淺談不同固體物質(zhì)氣力輸送方式的選擇

王 帥 鄭建明

（1.中石油吉林化工工程有限公司 吉林吉林 132000 2.吉林化工學(xué)院 吉林吉林 132000）

1 緒論

1.1 氣力輸送系統(tǒng)

氣力輸送，顧名思義是利用管道中空氣壓力（能量）使管道內(nèi)的物料按既定路徑實現(xiàn)連續(xù)輸送。氣力輸送系統(tǒng)根據(jù)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的不同又可分為多種類型，但一般都由物料供應(yīng)裝置、輸送管道、物料分離、氣體動力源等四個部分組成。

1.2 氣力輸送系統(tǒng)的組成

整體來講，系統(tǒng)主要由物料供給系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、集料系統(tǒng)、動力及其控制系統(tǒng)等幾個部分構(gòu)成。其作用在于確保物料能夠連續(xù)、均勻地進(jìn)入輸送管道中，其結(jié)構(gòu)主要由粉狀物料緩沖漏斗、放料插板閥、旋流物料供給閥以及給料器等幾部分構(gòu)成。由于輸送管內(nèi)存在的負(fù)壓，系統(tǒng)可以自吸進(jìn)料，因此給料器通常采用L型或V型結(jié)構(gòu)，而壓送式系統(tǒng)的給料器相對比較復(fù)雜，大多采用船型給料器或利用倉泵輸送。

輸料系統(tǒng)主要由輸送直管、彎管、吸氣口、吹掃口等組成，其中輸送管的布置對整個輸送系統(tǒng)的壓力損失及其運行的連續(xù)性和穩(wěn)定性影響較大。

集料系統(tǒng)的作用主要在于使氣料分離，粉狀物料集中收集處理，系統(tǒng)構(gòu)成部分主要有粉料收集裝置、卸料控制閥、粉料存貯裝置等。

1.3 氣力輸送的特點

氣力輸送不僅用于輸送粉狀、粒狀和纖維狀物料，如磷礦粉、煤粉、水泥、聚乙烯、聚丙烯、谷物、棉花等，還可以用于輸送粒度小于350mm的塊狀物料。氣力輸送系統(tǒng)的主要特點如下：

（1）物料在密閉管道中輸送，不會對環(huán)境造成粉塵污染，同時物料也不會受環(huán)境影響從而導(dǎo)致物料受潮等，可使輸送物料的品質(zhì)得到有效保障。

（2）輸送路線的布置比較靈活，對于復(fù)雜的地形，以及在老廠改造中對擁擠的廠房，輸送管道布置的適應(yīng)性和靈活性較明顯。

（3）物料輸送過程中能夠?qū)崿F(xiàn)與多種生產(chǎn)工藝過程聯(lián)動。如輸送物料的同時實現(xiàn)物料的加熱、冷卻、干燥、凈化等。

（4）機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，操作方便。

（5）系統(tǒng)可實現(xiàn)定量物料輸送，有利于生產(chǎn)過程調(diào)度和管理。

（6）能進(jìn)行長距離分散或集中輸送。

（7）采用惰性氣體保護(hù)方式實現(xiàn)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的物料輸送。

以氣力為介質(zhì)的輸送方式也存在缺點和不足，主要有：

（1）由于輸送介質(zhì)的緣故會造成動力損耗比較大。

（2）輸送介質(zhì)和輸送物料直接接觸的構(gòu)件磨損比較大，尤其在輸送磨損性大的物料時，磨損更嚴(yán)重。

（3）對輸送的物料限制條件較高，如對脆性物料，如因破碎將會導(dǎo)致物料質(zhì)量等級下降或不合格的則不能采用氣力輸送；對于粘性較大的物料以及易吸濕或受潮結(jié)塊的物料，由于在輸送過程中結(jié)塊物料易造成堵管，所以不建議采用；對于磨損性大的物料，因其易造成輸送管路損壞，所以應(yīng)慎用；對易氧化的物料應(yīng)采用惰性氣體作為介質(zhì)，形成保護(hù)方式輸送；而對于塊度大于50mm及密度大的物料，不宜采用[1]。

2 氣力輸送基本形式

2.1 正壓輸送系統(tǒng)

正壓輸送，有些學(xué)者也稱壓送式氣力輸送，是指系統(tǒng)在高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的正壓狀態(tài)下工作。壓縮氣體與物料混合后，在正壓氣體壓力作用下，沿輸料管道輸送至卸料處，通過分離器實現(xiàn)固氣分離，物料進(jìn)入料倉，傳輸介質(zhì)經(jīng)凈化處理后排放或回收循環(huán)利用。

壓送式氣力輸送系統(tǒng)具有以下特點：

（1）適宜一對多分散輸送；

（2）適宜長距離物料輸送以及規(guī)模較大的輸送需求；

（3）分離裝置和除塵裝置的構(gòu)造較簡單，物料易從排料口排出；

（4）可以方便地檢測漏氣，以便及時處理；

（5）由于帶粉塵氣體對風(fēng)機(jī)的磨損少，使用壽命長。

壓送式氣力輸送方式的缺點是裝置相對較復(fù)雜，尤其是被輸送的物料從標(biāo)準(zhǔn)氣壓狀態(tài)下加入高壓輸送管路時難度較大。

壓送式氣力輸送根據(jù)壓力不同可分為低壓式、中壓式和高壓室三種。輸送介質(zhì)的最大表壓不超過50kPa的為低壓輸送。此時，由于壓損下，氣體密度變化不大，輸送過程可以認(rèn)為是一個等容過程，從而無須考慮空氣密度的變化。表壓在0.05～0.1MPa范圍輸送時為中壓輸送。此時空氣密度變化小，計算中可不考慮氣體密度的變化。壓力超過0.1MPa的壓力輸送，就不能忽略氣體密度的變化，此時應(yīng)該按照等溫過程處理[2]。

正壓稀相輸送系統(tǒng)：

正壓稀相氣力輸送系統(tǒng)是利用低于1kg/cm2的氣體壓力，采用正壓使物料通過輸送管路，這種輸送方式又稱為低壓高速傳輸系統(tǒng)，其具有較高的氣體-物料比。

采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)作為動力源，利用空氣或氮氣作為輸送介質(zhì)，物料以較高的速度在管道中呈分散懸浮的狀態(tài)，輸送距離長，系統(tǒng)的輸送起始端約有10m/s的加速度，在末端可達(dá)30m/s的高速，因此氣流輸送速度高。輸送管路起始端氣體壓力一般低于0.06MPa，而末端則與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓接近。

正壓稀相輸送的特點：可以從低處一個作業(yè)點向多個作業(yè)點進(jìn)行物料輸送；輸送量較大，適用于短距離或中距離的輸送。

1.2.1 不同溶劑的提取 精密稱取適量過篩的黃連粗粉100 g 3份，分別用適量的水、50%乙醇、無水乙醇在70℃下超聲提取1 h，再用相應(yīng)的溶劑配成1 g／mL 的藥劑。

正壓密相輸送系統(tǒng)：

正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)的合理輸送距離為50～1500m，其中提升高度可以達(dá)到75m，小時輸送能力可達(dá)100t/h，輸送的物料溫度范圍-20～450℃。

系統(tǒng)灰氣比高：30～60kg（固）/kg（氣）；流速低：初速度 3～6m/s，末速度12～18m/s，平均流速8～12m/s；磨損小：輸送管道選用普通無縫鋼管；壽命長。

（1）輸送的物料為散裝介質(zhì)，輸送時無需包裝、卸袋，工藝操作效率高，運行費用低。

（2）設(shè)備構(gòu)成簡單，設(shè)備的投資少；占地面積小，因此能夠充分利用現(xiàn)有空間。

（3）輸送時不需要太多的操作人員，可實現(xiàn)過程全自動化控制，人工成本費用低。

（4）輸送系統(tǒng)采用管道形式，布置靈活。

（5）可以避免物料吸濕受潮、污損并避免混入雜物，輸送物料的質(zhì)量有保障。

（6）輸送過程中，破碎、篩分、干燥、冷卻等可同步實現(xiàn)。

（7）可以實現(xiàn)由多個作業(yè)點集中送往一個作業(yè)點，或由一個作業(yè)點輸送至多個作業(yè)點的遠(yuǎn)距操縱。

2.2 負(fù)壓輸送系統(tǒng)

負(fù)壓輸送系統(tǒng)又稱吸入式氣力輸送，依靠壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101.325kPa）的空氣流，將物料沿著管路進(jìn)行輸送。在工程設(shè)計中負(fù)壓氣力輸送由如下特點：

（1）適用于多作業(yè)點向一個作業(yè)點集中輸送物料。將分散在多個作業(yè)點的物料實現(xiàn)吸引輸送，各作業(yè)點同時進(jìn)行吸引時，可使壓力和吸氣速度保持相對平衡。

（2）對于堆積面廣，或裝在低處、深處的物料輸送至高料位，有其特殊的方便之處。如裝卸散存物料，吸送貨車、船倉內(nèi)的散裝粉粒物料。

（3）料罐或料斗下部空間不足，無法安設(shè)供料器時，此時適宜采用吸送式傳輸系統(tǒng)。

（4）給料點揚塵較小或不產(chǎn)生揚塵，因此給料點可以采用敞開式。

（5）供料器的組成結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比壓送式傳送方式簡單。

（6）由于是吸送，風(fēng)機(jī)中如有油分或者水分不會混入物料，這對食品類物料的輸送很有利。

（7）由于負(fù)壓吸送，物料不會從輸送管道產(chǎn)生泄漏。

吸入式氣力輸送系統(tǒng)的主要缺點是輸送距離不宜過長，因為隨著輸送距離的增加，沿程阻力將會不斷增大，此時需要增加真空度，這將會造成空氣稀薄，管路的攜帶能力將降低。一般情況下真空度不宜超過-50～-60kPa（即0.5～0.6個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）。由于尾氣需要通過鼓風(fēng)機(jī)葉輪，除塵器效果不好時將會導(dǎo)致葉輪磨損較快，故對尾氣除塵要求嚴(yán)格。

可根據(jù)不同抽氣量和不同真空度，選用通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、水循環(huán)真空泵、往復(fù)式深空泵或噴射泵等作為吸送抽氣的風(fēng)動設(shè)備。

3 結(jié)論

本文結(jié)合工程實踐項目設(shè)計，對多種風(fēng)送型式的選擇進(jìn)行了總結(jié)歸納，對于類似物料傳送工程項目具有參考價值。