一个弯管，造成物料浓度不均匀等均易造成堵塞。

2.3 防止堵塞的措施

1）管道布置要合理，尽量选择输送距离短、弯管数目少、转弯角度小、弯管曲率半径大且布置不太集中的设计方案；同时，对于局部阻力加大的部件如弯管和换向器等应尽量设置在压力高的一端，吸送时靠近负压主机的一端。

2）出现负压气力输送时，在易堵处设置若干个可调节孔径的塞头，一旦出现输送管道堵塞状况，打开塞头通入空气保证气力输送正常运行。

3） 输送系统应尽可能安装料位计、报警器等，实现半自动或全自动控制，以消除操作错误或及时处理异常现象。

4）在调试前对整个系统的设备、管道、控制元件等进行检查，如有异常现象应及时处理。

2.4 疏通堵塞的方法

首先要寻找与分析造成堵塞的原因，然后针对其原因采取相应的解决措施。当堵塞是由于压力不够引起时，应打开减压阀前的气动阀，使气压提高，或打开进气阀进气，提高其压力。同时，还打开检修口，用人工与空气流疏通的方法对堵塞情况进行疏通。当整个输送系统疏通后，可用带钢刷的金属球对输送管壁进行清洗，清洁管道内黏附的垃圾。

3 垃圾气力输送管道磨损分析

3.1 磨损情况

3.1.1 磨损部位分析

在垃圾气力输送系统中，由于垃圾和设备管道的内壁有接触式的相对运动而发生摩擦，会使设备和管道内壁产生磨损。垃圾和内壁的接触面积越大，相对运动的速度越大，磨损越严重。通常，在气力输送弯管的外侧（即曲率半径大的一侧）磨损最为严重，水平管道的下部（即管底处）则较轻。水平管道中，垃圾沿底部和管底摩擦着前进，管道磨损较大；垃圾在垂直管中的分布比较均匀，对管壁的磨损也较均匀，磨损量相对较小，仅在靠近弯管进口处较大。一般弯管的磨损为直管磨损的10～100倍。

3.1.2 磨损过程分析

一般弯管的外侧中心窄面磨损最严重，磨损过程首先是局部被磨成波纹状，然后向深度磨损，且进一步向深度磨损而形成凹形槽状直至磨穿。按管壁单位厚度的寿命计算分析，管道腐蚀越严重，管道使用寿命愈短。

3.2 影响磨损的因素

3.2.1 垃圾性质

根据对世博园垃圾输送系统的分析，垃圾的粒度、密度及硬度越大，对管壁的磨损越严重，尖锐的垃圾比外形圆滑的垃圾对管壁磨损大。同时，垃圾含水率高，垃圾中的水分会与管道长时间接触导致管道生锈，生锈部分在垃圾输送过程中由于摩擦作用受损。

3.2.2 输送条件

垃圾在气力输送过程中采用高压气力，气流速度越高，磨损越严重，尤其在弯管处，弯管处磨损速度与气流速度的3次方成正比。

而在稀相气力输送中，输送同样质量的物料，混合比越大，其磨损量越小。输送线路短，弯管数量少，曲率半径大，弯管布置在速度较低的管道上，磨损越小。

3.3 减少磨损的措施

3.3.1 采用耐磨材料

在弯管易磨处采用耐磨且又经济的材料，表1是不同材料在相同条件下的磨损比。

表1 不同材料在相同条件下的磨损比

铸石的耐磨性最高，价格也便宜，但某些铸石制品还存在热稳定性差的问题，允许温度不超过250℃。另外铸石还存在抗冲击强度差的特点，在弯管处受冲击后易于剥落，因此在采用铸石作弯管时，应提高铸石的抗冲击强度，以提高其使用寿命。

3.3.2 采用不同的弯管结构

减少弯管磨损的方法很多，如加厚弯管易磨损处的厚度，设计容易更换检修的结构，用物料来填充易磨损部位，改变弯管形状，降低弯管流速等方法是减轻弯管易磨损的有效措施。

3.3.3 对管道不同部位进行处理

1） 表面处理：它是设备防止磨损的重要环节，对除不锈钢外的所有裸露且有可能发生锈蚀的金属表面进行油漆涂装、电镀或表面钝化等。

2）涂装要求：加工组装完成的金属构架、钢制件，除不锈钢制品外，必须进行涂装。

3）涂层厚度：根据设备所在现场环境条件按照有关防腐涂装标准确定，漆膜厚度不小于40 μm。

4 结论

1）气力管道垃圾输送系统便于实现分类收集，便于垃圾投放，可以减少进入处理系统的垃圾量，节约资源。同时，通过该系统的展示，对于分类收集工作的推广具有积极意义。

2）气力输送管道在施工过程中沿线有较多的临时设施需要进行防护，因此气力输送管道的施工必须密切与现场条件结合，根据现场条件变化对气力输送管线进行优化调整。

3）垃圾气力输送在后期运行过程中，要针对产生管道堵塞和管道磨损的现象进行有效防治，出现问题要及时采取有效措施，保证气力输送系统的正常有效运行。

［1］韩虹.浅谈埋地金属管道的防腐设计与施工［J］.新疆化工，2010（1）：40-41.

［2］冯成功，张平.埋地长输管道防腐方法及质量控制［J］.焊管，2011，34（1）：62-65.

［3］赵亚平，赵惠琴.灰渣管道磨损的分析［J］.山西机械，2003（S1）：132.

Causes and Preventive Measures for Blockage and Abrasion of Waste Pneumatic Conveying Pipes:Taking Waste Pneumatic Conveying System in Shanghai Expo as an Example

Wang Xianming1，2
（1.Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute,Shanghai 200232；2.Tongji University，Shanghai 200092）

Causes for pipe blockage and abrasion in waste pneumatic conveying system of Shanghai Expo were analyzed.And measuresfor preventing blockage,cleaning out clogged pipes,and decreasing abrasion were put forward.

Shanghai Expo；waste pneumatic conveying system；pipe blockage；pipe abrasion

X705；TQ022.11+5

A

1005－8206（2011） 03－0029－03

2011-03-10

王贤明（1980—），工程师，主要从事固体废物处理设计和研究。

（责任编辑：郑雯）