氣力輸送系統(tǒng)應用的研究

河北農業(yè)大學 孫沐鈺 王沂蒙 秦川 李夢學

緒言

各行業(yè)在經濟持續(xù)快速發(fā)展的大背景下不斷地擴展生產，其中一些行業(yè)在生產運輸?shù)倪^程當中產生的環(huán)境污染越來越得到重視，如水泥廠、制藥廠、食品加工廠等運輸?shù)念w狀物、粉粒料等。在這種情況下，氣力運輸技術得到了逐步的推廣。氣力運輸代替了傳統(tǒng)的機械輸送物料，它是一種采用密封式輸送管道的方式輸送物料的工藝過程。氣力運輸也是清潔生產過程當中的一個重要環(huán)節(jié)，它是適合一些物料運輸?shù)默F(xiàn)代物流技術。氣力輸送技術隨著制造工藝的進步也有了很大的發(fā)展，與此同時系統(tǒng)裝置結構也更加完善[1]。

1 氣力輸送系統(tǒng)分類

氣力輸送系統(tǒng)可以按照很多標準進行分類，本文主要介紹按輸送實質、輸送裝置標準進行分類后的對應類型。氣力輸送系統(tǒng)類型不同，它們各自流動的差異會很大，相互之間不能通用流動規(guī)律[2]。

1.1 按照輸送實質分類

由于輸送物料種類不同，對應的氣力輸送的種類也非常多。但整體概括來看，氣力輸送可以分為四類：筒式氣力輸送、稀相氣力輸送、濃相動壓氣力輸送、濃相靜壓氣力輸送[2]。

1.1.1 筒式氣力輸送

按照裝料筒的類型將筒式氣力輸送分為有輪傳輸筒、無輪傳輸筒兩類。在輸送時，先將物料裝到傳輸筒中，之后使傳輸筒在管道中通過空氣的靜壓作用進行高速滑行。筒式氣力輸送適用于輸送一些不易懸浮并且自身無法成栓的成件貨物，其應用范圍較小。

1.1.2 稀相氣力輸送

作為最傳統(tǒng)的氣力輸送方式，稀相氣力輸送技術的發(fā)展已經非常成熟，它也被稱為稀相動壓輸送，因為物料的運輸依靠高速空氣形成的動能。一般采用氣流的速度為12～40m/s，料氣比為1～5，最大值為15。稀相氣力輸送通常適用于輸送距離較短，被輸送的物料處于干燥的易流動的狀態(tài)，并且其質量與顆粒大小均較小的情況。

1.1.3 濃相動壓氣力輸送

在濃相動壓氣力輸送系統(tǒng)中，管道中的物料以密集狀態(tài)依靠空氣動能進行輸送，管道不會因物料密集而堵塞，氣流速度在8～15m/s。這樣的流動狀態(tài)的氣力輸送裝置主要有高壓壓送式、高真空吸送式和流態(tài)化氣力輸送裝置。料氣比（通過管道截面的物料與空氣的流量比值）范圍較大，前兩者的料氣比范圍為15～20，在這兩種裝置中流體以脈動集團流形式流動。第三種是用于輸送粉狀物料，其料氣比在200 以上。

1.1.4 濃相靜壓氣力輸送

作為新型的氣力輸送技術，濃相靜壓氣力輸送是在濃相動壓氣力輸送系統(tǒng)的基礎上研究出來的，在該系統(tǒng)中，物料密集并且栓塞管道，依靠著空氣的靜壓來輸送物料。它分為栓流和柱流兩種。

栓流氣力輸送是目前中距離輸送方式中最好的輸送技術，它通過人為的操作預先將料柱切割，使料柱長度變短。在輸送物料過程中，氣栓和料栓間隔分開使得料栓輸送速度得以提高，輸送壓力得以降低，物料的輸送距離得以提高。

在柱流氣力輸送裝置中，物料以密集狀態(tài)接續(xù)不斷地充滿管道，進而形成料柱，輸送時物料移動速度僅有0.2～2m/s，因此僅適用于30 米以內的短距離輸送。

1.2 按照輸送裝置分類

按照氣力輸送系統(tǒng)的輸送裝置類型（空氣在管道中的壓力狀態(tài)）來分可將氣力輸送系統(tǒng)分為三類：正壓壓送式、負壓吸送式和混合輸送[2]。

1.2.1 正壓壓送式氣力輸送系統(tǒng)

正壓壓送式氣力輸送系統(tǒng)通過風機裝置對進料端的物料進行壓送，將物料從一處輸送到另外一處或多處[3]。因為風機安裝在整個氣力輸送系統(tǒng)的前端，所以物料不能夠自由地進入管道當中，并且工作過程中管道內部氣體壓力高于外部大氣壓力，為防止泄漏，該系統(tǒng)必須采用密閉的加料裝置。當風機啟動之后，管道內部壓力高于外部大氣壓力，此時，物料經由管道被壓縮空氣輸送到分離器當中。物料在分離器當中實現(xiàn)與空氣的分離，之后由出料器卸出，空氣經過除塵器的凈化后被排入大氣當中，至此物料的輸送過程完成。

在正壓壓送式氣力輸送系統(tǒng)中，物料不直接經過風機，所以輸送物料不會導致風機被磨損并且風機的葉片也不會導致物料破碎。

壓送式氣力輸送系統(tǒng)常用于面粉廠產品的輸送[4]。

1.2.2 負壓吸送式氣力輸送系統(tǒng)

在負壓吸送式氣力輸送系統(tǒng)中，安裝在裝置末端的風機開始運行后，系統(tǒng)會處于負壓狀態(tài)。此時，管道的內外存在壓差，空氣從進口端管道被風機吸入，物料隨空氣一起進入管道中，通過管道被輸送到分離器，物料和空氣在分離器中分離，分離后，物料由出料器卸出，空氣經過除塵器的凈化后被風機排入大氣或循環(huán)利用，至此物料的輸送過程完成。

在該系統(tǒng)中，物料因先通過分離器，對風機的磨損可降到最低程度，即對風機的磨損是有限的。但不足的地方是，該系統(tǒng)必須在管道內部密度較高且輸送距離長時設置成真空狀態(tài)，因此成本會增加。所以必須考慮運送方式。

負壓吸送式氣力輸送系統(tǒng)適用于從多處向一處集中輸送物料。該系統(tǒng)常用于白糖、豆類、米類等物料的運輸[5]。其次，因輸送氣流的壓力比大氣壓力要低，水分易蒸發(fā)，與壓送式相比，該系統(tǒng)更容易輸送含水分多的物料[4]。除此之外，該系統(tǒng)還適用于船舶、火車等卸料?？梢娯搲何褪綒饬斔拖到y(tǒng)的應用范圍十分廣泛。

1.2.3 混合輸送系統(tǒng)

在一個輸送系統(tǒng)中由吸送式和壓送式兩部分組成，通過利用兩種不同系統(tǒng)的優(yōu)勢組成的系統(tǒng)稱為混合輸送系統(tǒng)?；旌鲜綒饬斔拖到y(tǒng)通常應用于較為復雜的輸送當中。

2 氣力輸送系統(tǒng)的特點

氣力輸送系統(tǒng)屬于管路輸送，沒有回程，不會占據(jù)太大的空間。其主要具有以下優(yōu)點：

（1）采用管道輸送占地面積?。?/p>

（2）管路靈活具有柔性，對設備的投資少；

（3）輸送效率高；

（4）物料的運行在密閉的管道中，不揚塵、低污染、清潔；

（5）可以用于長距離輸送；

（6）輸送量與參與操作人數(shù)無關，無須太多人員配置，減少成本。

但其也存在不足之處，即系統(tǒng)對物料的黏性、粒度、溫度等有一定的要求。

3 氣力輸送系統(tǒng)的選擇

通常情況下，在只適用于稀相氣流時，選用壓送式；在能夠在稀相懸浮流氣送和濃相栓流氣送間進行選擇時，優(yōu)先選用濃相栓流氣送[6]。從裝置的結構來看，濃相輸送時需要將物料首先加入一個密閉耐壓容器，之后通過高壓空氣使物料充分流化后進行高壓壓送。

4 結語

氣力輸送越來越多地應用于工業(yè)生產當中，它作為一種各類散裝物料的輸送方式在整個物料輸送過程中起著至關重要的作用。但目前的氣力輸送技術還有許多不足之處，如物料對設備的磨損等。因此找到科學的合理的設計依據(jù)與設計方法并以更嚴格準確的科學數(shù)據(jù)指導生產過程，使氣力輸送系統(tǒng)在滿足生產要求的同時能夠穩(wěn)定運行、低速、低耗，是如今對氣力輸送系統(tǒng)研究的主要趨勢。