氣力輸送的應(yīng)用分析及發(fā)展前景

王彥麗

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101)

氣力輸送的應(yīng)用分析及發(fā)展前景

王彥麗

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101)

氣力輸送系統(tǒng)對(duì)火力發(fā)電、化工、水泥、制藥、糧食加工等行業(yè)的發(fā)展有重要的影響，由于近代氣力輸送突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，促使理論研究不斷深入，逐步形成了初步完整的氣力輸送體系。通過對(duì)氣力輸送裝置的輸送方式、輸送類型及類型選擇等進(jìn)行分析和評(píng)述，得出密相栓流輸送系統(tǒng)應(yīng)是今后的主要發(fā)展趨勢(shì)，分析了密相栓流輸送存在的問題及發(fā)展前景。

氣力輸送；型式；密相栓流；前景

氣力輸送裝置是在管道內(nèi)利用氣體作為承載介質(zhì)，將物料從一處輸送到另一處的完全密閉的輸送設(shè)備，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地較小、安全可靠。輸送效率較高等優(yōu)點(diǎn)。但是它的能耗高，對(duì)輸送物料的粒度、粘性、溫度等有一定要求，影響廣泛使用。對(duì)一般松散的顆粒狀、粉狀物料均可采用氣力輸送。

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，物料的流動(dòng)日趨頻繁，由于制造工藝的進(jìn)步，氣力輸送的技術(shù)有了巨大的進(jìn)展。隨著輸送對(duì)象范圍的不斷擴(kuò)大，裝置的結(jié)構(gòu)愈來愈完善，裝置的形式更是層出不窮。

1 氣力輸送裝置的一般型式

一般所說的氣力輸送裝置型式，是按空氣在管道中的壓力狀態(tài)來區(qū)分，可分為負(fù)壓吸送式和正壓壓送式兩類。

1.1 負(fù)壓吸送式

引風(fēng)機(jī)械裝在系統(tǒng)的末端，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，整個(gè)系統(tǒng)形成負(fù)壓，這時(shí)，在管道內(nèi)外存在壓差，空氣被吸入管道。與此同時(shí)，物料也被空氣帶入管道，并被輸送至分離器，在分離器中，物料與空氣分離，被分離的物料，由分離器底部的旋轉(zhuǎn)出料器卸出?？諝獗凰偷匠龎m器凈化，凈化后的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排入大氣或循環(huán)使用。如圖1所示。

圖1 吸送式氣力輸送裝置系統(tǒng)

1.2 正壓壓送式

這種裝置系統(tǒng)的部件比吸送式復(fù)雜，風(fēng)機(jī)裝置在系統(tǒng)的進(jìn)料端進(jìn)行壓送，由于風(fēng)機(jī)裝在系統(tǒng)的前端，因而物料便不能自由地進(jìn)入管道，必須用密閉的加料裝置。當(dāng)風(fēng)機(jī)開動(dòng)以后，管道內(nèi)的壓力便高于大氣壓力，這時(shí)，物料從料斗經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器加入管道，隨即被壓縮空氣輸送至分離器中。在分離器中，物料與空氣分離，并由旋轉(zhuǎn)出料器卸出，空氣則經(jīng)除塵器凈化后排入大氣。如圖2所示。

圖2 壓送式氣力輸送裝置系統(tǒng)

2 氣力輸送的類型

氣力輸送系統(tǒng)使用范圍廣，并且，輸送物料的特性相差較大，物料的特性對(duì)其氣力輸送是否成功和能否達(dá)到應(yīng)有效率具有很大的影響，不同種類物料的特性不同，而同一種類的物料也不一定具有相同的氣力輸送特性，不同的物料必須有不同的特性的裝置來適應(yīng)，因此，氣力輸送裝置的品種十分繁多、復(fù)雜。概況起來，整個(gè)氣力輸送系統(tǒng)，可以分為稀相氣力輸送系統(tǒng)、密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)、密相靜壓氣力輸送系統(tǒng)、筒式氣力輸送系統(tǒng)。

2.1 稀相氣力輸送系統(tǒng)

在稀相氣力輸送系統(tǒng)中，氣流流速較高，粒料在氣流中處于懸浮狀態(tài)，物料均勻分布，在水平管中呈飛翔狀態(tài)，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(dòng)能，通常采用的氣流速度約為12～40 m/s之間，輸送比一般為1～5之間，最大值為15(粒料)。

2.2 密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)

在密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)中，氣流流速較低，物料在管道內(nèi)已不再均勻分布，而呈密集狀態(tài)，但管道并未被物料堵塞，因而仍然是依靠空氣的動(dòng)能來輸送，通常采用的氣流速度約為8～15 m/s之間。

這類流動(dòng)狀態(tài)的氣送裝置有：高壓壓送、高真空泵吸送和流態(tài)化輸送。輸送比的變化范圍很大，高壓壓送與高真空吸送的輸送比大致為15～50之間，流動(dòng)狀態(tài)呈脈動(dòng)集團(tuán)流。 而對(duì)于易充氣的粉料，輸送比可高達(dá)200以上，呈流態(tài)化輸送。

2.3 密相靜壓氣力輸送系統(tǒng)

在密相靜壓氣力輸送系統(tǒng)中，物料密集而栓塞管道，依靠空氣的靜壓來推送物料，它是在密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型氣力輸送技術(shù)，是目前國內(nèi)外的研究重點(diǎn)，已有幾種不同類型的裝置并展開了相應(yīng)的應(yīng)用理論研究，它可以分為柱流與栓流兩種。

(1)柱流氣力輸送：密集狀物料連綿不斷地充塞管內(nèi)而形成料柱，其移動(dòng)速度較低，一般僅為0.2～2 m/s，這是此類裝置最大的特點(diǎn)。但是僅用于30 m以內(nèi)的短距離輸送。

(2)栓流氣力輸送：人為地把料柱預(yù)先切割成較短的料栓，輸送時(shí)，氣栓與料栓相間分開。從而可提高料栓速度，降低輸送壓力，減少動(dòng)力消耗，以及增加輸送距離，這是目前較好的中等距離輸送方法。通常壓力為1.5～3 kg/cm2。

2.4 筒式氣力輸送

筒式氣力輸送按裝料筒的不同而分無輪的傳輸筒和有輪的傳輸筒車兩類，輸送時(shí)，將需要輸送的物件裝入傳輸筒或傳輸車內(nèi)，然后利用空氣的靜壓，使傳輸筒或筒車在管道內(nèi)飛速滑行，類似于栓流靜壓料、氣相間的流動(dòng)，專門用于既難懸浮、而本身又無法成栓的成件貨物的輸送，這種輸送方式適用于特定場(chǎng)合，應(yīng)用范圍小。

3 氣力輸送系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)比及類型選擇

稀相氣力輸送系統(tǒng)使用較普遍，但輸送速度高，能耗大，物料的高速運(yùn)動(dòng)使物料破損，并會(huì)使系統(tǒng)中某些部件磨損相當(dāng)嚴(yán)重，有時(shí)僅能使用1～2周，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。密相氣力輸送技術(shù)的成熟和應(yīng)用，克服了能耗大、磨損嚴(yán)重等問題，輸送效率高，空氣用量小，分離器和尾氣處理裝置均較簡(jiǎn)單，但密相氣力輸送系統(tǒng)對(duì)技術(shù)水平要求很高，參數(shù)控制精密，設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑挄?huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定及堵管等問題，影響系統(tǒng)運(yùn)行。

一般地說，在既可選用稀相懸浮流，又可選用密相栓流氣送時(shí)，以選用密相栓流為宜；在只適用稀相氣流時(shí)，則以選用壓送式為佳。

從裝置的結(jié)構(gòu)來說，密相輸送需要將輸送物料采用高壓壓送，因而，物料必須首先加入到一個(gè)密閉的耐壓容器中，然后通以高壓空氣使物料充氣流化，這就給密相氣送的加料裝置帶來了一定的困難。

因此，采用由幾種類型組合而成的綜合裝置的做法越來越多，這是氣力輸送系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。組合氣力輸送裝置系統(tǒng)，主要有以下幾種：

(1)稀相吸-壓氣送裝置：凡是要從幾個(gè)加料點(diǎn)輸送至幾個(gè)分散的卸料點(diǎn)，或是在輸送過程中，需要實(shí)現(xiàn)多種工藝操作時(shí)，采用該系統(tǒng)是比較合適的。

(2)稀-密相、動(dòng)-靜壓氣送裝置：密相栓流往往在加料方面不太方便，采用稀-密相、動(dòng)-靜壓氣送裝置可克服這一缺點(diǎn)，該裝置先用稀相吸氣式收集物料進(jìn)入貯料罐，而后再用密相栓流進(jìn)行輸送。由于稀相集料的輸送距離通常較短，因而，能量消耗和磨損不大。這種形式的組合，充分發(fā)揮了兩種不同類型氣送裝置各自的特長，這種組合裝置中，必須采用兩種不同的氣源。

(3)稀相-傳輸筒車氣力輸送聯(lián)合裝置：用稀相吸送作集料輸送，而將傳輸筒車作長距離、大容量運(yùn)輸，這兩種形式的組合系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用于城市垃圾的輸送。

4 氣力輸送系統(tǒng)的發(fā)展前景

尋找科學(xué)合理的設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方法，以更加嚴(yán)密準(zhǔn)確的科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)，使得氣力輸送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低速、低能耗、運(yùn)行穩(wěn)定并具有滿足生產(chǎn)要求的輸送效率，是現(xiàn)在氣力輸送系統(tǒng)研究的主要趨勢(shì)。

密相栓流氣力輸送裝置運(yùn)行速度低、料氣比高，可實(shí)現(xiàn)高效率，低破損、低磨損的運(yùn)行效果，是現(xiàn)代氣力輸送技術(shù)的發(fā)展方向。不論是進(jìn)口還是國產(chǎn)的氣力輸送裝置，除密相栓流氣力輸送外，在輸送過程中均有不同程度堵塞現(xiàn)象，將影響正常生產(chǎn)，甚至使系統(tǒng)無法運(yùn)行，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。近年來的生產(chǎn)實(shí)際和研究表明密相栓流技術(shù)可以有效地解決輸送過程中堵料的問題，引進(jìn)的國內(nèi)外套管紊流氣力輸送系統(tǒng)取得了良好的效果。

分析國內(nèi)外現(xiàn)有密相氣力輸送系統(tǒng)的現(xiàn)狀，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型密相栓流氣力輸送裝置已成為國內(nèi)氣力輸送領(lǐng)域占據(jù)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的標(biāo)志，密相栓流輸送系統(tǒng)應(yīng)是今后的主要發(fā)展趨勢(shì)，密相栓流氣力輸送機(jī)理，是目前世界上公認(rèn)最先進(jìn)的氣力輸送機(jī)理，解決了磨損、堵塞、高效等許多制約氣力輸送發(fā)展的問題，在該原理基礎(chǔ)上開發(fā)的氣力輸送裝置，代表著氣力輸送領(lǐng)域的發(fā)展方向。但是，密相栓流輸送是一項(xiàng)新的技術(shù)，在我國的應(yīng)用不足十年的歷史，并且作為栓流氣力輸送理論基礎(chǔ)的氣、固二相流動(dòng)理論至今還處于初期探索階段，還不成熟，目前還不能指導(dǎo)實(shí)踐，有待于進(jìn)一步開發(fā)、研究。

5 結(jié)語

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)的生產(chǎn)也在不斷擴(kuò)大，有些行業(yè)如火力發(fā)電廠、化工廠、水泥廠、制藥廠、糧食加工廠等的一些原材料、粉粒料在輸送生產(chǎn)工程中產(chǎn)生的環(huán)境污染越來越得到廣泛的重視，于是，氣力輸送技術(shù)得到了逐步的推廣。氣力輸送是清潔生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是以密封式輸送管道代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械輸送物料的一種工藝過程，是適合散料輸送的一種現(xiàn)代物流系統(tǒng)，將以強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)取代傳統(tǒng)的各種機(jī)械輸送，其技術(shù)的提升對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。

隨著氣力輸送實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)理論研究提出了不少新的課題。迄今為止，無論在理論研究方面還是實(shí)際應(yīng)用方面，許多問題遠(yuǎn)未得到很好的解決。因而，可以說氣力輸送還是一門比較年輕的技術(shù)科學(xué)。

[1] 黃學(xué)群.運(yùn)輸機(jī)械選型設(shè)計(jì)手冊(cè)下冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011:2-18.

[2] 樓建勇.氣力輸送系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].輕工機(jī)械，2008,26(3):5-7.

[3] 王玉林.氣力輸送裝置的分類及其應(yīng)用[J].工廠建設(shè)與設(shè)計(jì)，1993,2(5)：3-4.

[4] 黃 標(biāo).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982:1-20.

(本文文獻(xiàn)格式：王彥麗.氣力輸送的應(yīng)用分析及發(fā)展前景[J].山東化工,2017,46(7):91-92,95.)

Application Analysis and Developing Prospect of Pneumatic Conveying System

WangYanli

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.,Ltd.,Jinan 250101,China)

The pneumatic conveying system plays an important role in thermal power、chemical industry,cement,pharmacy and grain processing.Due to the rapid development of pneumatic conveying system, theoretical research continues. Gradually it forms a rounded system.Based on the analysis and review of the transportation mode,transport type and type selection of pneumatic conveying system,we know that dense phase plug flow conveying system is the major developing trend in future.Then the problems and the developing prospect are analyzed.

pneumatic conveying;type;dense phase slug flow;prospect

2017-02-28

王彥麗(1989—)，女，山東聊城人，設(shè)備設(shè)計(jì)工程師，學(xué)士學(xué)位，從事化工設(shè)備設(shè)計(jì)和粉體工程工作。

TQ022

A

1008-021X(2017)07-0091-02