氣力輸送系統的設計要點

董坤

【摘 要】本文簡要介紹了氣力輸送系統的分類和組成，并對氣力輸送系統設計中存在的一些重要問題進行歸納總結，為以后的工程設計提供參考。

【關鍵詞】氣力輸送；分類；組成；設計要點

0.前言

氣力輸送是借助負壓或正壓氣流通過管道輸送粉料的技術。與其他機械輸送方式如斗提、皮帶等相比，具有設備簡單、布置靈活、占地面積小、操作及維修方便等特點，在鋼鐵、煤炭、電力、化工、糧食等行業得到廣泛應用[1]。氣力輸送系統設計的合理與否，對輸送效率、運行成本和使用壽命都有重要影響，因此本文對氣力輸送系統設計中著重考慮的問題進行歸納總結，希望引起工程設計同行的重視，為將來的工程設計提供參考。

1.氣力輸送系統

1.1氣力輸送的分類

根據輸送管中物料的密集程度，氣力輸送可分為稀相輸送和密相輸送。稀相輸送的混合比一般為0.1～25，輸送氣速為18～30m/s，高于濃相輸送[2]。

根據輸送管中氣體的壓力大小，氣力輸送可分為吸送式和壓送式。吸送式的輸送管內壓力低于大氣壓，能自吸進料，缺點是必須負壓卸料，而且物料輸送距離較短；壓送式的輸送管內壓力高于大氣壓，卸料方便，物料輸送距離較長，其缺點是須用給料器將物料送入帶壓的管道中[3]。

1.2氣力輸送系統的組成

氣力輸送系統主要包括給料系統、輸料系統、集料系統、動力系統和控制系統五大部分。

給料系統的作用是保證粉塵能夠連續、均勻地進入輸送管中，主要包括粉料緩沖斗、插板閥、旋轉給料閥、給料器等。由于吸送式氣力輸送的輸送管內存在一定負壓，能夠自吸進料，故其給料器通常采用L型或V型給料器，壓送式的給料器較復雜，一般采用船型給料器或倉泵。

輸料系統是粉料輸送的關鍵環節，由輸送直管、彎管、吸氣口、吹掃口等組成，輸送管的布置對氣力輸送系統的壓力損失、連續穩定運行有至關重要的影響。

集料系統的作用是使料氣分離，并將粉料收集后集中處理，主要包括集料器、卸料閥、粉料儲罐等。集料器即除塵器，煙塵粒徑小、混合比大時，應采用二級或以上的除塵設備，一般采用旋風分離器串聯布袋除塵器即可滿足收塵效率。

動力系統即抽氣和供氣設備，低壓吸送或壓送一般采用離心式風機，中壓采用羅茨風機，高壓采用壓縮機或利用配套的壓縮空氣。

控制系統一般采用PLC，實現自動控制給料、輸料、卸料和脈沖式布袋除塵器的自動反吹等。

2.氣力輸送系統設計要點

2.1混合比的選取

混合比是氣力輸送的主要參數，為單位時間內通過輸送管截面的粉塵質量與空氣質量之比。提高混合比，有利于增大輸送能力和節省動力消耗，但輸送速度相同的情況下，混合比過大，容易造成堵塞，并且輸送壓力要增高。因此，設計時應綜合考慮物料的物理性質、輸送方式和輸送條件等因素，選取合適的混合比。目前尚無法通過理論推導出最佳混合比，在工程設計中常根據經驗和實驗確定。

2.2輸送速度的選取

粉塵和氣體混合后在輸送管中運動，氣流攜帶粉塵的升力與粉塵的重力相等時，粉塵保持懸浮，因此在輸送過程中，輸送速度應遠高于粉塵的懸浮速度。輸送速度是選擇管徑的關鍵參數，目前尚無可靠的理論計算公式，工程設計時常按經驗數據或經驗公式來選取，一般取15～25m/s。輸送距離遠的選大值，反之選小值；粉塵密度大的選大值，反之選小值。

2.3壓力損失的計算

由于氣力輸送管道內的流動為氣固兩相流，壓力損失除了要考慮輸送管的沿程阻力和給料器、彎管、管件、分離器等處的局部阻力外，還應考慮輸送粉料的加速、懸浮和提升造成的壓力損失。壓力損失的大小直接決定風機全壓和功率，在工程設計的初步設計階段一定要對輸送管道進行預配管，盡量保證壓力損失計算的準確性。

2.4彎管曲率半徑

粉料在彎管中運動時，其壓力損失和管壁磨損均較大。具有粘附性的細粉塵容易附著在彎管處，嚴重時會造成不能正常輸送，因此必須對彎管進行特殊考慮。

通常情況下，彎管曲率半徑越大，壓力損失越小。輸送彎管的曲率半徑一般取輸送管內徑的3～20倍[4]。其值主要隨物料的濃度而定，輸送低濃度時取小值，反之則取大值。根據相關文獻的研究結論，從工程實際出發，當R>5D時，已經無太大的實際價值，反而增加了彎頭的制造難度和安裝空間，對輸送系統的布置帶來不便[5]，因此建議在工程設計中，按照R=5D即可滿足要求。

3.結語

本文在前人研究的基礎上，結合工程實踐項目設計，從混合比、輸送速度、彎管曲率半徑的選取和壓力損失計算等方面，對氣力輸送系統的設計要點進行了總結歸納，希望為以后的工程設計提供參考。 [科]

【參考文獻】

[1]湯聶，李偉奇.燒結除塵灰氣力輸送系統的組成[J].燒結球團，2008.

[2]鄭祥玉，徐堯.氣力輸送工藝在煤粉輸送中的應用[J].潔凈煤技術，2015.

[3]孫一堅.簡明通風設計手冊[M].中國建筑工業出版社，2011.

[4]傅磊.散料的流動性及其在彎管中氣力輸送的研究，（博士論文），2000.

[5]侯松濤，陳紅雷.對氣力輸送系統中彎頭曲率半徑的探討[J].鑄造設備與工藝，2013.