固體物料氣力輸送中給料設備的選型及應用

張 瓊

（中石化上海工程有限公司，上海200010）

在實現我國工業現代化進程中，進一步地節約以及使用勞動力、提高能量效率、防止工業生產的安全事故發生，都已經成為當今需要解決的現實問題。特別是在我國目前工業生產過程中，在生產原料以及工序之間的運輸中，物品搬運的人力，占據了很大的比例。因此，如果能夠改進生產的連接運輸設備，實現連續生產，可以大大提高勞動效率，節省人力物力。正是由于以上的種種運輸問題的出現，導致了氣力輸送的應運而生。近年來氣力輸送裝置已經逐步走進不同行業的運輸中了，雖然社會的進步推動了科技的不斷創新，但是在生產過程中如何選用途徑和設備合理地進行固體物料的輸送，成為了輸送過程中給料設備的選型的重要難題。

1 氣力輸送物料的工作原理及分類

1.1 工作原理

氣力輸送系統是依靠空氣流動將干燥的散狀固體粒子或顆粒物料輸送到指定地點的一種輸送裝置。其原理是利用輸送風機在密封管道內產生與外界大氣壓不同的壓力，形成壓力差。這個壓力差值賦予了空氣流動的能量，使得空氣能夠以氣流的形式攜帶小顆粒固體（例如：煤灰）一起順著管道向前。

1.2 分類

根據輸送系統的壓力，氣力輸送系統可分為負壓和正壓兩大類。負壓送料系統又稱吸送式，是在輸送系統末端的通風裝置。當操作負壓與外界壓力差作為驅動力時，由于壓力差，外部空氣被吸入管道中，并且當空氣移動時，這種材料被輸送到管子里去了。當到達終端時，材料被從空氣中分離并收集，空氣被凈化并排入大氣或再循環。

正壓輸送是利用系統的出發點，將風機的傳動管路通過壓縮空氣，利用管道的起點和末端的壓差，使管道內的空氣流通，并與其一起運動。在正壓送料系統中，物料通過送料裝置送入輸送系統，并且物料會從輸送帶的空氣中分離出來。

2 氣力輸送的優點

氣力輸送技術是通過密閉的管道進行物料輸送的，它具有方便、快捷、環保等優點，有著其它普通輸送方式所無法比擬的特點。其相較于其他輸送方式比較明顯的優勢有以下幾點：

（1）生產效率高。

（2）設備簡單，占用空間小，易于操作。

（3）自動化程度高。

（4）節省勞動力，輸送范圍大。

（5）裝卸容易，減少物料的損失。

（6）有利于環境的保護、可持續健康發展。

（7）在運輸過程中，可實現混磨、分類、干法除塵工藝、冷卻等操作。

（8）氣力輸送動力消耗小，是機械式輸送的數分之一。

（9）輸送距離長。

3 物料氣力輸送中給料設備的選型及應用

給料裝置設備是除了供氣設備外氣力輸送系統中最主要的部件，對于其的選擇需要根據物料在管道進料口出的輸送氣體壓力的高低來決定選型。一般來講，中、高壓的氣力輸送系統一般采用容積式發送罐給料設備。中空或者低壓的氣力輸送系統則選擇旋轉葉輪式給料設備。不同的給料設備有不同的作用效果和優缺點，還需要根據物料的特性來選擇。所以在氣力輸送過程中，要因地制宜（例如輸送物料物性，輸送工況等）對不同的物料輸送在不同的狀況下選擇不同的給料設備。

3.1 旋轉葉輪式給料設備

如果選用旋轉（回轉）葉輪式給料設備，當出現落料的容量比較大，超過了一般情況下的正常范圍；或者物料中出現了異料，顆粒狀的物料造成進料口部位出現了卡死狀態；或就是有沖擊現象的。在以上這些情況下，都應該采用圖1 中所示的防卡擋板型的給料裝置。

圖1 防擋板式旋轉閥

采用比較細的粉體物料給料裝置時，應選擇不易停留或沾粘在殼體和葉輪上的設備型號。在實際輸送中有很多防漏氣和耐高壓密的給料裝置應用，但是會存在很多局限性。由于在輸送物料的過程中，經常會混有異物，所以容易導致轉動音分卡死，容易促使電動機燒壞。通常，轉子和殼體之間是存在間隙的，當下游壓力高于上游壓力時，可能會產生低壓倒流現象。此情況會破壞旋轉葉輪式給料設備的正常供料，在氣力輸送系統中很常見。為了消除這一現象，保證給料正常，常用均壓管連接型給料裝置，結構見圖2。

圖2 均壓管連接型給料裝置

以上這些旋轉葉輪式給料設備，一般適用于粉塵狀，小顆粒物料，而且深受環保、冶金、化工、糧食、水泥、筑路、干燥設備等工業行業的工程項目擇優選用。在當前輸送選型中，不少行業采用了旋轉葉輪式給料設備，例如天津石化、江蘇儀征化纖等等。

旋轉葉輪式給料設備的優點是，該設備結構簡單、占地較少，適合裝在輸送管道上或者料倉的出口；可采用密封的設計，使漏氣減少到最小程度；被輸送的物料在給料裝置中不易破壞；可以根據選型在一定范圍內調整下料的速度。

旋轉葉輪式給料設備缺點是，由于機械加工技術上的困難，旋轉給料設備密封性較低，通常不能用于長距離密相輸送系統，目前大部分是通過進口設備來完成輸送的。

3.2 容積式發送罐給料設備

發送罐有兩種基本形式：上出料式和下出料式，如下圖3 所示：

圖3 上下出料式發送罐

每種型式的發送罐又可以分為出料口設置或不設置補充空氣管兩種。一般，物料在發送罐內被空氣攪拌并跟隨輸送介質一起壓入輸送管道內，但是有一些易堵塞的物料需要采用輔助補充空氣來解決。

優點：構造堅固，可以承受較高的氣體壓力，密封性能好；運動部件少，故障點少；還可以增設稱量器，記錄實際輸送的物料總量；操作時沒有噪音；如果采用兩個發送罐交替操作，這樣在輸送管道內就可以得到近似于連續的固體物料流。輸送距離遠，能力高。

缺點：給料能力受到輸送物料特性（流動性、透氣性）、料位高低等因素影響，具有一定的局限性。同時，它的造價往往比較昂貴，耗氣量大，需要大型壓縮空氣機配套。

3.3 螺旋式給料設備

螺旋式給料設備一般不用于氣力輸送系統，因為它不能克服壓力差進行加料。但在某些特殊情況下，可以通過設計變距螺旋在筒內形成料柱來滿足壓力要求。螺旋式給料設備利用葉片的連續螺旋旋轉來推動物料進入輸送管道中，隨后被輸送介質吹散并帶走，見圖4。

圖4 螺旋式給料設備

螺旋式給料設備一般適合用來處理粘性物料。在氣力輸送系統內用到這種給料設備的優點是可以連續將物料送到輸送管道中。由于螺旋的旋轉速度和給料量之間有著線性的關系，因此可在接近于規定要求的速度下卸料。

4 結束語

對比所有的固體輸送設備，氣力輸送系統可能是小顆粒固體物料連續輸送的最適合的方法。它有利于充分合理地運用空間，具有極好的靈活性，且容易實現自動化。由于它的密閉性，氣力輸送系統消除了對環境的污染。主要的粉塵控制點在給料設備的進口和固體收集器的出口，便于控制粉塵。

給料設備在氣力輸送系統實際輸送過程應用中應注意以下幾個方面：

（1）首先要考慮物料的形狀、大小、固態、流體等方面來選擇不同的給料設備。

（2）其次還要考慮到運輸的距離，不同的距離適用于不同的給料裝置。

（3）另外氣流量、混合比也是在給料設備選型時要考慮到的因素。