在钾肥生产中,原料光卤石是由含钾卤水在盐田中蒸发滩晒制取,盐田晒矿是露天生产,依靠太阳的辐射热能及风能,使卤水在大面积盐田中通过自然蒸发,逐步浓缩析盐,要得到质量合格的光卤石,必须控制盐田生产工艺,其中最重要的是控制卤水在盐田中的量和走水方式,这就需要盐田泵站和盐田溜槽进行导卤、排卤,现阶段盐田关键控制点的导卤量和排卤量主要靠泵的设计流量来计算,由于卤水会在泵腔内结盐,使泵在运行一段时间后,流量会因泵腔结盐而发生变化,并且每个泵站的工作环境不同,泵的扬程不尽相同,对实际流量亦有很大影响,用泵的设计流量作为测量基准是不准确的,造成盐田生产工艺不能做到精确控制。通过在盐田明渠计量系统中的应用,可以准确的计量盐田导卤、排卤量,给盐田管理者提供准确的数据,来对盐田工艺进行调整,保证盐田优质、高产生产光卤石。
现场调研
A公司钾肥分公司盐田1.65泵站钢制溜槽总长度约120m,宽3.95m,高1.5m,溜槽长度足够,卤水流动稳定。现场共有6台立式混流泵。型号为700HDLY1.5—11,标注流量Q=5400m3/h,电机功率315kW, 扬程11m,转速730r/min。该泵站经泵抽卤后,进入钢制溜槽,流入1.65光卤石池。整个溜槽分为2个直流段,一个弯道,弯道前段坡度较大,水流动能较大,不宜安装量水槽,后段进入光卤石池入口处的钢制溜槽底面平,卤水流动稳定、直线长度能够满足巴歇尔槽的安装要求。
2. 理论计算
根据现场调研和现场测量结果,决定设计一套符合溜槽口径的巴歇尔槽,来满足实际需求。
泵站理论算
现场泵站六台泵满负荷运转,每台泵标注流量Q=5400m3/h,每小时理论排水32400m3,即泵站最大流量为32400m3/h。
3. 巴歇尔槽淹没度计算
淹没度m=hb/ha,临界淹没度=0.8。淹没度的计算依据了这样一个事实:明渠安装量水堰槽后扩散段的水位低于收缩段,收缩段水位不会有太大变化即ha=Hmax,扩散段的水位要用Hmax减去堰槽下坎到渠底的距离,再计算hb与ha的比值即求出淹没度m。泵站 六 台 泵 满 负 荷 运 转 时,将数 值 代 入 曼 宁 公 式,(Q=AV)9=(3.95× 液位)×1.8,计算得出最大液位Hmax约等于1.265m。根据以上得出ha=Hmax=1.265m,hb=Hmax-堰槽下坎到渠底的距离=1.265-0.343=0.922m,计算得出m=0.922/1.265=0.72,小于临界淹没度0.8。
4. 巴歇尔槽参数选定
明渠流量计算的基本公式:Q=AV(Q:平均流量,V:平均流速,A:水流截面积)。选用19型巴歇尔槽,长度8.23m,高度1.52m,收缩段最大宽度5.61m,喉道段宽度3.66m,扩散段最大宽度4.47m。现场流速使用便携式流速仪和漂浮法计分别计算表面流速和底部流速,得出平均流速约为1.8m。巴歇尔槽最大过水量计算:A=6.79V=1.8 Q=12.22m3/s= 44000m3/h。水流最大有效断面截面积约为5.56m2,喉道段最大过水量约为10.008m3/s,36000m3/h,淹没度=0.72,完全满足现场泵站满负荷工作状态。
5. 巴歇尔槽材料选定
现有的渠道采用钢材质,表面较为粗糙,结晶容易吸附在渠道表面,必须选用一种防结晶、防腐蚀的材料制作明渠标准量水堰槽。PTFE材料耐腐蚀、耐高温和耐低温,能长期在卤水中不被腐蚀,PTFE表面光滑,卤水结晶不易粘附在堰槽表面,在流动的卤水冲刷下,结晶会随卤水流走。采用PTFE材料作为堰槽的材质,能有效地去除卤水结晶的影响。3.5巴歇尔槽现场安装本次选用的19型巴歇尔槽长度8.23m,高度1.52m,收缩段最大宽度5.61m,喉道段宽度3.66m,扩散段最大宽度4.47m。在巴歇尔槽前方约7m处,将原有钢制溜槽进行拓宽,扩展至5.61m,使溜槽与测流系统口径相一致。拓宽后的溜槽比原有槽体宽1.6m,能有效减弱溜槽中水流的势能,使测量更为准确,并且不会发生积水溢出的现象。巴歇尔槽后方将原有钢制溜槽拓宽至4,47m,直接进入光鹵池,使其也与测流系统口径相一致,使整个钢制溜槽不会产生积水溢出,并提高测量精度。巴歇尔槽底部与原有溜槽底部持平,并在收缩段下方安装加强筋,加强筋下方铺设钢板,保证槽体不会下沉,塌陷。