气力输送技术研究

何井华

佛山市金银河智能装备股份有限公司

摘要：物料输送技术是物流技术与装备中的重要组成部分。现在的物料输送技术主要有气力输送技术、管道输送技术等。本文主要对气力输送技术进行研究。

关键词：物料输送；气力输送；技术

引言

气力输送技术是指以气体为载体，在一个密闭管道内，利用气流的流量，从而可沿着气体的流动方向不断运送一些颗粒状物料的技术。气力输送因其装置安全、操作方便、自动化程度高等优点，在化工、能源、冶金等领域有着广泛的应用，是工业领域中常用的一种物料输送技术。

1气力输送技术

利用气流来输送物料，通过管道将其输送到指定地点的方法叫做气力输送。

1.1气力输送过程

1）进料阶段

打开排气阀与进料阀，使物料进入泵内，当泵内物料上升至触及料位开关时，料位开关发出料满信号，进料阀与排气阀关闭。

2）流化加压阶段

当进料程序结束后，气动进气阀开启，压缩空气从泵底部的流化装置进入，随后分散，穿过流化床，使物料充分流化，同时泵上部加压口开始进气，泵内气压逐步上升。

3）输送阶段

当泵内达到一定压力时，压力传感器发出信号，出料阀开启，流化床的物料流化得到加强，开始物料输送，从而使泵内物料减少。

4）吹扫阶段

泵内物料输送完毕后，泵内压力开始下降。当压力下降至管道阻力时，压力传感器发出信号，压力维持一定时间，同时压缩空气开始清扫管道，进气阀关闭。该过程持续一定时间后，关闭出料阀，即完成一次物料输送，随后进入下一个工作循环。

1.2气力输送系统的主要设备和部件

气力输送系统一般由受料器（如喉管、吸嘴、发送器等）、输送管、风管、分离器（常用的有容积式和旋风式两种）、锁气器（常用的有翻板式和回转式两种，既可作为喂料器，又可作为卸料器）、除尘器和风机（如离心式风机、罗茨鼓风机、水环真空泵、空压机等）等设备和部件组成。受料器的作用是进入物料，造成合适的料气比，使物料启动、加速。分离器的作用是将物料与空气分离，并对物料进行分选。锁气器的作用是均匀供料或卸料，同时阻止空气漏入。风机的作用是为系统提供动力。真空吸送系统常用高压离心风机或水环真空泵；而压送系统则需用罗茨鼓风机或空压机。

1.3气力输送技术的分类

一般情况下，气力输送是以压缩空气为输送介质和输送动力。物料通过发送设备和输送管道被输送到料库，是一种两相流气力输送系统。气力输送系统类型众多，根据分类不同，有几种类型。

（1）按输送压力分类。负压气力输送系统，一般为稀相输送。正压气力输送系统，有稀相输送和浓相输送。

（2）负压气力输送系统分类。按受灰设备分类，有立式受灰器、CF型受灰器及E型受灰器。按真空设备分类，有蒸汽、水力抽气器负压气力输送系统，水环式真空泵负压气力输送系统和负压风机（罗茨风机）负压气力输送系统。

（3）正压气力输送系统分类。正压稀相气力输送系统，其发送设备有仓式泵（下引式、中引式、上引式）、气力提升泵、喷射泵、

螺旋输送泵、旋转喂料机等。正压浓相气力输送系统按输送机理分，有柱塞气力输送系统、低速栓流气力输送系统、团状流（球状流）气力输送系统和绳状流气力输送系统。

（4）按输送方式分类。间歇式气力输送系统，在输送过程中受开泵压力和关泵压力控制，发送设备内物料必须被输送到料库后才能输送下一套发送设备内的物料。连续式气力输送系统，发送设备一个接着一个地向输送管道内给料进行连续输送，在输送过程中不受开泵压力和关泵压力的影响。

1.4气力输送的优缺点

1.4.1气力输送优点

（1）对物料粒度的要求比较低：既适用于小颗粒物的连续输送，又适用于大颗粒物的间歇输送。对于化学性质不稳定的物料，可使用惰性气体进行保护输送。

（2）操作方便、自动化程度高：气力输送系统所采用的仪表、输送泵、开关阀门等装置均统一由一个中心控制系统控制，工作人员只需要操作该中心控制系统即可实现对整个系统的控制。

（3）空间利用率高：由于采用了管道运输，输送的方向不受限制，管路可灵活布置，不受空间、其他装置的影响，可以绕设备、建筑进行输送，大大提高了空间利用率。

（4）安全，污染小：气力输送系统的密封性能很好，可以有效地避免物料逸出，提高工作的安全性，同时减少污染。

1.4.2气力输送缺点

（1）能耗大：气力输送系统的能耗一般为带式输送机的15~40倍，此外随着输送距离的增加，能量消耗也逐步上升。

（2）易出现管道堵塞等问题：在工厂实际操作中，由于操作不当或其他因素，经常出现料口结块、进料不顺、管道堵塞等问题，对物料的输送产生不良影响。

（3）运输距离受限：由于技术受限以及能耗需求，气力输送系统的运输距离一般不超过3000米。

2气力输送系统主要参数确定

2.1输送物料量G

在实际作业过程中要确定气力输送装置能够满足最大的输送量，才能保障在作业过程中满足生产需求，在实际输送过程中物料投放量的控制关系表述为：

G=αG（kg/h）

其中G—平均输送量（kg/h），而α—储备系数应用，一般α=1.10～1.20。

2.2输送风速V

输料管中的风速过高，则动力消耗变大。风速过低，对物料输送量变比的适应性小，工作不稳定，容易发生堵塞或掉料。所以应陔在保证输送工作稳定可靠的前提下，尽量采取低风速。

通常，当物料的比重和颗粒愈大，输送浓度愈高、或者管道有弯曲和水平输送时，所需风速应取较大数值，反之则取较低数值。通常对于粒度均匀的物料可取其悬浮物速度的1.5~2.5倍，对于不均匀的物料，可取其悬浮物的5~10倍。食品加主厂输料管中的风速一般为：粮粒V=20～25m/s；粉状物料V=16~20m/s。

2.3输送浓度（料气比）μ

输送浓度是指单位时间内通过输送管截面的输送物料质量与空气质量之比。提高混合比，有利于增大输送能力和节省动力消耗，但输送速度相同的情况下，混合比过大，容易造成堵塞，并且输送压力要增高。因此，设计时应综合考虑物料的物理性质、输送方式和输送条件等因素，选取合适的混合比。目前尚无法通过理论推导出最佳混合比，在工程设计中常根据经验和实验确定。

目前我国卷烟厂烟丝输送烟叶、烟梗和烟丝，μ=0.5~1.5。面粉厂的气力输送浓度，麦间为μ=2~6，粉间为μ=0.5~5。米厂输送稻谷、谷糙混合物和糙米，μ=3~5；输送米糠，μ=0.5~2。码头及移动式气力输送装置，当采用高压离心风机时，μ=8~14。

当输送浓度值μ确定了，则所需风量Q应为：

Q=G/μ*r（m3/h）

其中r代表空气密度，一般取1.2kg/m3。

3气力输送系统的应用对比及类型选择

稀相气力输送系统使用较普遍，流速在20-40M/S之间，较高的流速需要较大的能耗，物料的高速运动使物料破损、管道磨损加剧，并会使系统中某些部件磨损、消耗相当严重，有时仅能使用1～2周，严重制约生产。密相气力输送技术的成熟和应用，克服了能耗大、磨损严重等问题，输送效率高，流速小，仅在2-10M/S之间，气体用量小，分离器和尾气处理装置均较简单。一般地说，在既可选用稀相悬浮流，又可选用密相栓流气送时，以选用密相栓流为宜。在只适用稀相气流时，则以选用压送式为佳。从装置的结构来说，密相输送需要将输送物料采用高压压送，因而，物料必须首先加入到一个密闭的压力容器中，然后经过高压气体使物料与气体充气混合流化，这就给密相气送的加料装置带来了一定的困难。因此，采用由几种类型组合而成的综合装置的做法越来越多，这是气力输送系统发展的一个重要趋势。组合气力输送装置系统，主要有以下几种：

1）稀相吸—压气送装置：凡是要从几个加料点输送至几个分散的卸料点，或是在输送过程中，需要实现多种工艺操作时，采用该系统是比较合适的。

2）稀-密相、动-静压气送装置：密相栓流往往在加料方面不太方便，采用稀-密相、动-静压气送装置可克服这一缺点，该装置先用稀相吸气式收集物料进入贮料罐，而后再用密相栓流进行输送。由于稀相集料的输送距离通常较短，因而，能量消耗和磨损不大。这种形式的组合，充分发挥了两种不同类型气送装置各自的特长，这种组合装置中，必须采用两种不同的气源。

3）稀相—传输筒车气力输送联合装置：用稀相吸送作集料输送，而将传输筒车作长距离、大容量运输，这两种形式的组合系统已经成功地应用于城市垃圾的输送。

4结束语

随着气力输送实际应用的发展，对理论研究提出了不少新的课题。迄今为止，无论在理论研究方面还是实际应用方面，许多问题远未得到很好的解决。因而，可以说气力输送还是一门比较年轻的技术科学。

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