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粉體物料的輸送方式有水力輸送、機械輸送和氣力輸送等,工業上最常用的是機械輸送和氣力輸送。其中機械輸送一般輸送距離較短,輸送量較小,設備密閉性差,布設的靈活性差,投資高,粉塵污染較嚴重。因此,粉體過程中,依據流态化理論建立起來的氣力輸送,成為各類粉體在各工藝單元及設備間輸送的最常用方式。


1.氣力輸送系統簡介


氣力輸送是指在管道中借助空氣的能量(動能或靜壓能)使顆粒物料按指定的路線進行連續輸送的一種運送方式。氣力輸送系統的類型很多,不同類型的氣力輸送系統的結構也不相同,氣力輸送系統一般由供料裝置、輸送管路、分離機構、空氣動力源四個基本部分組成,各基本部分的不同構成及不同的組合結構,構成不同類型的氣力輸送系統。


氣力輸送系統的結構


2.氣力輸送系統的特點


優點:


輸送管道占地面積最小。

管路柔性靈活,設備投資少。可以因地制宜選擇最優方案;如進行由數點集中送往一處,或由一處分散送往數點的遠距離操作。

清潔、低污染。密封系統能防止被輸送物對環境的污染;通過合理的設計,能使得氣力輸送系統做到真正的無塵,這在負壓輸送中尤為明顯。

輸送效率高,可将輸送過程與工藝過程相結合,簡化工藝設備和過程。

作業人員與輸送量無關,人員配置可以最少,管理方便。

可用于長距離輸送。

對于化學性能不穩定的物料,可以采用惰性氣體輸送。


缺點:


與其他輸送形式相比,氣力輸送的缺點是動力消耗大,稀相氣力輸送的動力消耗為鬥式提升機的2~4倍,為帶式輸送機的15~40倍。而且,輸送距離愈近,這種現象愈明顯。


氣力輸送與機械式輸送的比較


此外,伴随高速高能耗的運行,氣力輸送也存在設備磨損和被輸送物的破損問題。物料特性如堆積密度、粒度、硬度、休止角、磨琢性等的微小變化,都能造成操作上的困難。而且輸送距離、應用均受到一定限制。


3.氣力輸送系統的分類


氣力輸送系統有多種不同的分類方法,可按氣力輸送的輸送裝置型式、體現氣力輸送的實質來分類,也可按狀态相圖來分類。對于不同類型的氣力輸送系統,其流動差異很大,相互間的流動規律也不能通用。


3.1按輸送裝置型式分類


按氣力輸送的輸送裝置型式來分,也就是按空氣在管道中的壓力狀态來分,氣力輸送裝置可分為負壓系統(吸送)、正壓系統(壓送)和混合系統三種。


負壓(吸送)輸送系統


負壓(吸送)輸送系統是利用輸送系統終點的風機抽吸系統内的空氣,在系統中形成低于大氣壓的負壓氣流,物料與空氣同時從吸嘴進入系統内并随氣流到達系統終點,最後經過濾分離将空氣排放到大氣中。

吸送式氣力輸送裝置


特點:負壓輸送系統是比較理想的系統,由于輸送管道中的壓力低于大氣壓,因此不存在管道内氣體向外漏的問題,因而比較适合于對有毒或者有害物料的輸送。


正壓(壓送)輸送系統


壓輸送系統是氣力輸送的最基本形式。在系統中,利用輸送系統起點處的風機等氣源設備,将高于大氣壓的壓縮空氣通入輸送系統中,同時物料定量送入高速運行的氣流中,在氣流的帶動下,物料到達輸送系統終點經過濾後,物料與空氣分離,物料進入料倉,空氣排入大氣。


壓送式氣力輸送裝置


特點:正壓輸送主要用于将物料輸送到一個或幾個料倉的工況。與負壓輸送系統相比,正壓輸送系統具有比較高的容量并且适合于較遠距離的輸送。


混合輸送系統


混合輸送系統是在同一輸送系統中既有正壓又有負壓,利用兩種不同系統的優勢,因而可以應用于比較複雜的輸送中。混合系統可以是壓一送式,也可以是送一壓式的輸送組合系統。


特點:能夠完成較長距離的輸送,而結構及管道内的氣流變化也更加複雜,同時也易造成輸送系統尤其是風機的磨損。


3.2按輸送實質分類


從氣力輸送實質考慮來分類,有按料、氣兩相數量比分類;按料、氣兩相流體力學特征分類;按料、氣兩相運動特征分類;按裝置特征分類等幾種分類法。按料、氣兩相數量比分類和按料、氣兩相流體力學特征分類,可将氣力輸送系統分為稀相、中相和濃相。按料、氣相互關系劃分,可分為供料法、混料法、供氣法、栓流法。按物料流動形狀劃分,可分為飛翔狀、絲縷狀、栓狀、柱狀等。


氣力輸送分類方法一覽表




概括起來,現有的氣力輸送系統可分為四類:


(1)稀相氣力輸送


氣流速度較高,物料懸浮在鉛垂管中呈均勻分布,在水平管中呈飛翔狀态,空隙率很大。物料的輸送主要依靠由較高速度的空氣所形成的動能,因而也稱稀相動壓輸送。


特點:該輸送方式由于流速高而物料質量流率較小,因此顆粒與管道碰撞摩擦劇烈,從而能耗和輸送系統的磨損都比較大,生産效率低下,适合于輸送質量和粒度較小、流動性強的物料。


負壓稀相氣力輸送系統

來源:常州萬佳幹燥設備有限公司


正壓稀相氣力輸送系統

來源:常州萬佳幹燥設備有限公司


(2)濃相動壓氣力輸送


氣流速度在8~15m/s之間。物料在管内己不再均勻分布,而呈密集狀态,但管道并未被物料堵塞,因而依然依靠空氣的動能來輸送,稱為濃相動壓輸送。


這類流動狀态的氣送裝置有高壓壓送、高真空吸送和流态化輸送。料氣比的變化範圍很大,高壓壓送與高真空吸送的料氣比大緻在15~50之間,流動狀态呈脈動集團流。而對于易輸送的粉料,料氣比可高達200以上,呈流态化輸送。


SBT型上引式正壓密相氣力輸送系統

來源:上海麥克曼氣力輸送系統設備有限公司


濃相氣力輸送系統部件

來源:北京翔遠同創科技有限公司


(3)濃相靜壓氣力輸送


物料密集而栓塞管道,依靠氣流的靜壓來輸送物料,稱為濃相靜壓氣力輸送。可分為柱流和栓流兩種。


柱流氣力輸送密集狀物料連綿不斷地充塞管道内而形成料柱,其運動速度較低,一般僅0.2~2m/s。但僅能用于30m以内的短距離輸送。


栓流氣力輸送人為地把料柱預先切割成較短的料柱,輸送時,氣栓與料栓相間分開。從而可以提高輸送速度,降低輸送壓力,減少動力消耗,以及增加輸送距離,是目前最好的中距離輸送方法。


(4)筒式氣力輸送


将需要輸送的物料、物件裝入傳輸筒或筒車内,利用空氣的靜壓使傳輸筒在管道内飛速滑行的一種輸送方式,用于既難于懸浮,而本身又無法成栓的成件貨物的輸送。這種輸送方式應用面小,适用于特定場合。


氣流速度與流型之間的關系


物料的濃相與稀相輸送并不是絕對的,同一種物料随着輸送速度的變化,物料輸送形态之間可以相互轉化。整體而言,低速濃相輸送技術具有許多優點。首先,因其輸送速度低,故能耗大大降低,僅為動壓氣送的35~60%,可實現最少的管道磨蝕和物料破碎。而高濃度則使耗氣量少,這一優點對于輸送防爆、防燃和因保留香味而必須采用昂貴的惰性氣體作輸送介質時就顯得更為突出。其次,因耗氣量少而使輸送終端的料、産毛分離比較容易,空氣過濾設備也就小得多,降低了成本。再次,粒子的靜電荷減少有助于防止諸如粉塵爆炸和壓降逐漸增加的問題。因此,低速濃相氣力輸送是當前氣力輸送技術發展的趨勢。


4.氣力輸送系統的選用


氣力輸送中不同輸送模式的出現主要由三方面的因素綜合決定的:


兩相物性(如氣體密度、粘度、顆粒密度、粒徑分布、形狀、大小,硬度以及松散堆積密度等)

操作條件(如輸送量、氣體速度、固相含量、操作溫度、壓力等)

過程設備(如輸送管道形狀、大小、相對位置及方向、供料裝置的類型等)


不同形狀的物料與氣力輸送系統類别的選用關系



物料性質對氣力輸送系統運行性能的影響



在物料的氣力輸送過程中,影響氣力輸送的物料、工藝、系統方面的因素往往是彼此關聯的,而且,各種影響氣力輸送因素的本身也與多種條件有關,這就使得在對氣力輸送系統進行分析時,要全面、精确的對輸送系統進行了解與把握變得十分困難。因此,在現場應用與實驗分析時,應當根據不同的輸送介質、應用場合以及外界條件,對影響氣力輸送效果的各個可把握的因素進行着重考慮,并對影響氣力輸送效果但目前卻無法把握的因素予以估計,給出其影響程度,通過逐步的實驗與分析,不斷促進氣力輸送技術的完善與發展。