氣力輸送系統(tǒng)在飼料工廠的應(yīng)用

李秀剛 謝俊鵬

(江蘇牧羊集團有限公司研發(fā)中心，江蘇揚州225000)

氣力輸送系統(tǒng)是利用氣流在管道中輸送粉(粒)狀物料的一套接收、輸送裝置，具有少（無）殘留、機械化作業(yè)、生產(chǎn)效率高、勞動環(huán)境優(yōu)良等特點。

飼料工廠的氣力輸送系統(tǒng)主要在以下五種情況下使用：

①氣力輸送系統(tǒng)內(nèi)部物料幾乎無殘留，可以避免因物料殘留而導(dǎo)致的交叉污染所帶來的產(chǎn)品質(zhì)量的降低，在飼料工廠中的使用日益廣泛，尤其是在素有飼料“軟黃金”的高檔預(yù)混料生產(chǎn)中；

②氣力輸送系統(tǒng)具有很高的機械化作業(yè)效率，常用于飼料工廠的原料接收，中間產(chǎn)品的輸送；

③氣力輸送系統(tǒng)可以有效提高主機設(shè)備的生產(chǎn)效率，如錘片式粉碎機系統(tǒng)、立式超微粉碎系統(tǒng)的氣力輸送系統(tǒng)，不僅起到了輸送物料的作用，而且至少提高錘片式粉碎機近20%～40%的產(chǎn)能；

④在水產(chǎn)飼料及寵物食品的生產(chǎn)工廠，經(jīng)常采用氣力輸送系統(tǒng)來輸送膨化后的物料，避免以斗式提升機為主的機械輸送造成的成品破碎和變形；

⑤采用碼頭吸（卸）料機械來提高建設(shè)在港口、碼頭的飼料工廠的卸船效率，降低勞動強度，其中氣力式碼頭吸（卸）料機械就是一種典型的氣力輸送系統(tǒng)。

下面，就目前國內(nèi)外飼料工廠的氣力輸送情況做介紹。

1 原料接收

飼料工廠使用的固態(tài)原料通常為兩類：一類是粉（末）狀原料，如石粉、磷酸氫鈣、豆粕、麥麩等；一類是（顆）粒狀原料，如玉米、大豆等。目前，在國內(nèi)80%以上的原料主要采用包裝的形式入廠，特別是粉狀原料更是如此。原料的進倉方式，常常是人工搬運或機械輸送來完成，這種工作模式不僅勞動強度大、工作環(huán)境差；同時，隨著搬運工的年齡增長，勞動力資源的短缺會給飼料工廠的正常生產(chǎn)造成很大的障礙；同時這種工作模式，也無法有效避免以斗式提升機為主的輸送設(shè)備內(nèi)部物料殘留，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定；包裝袋的使用，也增加了原料成本（見圖1）。

采用氣力輸送可以很好地提高原料接收和輸送的生產(chǎn)效率、改善勞動環(huán)境、降低生產(chǎn)強度，提高機械化作業(yè)水平將成為我國飼料行業(yè)發(fā)展的趨勢。

在國外，固態(tài)的飼料原料，幾乎全部是散裝的，運輸車輛均為散裝貨車。粒狀原料是采用集裝箱式的貨車（見圖2），而粉狀原料則采用的是封閉式的槽罐車，以防止運輸過程中氣流造成的粉塵污染和物料損耗（見圖3）。

對于粒狀物料，采用下糧坑加提升機集中進倉，比較節(jié)能，粉塵處理較為方便(見圖4)。

對于粉狀物料則是采用氣力輸送，其流程見圖5。

一罐車麩皮的重量約為40 t，卸料時利用飼料工廠提供的壓縮空氣作為氣源，送貨人員只要根據(jù)要求接好相關(guān)管道，并把貨物卡片插入旁邊的控制箱，計算機便能根據(jù)物料編碼核對原料品種、料倉號，確保準(zhǔn)確無誤，并在配料系統(tǒng)中記錄進倉原料的數(shù)量。實際操作時，一部分壓縮空氣進入罐內(nèi)，將罐內(nèi)的麩皮往出料口擠壓，另一部分，充當(dāng)新空氣，在接料器下進行補風(fēng)，麩皮則隨著管道進入到倉內(nèi)，倉上面的除塵器一方面可以消除產(chǎn)生的粉塵，同時可以抽出部分氣體，保證倉內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)，便于進料。整個工作過程對比國內(nèi)人工投料的方式，簡潔，無污染，工作量小，節(jié)省大量人力資源，同時提高了飼料生產(chǎn)的自動化程度（見圖6）。

采用槽罐車進行粉料輸送，在其他行業(yè)運用的較多，特別是食品，醫(yī)藥等這些對衛(wèi)生要求較高的行業(yè)，而在飼料行業(yè)應(yīng)用較少的原因，除了氣力輸送技術(shù)本身的因素外，還有一點是粉料的出倉技術(shù)，大容量倉內(nèi)的粉料，存放超過一段時間后，就會出現(xiàn)結(jié)拱現(xiàn)象，結(jié)拱以后的物料難以出倉，這一直是困擾我們的問題，相信這個粉料出倉技術(shù)能夠突破，粉料的散裝輸送肯定會迅速普及。

2 粉碎系統(tǒng)

氣力輸送系統(tǒng)也經(jīng)常被用于粉碎系統(tǒng)中的物料輸送。在錘片式粉碎機和立式超微粉碎機輸送系統(tǒng)中，氣流不僅是輸送物料的媒介，而且還對粉碎機的正常工作起到重要作用，但錘片式粉碎機和立式超微粉碎機又稍有差異。

錘片式粉碎機的氣力輸送，工藝流程如圖7。

物料經(jīng)過喂料器，均勻的進入粉碎機內(nèi)，受高速旋轉(zhuǎn)錘片的打擊而破裂，并以較高的速度飛向齒板和篩片，撞擊也會使物料進一步破碎，通過如此反復(fù)擊打，物料被粉碎成小碎粒，但是碎粒的直徑仍然會有差異，較大的顆粒會在離心力的作用下在錘片的外圍形成環(huán)流層，既影響達到細(xì)度要求的物料出篩，又使這部分物料無法被粉碎。為了提高粉碎效率，有效、合理地破壞環(huán)流層，必須配置合適的輔助吸風(fēng)量，粉碎室內(nèi)符合粒度的物料在氣壓的作用下，迅速穿過篩面，粗顆粒的物料可以得到進一步的粉碎。但是氣力輸送在粉碎系統(tǒng)中的應(yīng)用能耗較高，現(xiàn)以牧羊微粉碎機SWFP66×60C為例計算其在氣力輸送條件下的料氣比。

采用 Φ1.0 mm 篩板的 SWFP66×60C（75 kW）型錘片式微粉碎機粉碎魚料時產(chǎn)量為5～7 t/h，平均按照6 t/h。該粉碎機需要破壞環(huán)流層需要的正常吸風(fēng)量為3 700 m3/h(見圖8)。

在氣力輸送條件下，加上新風(fēng)量，最終的總風(fēng)量為3 700/0.8=4 625 m3/h；

氣力輸送的料氣比u=5 000/（4 625×1.2）=0.9

由于u＜1，低于正常物料氣力輸送的料氣比（1～10）。

立式超微粉碎機的氣力輸送中的氣流對于粉碎物料的分級起著重要作用，經(jīng)過初清、磁選的物料(小于1 mm)從螺旋喂料器進入粉碎室進行粉碎(見圖9)。由于粉碎盤的高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，物料經(jīng)裝在粉碎盤上錘刀的撞擊而粉碎，又被以極高的速度飛到周圍的齒圈上，因錘刀與齒圈間的間隙很小，錘刀與齒圈間的氣流因齒形的變化而發(fā)生瞬時變化。物料在此間隙中受到交變應(yīng)力，在此反復(fù)作用下被進一步粉碎。經(jīng)粉碎了的物料被從粉碎盤下進入的氣流帶到內(nèi)壁與分流罩之間，然后進入分級室，通過旋轉(zhuǎn)的分級輪，通過風(fēng)力和離心力的作用進行分級，被分離出的粗料從分流罩的內(nèi)腔再回到粉碎室重新粉碎，細(xì)的物料（成品）被吸入分級葉輪內(nèi)，進入出料室，從出料口進入氣力輸送系統(tǒng)。

現(xiàn)就牧羊SWFL110C(132 kW)立式超微粉碎機粉碎對蝦飼料為例，該型超微粉碎機的產(chǎn)量為2～4 t/h，粉碎粒度范圍為95%過80目。根據(jù)河南工業(yè)大學(xué)的于翠萍等的《錘片氣力輸送系統(tǒng)的試驗研究》一文中提供的數(shù)據(jù)，玉米粉在60目以上時懸浮速度為1.81 m/s，取符合粒度要求的物料懸浮速度為1.9 m/s；

那么該粉碎機的吸風(fēng)量為Q=3 600×π×1.12×1.9/4=6 500 m3/h；

此時氣力輸送時的料氣比u=4 000(按最大產(chǎn)量算)/（6 500×1.2）=0.51；

由于u＜1，遠遠低于正常物料氣力輸送的料氣比（1～10）。

由上面的兩次計算所得到的料氣比均較小，屬于稀相輸送。導(dǎo)致粉碎系統(tǒng)的氣力輸送系統(tǒng)有一個共同點：能耗高，物料對管道的磨損大，極大的限制了其在飼料廠的應(yīng)用。提高料氣比，降低氣力輸送的能耗是我們急需解決的問題。

3 膨化系統(tǒng)

高檔水產(chǎn)飼料，特別是鮑魚飼料，主要是用膨化機來生產(chǎn)，膨化完以后，進行干燥、噴涂、冷卻、篩分，工藝流程如下，采用氣力輸送的方式，可以去除顆粒表面水分，但也會降低顆粒溫度，在加工軟顆粒時會產(chǎn)生顆粒變形；例如在生產(chǎn)鮑魚料時，鮑魚料是扁平狀的，經(jīng)過氣力輸送，扁平狀的魚料變成“碗”型，嚴(yán)重影響了飼料的外觀，同時對飼料的飼喂也有影響。

實踐當(dāng)中，在膨化機的出料口處安裝一臺皮帶輸送機，膨化后的物料經(jīng)輸送機運送到氣力輸送進料口。高溫、高濕的物料在常溫條件下，蒸汽迅速閃蒸，表面水分散失為3%～4%，迅速形成一層保護膜，提高了顆粒表面的硬度，有效避免了飼料顆粒在氣力輸送中的變形。圖10為水產(chǎn)飼料膨化工藝流程。

4 預(yù)混料的生產(chǎn)

預(yù)混料是一種或多種微量組分的加有載體與稀釋劑的均勻混合物，素有飼料“軟黃金”之稱。預(yù)混合飼料的品質(zhì)主要取決于兩個方面，一是與動物營養(yǎng)有關(guān)的配方技術(shù)，二是與生產(chǎn)有關(guān)的加工技術(shù)，因此，加工處理設(shè)備要求內(nèi)部物料殘留少，易于清理，才能確保預(yù)混料的成品品質(zhì)。斗式提升機、刮板輸送機等由于在輸送物料過程中物料殘留量大，無法滿足成品品質(zhì)要求，許多工作物料的添加只好借用電動葫蘆和人力來完成；當(dāng)然，采用氣力輸送的形式來解決該問題不失是一種好的辦法。預(yù)混料工程原料上料系統(tǒng)及配料系統(tǒng)氣力輸送工藝流程(見圖11)。

雖然氣力輸送有著無殘留的優(yōu)點，但是對于某些礦物添加劑特別是容易吸濕反潮的物料如CuSO4，ZnO而言，高壓氣體中的水分是一個重要威脅，這些物料吸潮后容易成團結(jié)塊，使飼料的混合均勻度大大的下降，嚴(yán)重影響品質(zhì)，而且對于動物的安全也是一個隱患。為了減少或者避免這種現(xiàn)象，必須對氣力輸送的氣源做一些處理，不采用羅茨風(fēng)機氣源，而是采用經(jīng)過干燥后壓縮空氣作為氣源，可以有效的解決此問題，但是干燥設(shè)備成本較高，據(jù)客戶介紹，一套壓縮空氣干燥系統(tǒng)，價格可能超過人民幣100萬元，對于一般的飼料廠來說有些難以承受，國內(nèi)也僅有少數(shù)幾個有實力的預(yù)混料生產(chǎn)廠家采用，如大北農(nóng)、中牧等。用于接受和輸送物料的設(shè)備稱為壓力釜，見圖12。

采用羅茨風(fēng)機作為氣源的壓力釜由于壓縮空氣含有部分水分的緣故，不利于預(yù)混料的生產(chǎn)，但是對于畜禽料的輸送比較合適。如德陽通威就是這樣使用的。

5 結(jié)語

氣力輸送有其干凈、節(jié)省空間、無殘留等特點，也有其能耗高等劣勢，隨著飼料工業(yè)的集約化，智能化的發(fā)展趨勢，氣力輸送也需要做一些有針對性的特性改進來滿足后續(xù)生產(chǎn)發(fā)展的需要，這需要我們大家的共同努力，爭取早日實現(xiàn)智能化，無人值守工廠的愿望。