脈沖式氣流混合機的設計與應用

沈俊蘭 王春芳 陳安石 周清嶺

（浙江省化工研究院有限公司，浙江 杭州 310023）

0 引言

按攪拌動力分類，混合設備可分為機械式混合設備和氣流式混合設備。機械式混合設備經過幾十年的研究，已經形成了比較完善的體系，廣泛地在粉體領域得到應用，但多年來技術上沒有實質性的突破，國內生產廠家眾多，競爭十分激烈。從結構來說，機械式混合機內的機械攪拌器（又稱攪拌槳或攪拌葉輪）在混合腐蝕性物料時容易被磨損腐蝕，且和物料直接接觸可能會出現潤滑劑污染產品的情況，總體來說傳統的機械式攪拌混合機存在結構復雜、混合能力小、能耗大、混合時物料溫升快等缺點。浙江省化工研究院有限公司化機廠設計開發的新型脈沖式氣流混合機無混合臂或攪拌器等機械攪拌部件，不會產生磨損和阻塞問題，也沒有摩擦生熱，也不存在潤滑劑污染產品的情況，很好的解決了機械式混合設備的許多缺陷。

1 設計方案

1.1 結構特點

新型脈沖式氣流混合機的結構如圖1所示，主要由過濾器、料倉、混合頭、出料閥等主要部件組成。基本原理是利用壓縮氣體以脈沖方式沖擊物料上升、擴散、沉降以達到在短時間內充分混合均勻的目的。出料為底出料形式，出料閥為錐型卸料閥。

1.2 工作原理

壓縮氣站供氣，氣流以脈沖方式通過混合頭的噴嘴進入料倉，壓縮氣體沿錐型卸料閥的錐壁螺旋上升，物料受到螺旋式上升的壓縮氣體的沖擊，隨著壓縮氣體一起螺旋上升膨脹，在壓縮空氣膨脹到一定程度后物料向下沉降，一個脈沖的混合過程完成。一個脈沖結束后停頓幾秒又開始第二個脈沖的混合，依次循環操作，脈沖式壓縮氣體帶動物料使物料翻轉滾動（同時存在有擴散混合、對流混合或移動混合，其中對流混合或移動混合起主要作用）以至物料混合均勻。混合后的廢氣經過濾器處理后放回大氣。混合完成后，打開錐形排料閥進行排料。脈沖之間有一定的間歇時間，脈沖的個數和脈沖的間歇時間由物料特性而定。整個混合過程大約1～2min即可完成。

2 特點

2.1 混合速度快

一般粉粒體混合6～10個脈沖，1個脈沖為0～5s可調，一批物料混合均勻只需幾分鐘。

2.2 裝填系數可變范圍大

裝填系數可變范圍是0.2～0.6。

2.3 混合機內無機械轉動部件

沒有摩擦生熱，也不存在潤滑劑污染產品的情況。另外，因為沒有剪切力，所以某些對剪切力敏感的產品也能混合。

2.4 特別適用于大型、超大型的粉體混合

一次投料量少則幾十立方米，多則幾百立方米，具有機械混合不可比擬的優勢。

2.5 使用簡單

整個混合過程可自動控制，安裝、操作、維修都很方便。

2.6 單位能耗量低

單位能耗約為機械式混合機單位能耗的30％。

3 混合效果與應用前景

3.1 混合效果

達到傳統機械式混合機的混合效果，物料混合均勻度達到用戶產品指標要求，粒子的粉碎程度≤1‰，混合均勻度變異系數（CV）≤5％。

3.2 適用性

新型脈沖式氣流混合機對各類流動性好、顆粒密度約為0.5～0.7g/cm3左右的粉體具有更好的適用性。

3.3 生產優勢

新型脈沖式氣流混合機具有批處理能力大、混合速度快、混合均勻度高、結構簡單、維護工作量少、單位能耗低等特點，特別適合于大批量物料的短時間均勻混合操作。以30m3新型脈沖式氣流混合機為例，混合物料密度0.6g/m3，混合時間2min，混合物料均勻度達到95.50％，單位物料耗電量3.1kW·h/t。同等處理量的雙螺旋錐形混合機混合同種的物料，混合時間25min，單位物料耗電量10.3kW·h/t。30m3氣流式混合機單位物料能耗只需同等處理量的雙螺旋錐形混合機能耗的30.9％。且容積越大氣流式混合機的能耗相對于機械式混合機能耗越省。

3.4 應用前景

新型氣流混合機目前主要應用于纖維素領域，在這個領域，機械式攪拌設備是無法進行適應高粘度的纖維素粉末的混合的。還有在非金屬行業，新型脈沖式氣流混合機快速混合以及大型和超大型的混合，是其他混合設備無可比擬的。因此，該新型混合機具有很大的市場潛力。

4 結論

新型脈沖式氣流混合機的使用能耗比機械式混合機的降低了70％，為混合機行業提供了一種混合效果好、能耗低的混合機，并克服了機械式混合機混合能力小的缺點。脈沖式氣流混合機具有結構簡單，投資運行成本低，維護保養更方便，使用壽命長，運行可靠等特點。新型脈沖式氣流混合機適用于農藥、醫藥、染料、食品等行業的粉體混合。