負壓氣力輸送在干混砂漿生產中的應用

方誌　陳榮志

摘要：隨著建筑行業的發展，干混砂漿的需求量逐漸提升，應用負壓氣力輸送在干混砂漿生產中能夠有效將水泥、石灰粉、礦物摻和料、膠凝材料等運輸到筒倉中。文章概述了負壓氣力輸送，從應用原理、系統組成、工藝參數、系統設計四個方面探討了負壓氣力輸送在干混砂漿生產中的應用。

關鍵詞：負壓氣力輸送；干混砂漿生產；建筑行業；系統組成；工藝參數；系統設計 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH232 文章編號：1009-2374（2016）28-0036-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.019

就目前來看，隨著建筑行業的發展，干混砂漿的需求量逐漸提升，在干混砂漿生產中，應用負壓氣力輸送能夠有效將水泥、石灰粉、礦物摻和料、膠凝材料等運輸到筒倉中，相較于其他運輸方式而言，負壓氣力輸送有布置靈活、操作簡便、污染性等優勢。基于以上，本文簡要探討了負壓氣力輸送在干混砂漿生產中的應用。

1 負壓氣力輸送概述

負壓氣力輸送在電力、糧食、煤炭、建材等各個領域中都有著重要的應用，其主要依賴于氣源機械吸氣作用，能夠通過氣源機械吸氣實現物料的傳輸，相較于傳統的輸送方式來說，負壓氣力輸送有著明顯的優越性，其占地面積較小，在操作的過程中十分方便，能夠有效提升傳輸效率，且不會對工作環境造成較大的污染。

2 負壓氣力輸送在干混砂漿生產中的應用

2.1 負壓氣力輸送在干混砂漿生產中的應用原理

在負壓氣力輸送中，風機或真空泵會產生系統負壓，粉粒狀物料與空氣充分混合均勻，在系統負壓的作用下，物料會由管道直接抽送到原料筒倉中。通過電動葫蘆將物料包吊起至拆包機的上方，通過拆包機將物料包拆開，此時物料會直接送入到拆包機體中。吸風機在運轉的過程中，系統會產生負壓，管道內的壓力和管道外的壓力出現變化，產生內外壓力差，在壓力差的作用下，管道會將外部空氣吸入。旋轉供料器位于拆包機的底部，在空氣流的帶動下，旋轉供料供入管道的粉料會被帶動，在管道之內進行傳輸，到達除塵器中，除塵器對粉料進行過濾，此時空氣和粉料分兩路輸出，通過吸送風機口將空氣排出，在失去空氣流的作用下，粉料會沉積在除塵器的料斗中，通過兩個蝶閥交替閉合，從而存儲到出料筒倉中。在整個系統中，氣源位于輸送設備末端，不會產生外泄露，這就避免了揚塵現象的出現，在設備密閉性良好的情況下，不會對生產環境造成污染。

2.2 干混砂漿生產中負壓氣力輸送系統組成

2.2.1 旋轉供料器。旋轉供料器的功能主要是為負壓氣力輸送系統供卸料，例如在氣力輸送中的供卸料、除塵系統中的供卸料等，同時旋轉供料器還能夠通過鎖風、鎖氣來保證管道內正負壓的穩定性。從本質上來講，旋轉供料器屬于一種連續供料裝置，在供料的過程中，旋轉供料器能夠有效防止空氣進入到氣力輸送裝置中，在干混砂漿生產過程中，負壓氣力輸送在干混砂漿生產應用的過程中，需要合理選擇旋轉供料器的尺寸、結構以及轉速，主要的選擇依據為干混砂漿粉料的性質、輸送量以及粉料對旋轉供料器的作用力等。對于干混砂漿生產來說，其物料粉煤灰有著較大的腐蝕性，這就對旋轉供料器的旋轉閥提出了更高的要求，一般采用AGR標準的雙串聯旋轉閥。對于旋轉供料器來說，其內部各部件之間的間隙較小，同時有著耐壓性好、耐磨性優良的特點，加工精度較高，干混砂漿生產過程中，其物料主要有石灰石、粉煤灰等，這些物料有著腐蝕性的特點，對供料器要求較高，因此選擇旋轉供料器是十分必要的。

2.2.2 管道類型選擇。負壓氣力輸送應用于干混砂漿生產過程中，需要根據粉料的性質和屬性來確定管道的管徑，合理的管徑設置能夠有效降低粉料輸送過程中的動力消耗，從而實現節能效果。為了降低彎管磨損，在選擇管道材料的過程中，應當盡量保證材料良好的耐磨性，同時在結構設計的過程中，要保證彎管結構設計的合理性和科學性。從本質上來講，干混砂漿生產中的粉料輸送屬于一種稀相輸送，在負壓氣力輸送的過程中，其依賴于氣流，如果氣流速度過高，則粉料的傳輸速度也越快，在傳輸的過程中不可避免地會導致粉料的碰撞，這就會對管道產生磨損作用，而且對于干混砂漿生產來說，其物料有著石灰石等固體顆粒粉料，其對于管道轉彎外側有著強烈的沖擊力，這就需要合理設計彎管結構，以此來實現對管道的保護，實現管道使用壽命的延長。在彎管設計中，T形設計、橢圓形設計等都能夠有效減少物料的摩擦。

2.2.3 除塵器。除塵器的分離性能、除塵效率以及氣密性等對于負壓氣力輸送系統的工作效率有著重要的影響。隨著科技的發展，除塵器種類也越來越多，對于干混砂漿生產來說，為了實現干混砂漿物料與氣體的有效分離，可以選用脈沖反吹袋式除塵器，采用圓筒式過濾帶，濾料在使用聚酯氈，保證其耐高溫性能，這種除塵器有著清灰效率高、阻力小、操作方便、結構簡單、凈化效果好的優點，十分適用于干混砂漿生產。

在使用的過程中，如果由粉塵堆聚在除塵器料斗中，粉塵會在濾袋表面二度附著，這就增加了壓力損失，在除塵器料斗中會出現粉塵搭橋、濾袋破損等問題，采用雙蝶閥連續排出的粉料排出方式，開啟上部蝶閥，在中立的作用下，粉料會落到下部蝶閥中，此時關閉上部蝶閥，將下部蝶閥開啟，在重力的作用下，粉料會落入到儲料筒倉中，兩個蝶閥循環交替開啟，連續排出除塵器料斗中的粉料，避免粉塵搭橋、濾袋破損等問題的出現，避免出現二次揚塵現象，提升了裝置的密封性能，避免在負壓氣力輸送過程中出現外泄，有效地保證了干混砂漿生產環境的清潔性。

2.2.4 風機。在負壓氣力輸送系統中，風機屬于氣體壓縮和輸送機械的范疇，其主要的作用是實現電機機械能向氣體動能和壓力能的轉化，產生系統負壓之后實現氣體輸送。風機主要包括通風機、風力發電機以及鼓風機等裝置，對于氣力輸送系統來說，其常用的風機為羅茨鼓風機。羅茨鼓風機有著節能性好、體積小、使用方便、流量大等優點，其在石化、建材等各個領域中有著重要的應用。

2.3 干混砂漿生產中負壓氣力輸送系統工藝參數

2.3.1 懸浮速度。負壓氣力輸送系統中，其不僅含有流體，還含有物流顆粒，屬于一種垂直輸送氣體，在輸送的過程中，如果氣流速度與物料顆粒自由沉降的速度保持一致，此時物料顆粒不會向上運輸，也不會下降，會在水平位置不斷擺動，因此氣流速度就稱為懸浮速度。對于干混砂漿生產中的負壓氣力輸送系統來說，如果物料的懸浮速度比氣流速度小，在向上氣流的作用下，物料會向上傳輸，如果物料懸浮速度比氣流速度大，在重力的作用下，物料會向下運動，二者相等的時候，物料在水平位置擺動，不會上升也不會下降。對于干混砂漿生產的負壓氣力輸送氣體來說，在選擇風機和輸送風速的過程中，干混砂漿物料的懸浮速度是重要的參考參數。

2.3.2 輸送速度。輸送速度指的是干混砂漿生產負壓氣力輸送系統氣流的輸送速度，其與物料的輸送效率有著密不可分的關系。輸送速度比物料懸浮速度大的時候，物料會隨著氣流運動，這就是干混砂漿物料傳輸的原理，屬于一種選浮力輸送。在系統中，不同管道位置選擇的輸送速度也不盡相同，對于垂直管道來說，要想實現干混砂漿物料輸送，只需要氣流輸送速度比物料懸浮速度大即可，不會受到其他因素的影響，對于水平管道來說，輸送的能耗以及物料輸送的工藝性都會對干混砂漿物料的輸送產生影響，輸送速度的選擇公式如下：

V=V0·φ

式中：V表示氣流的輸送速度，V0表示干混砂漿物料的懸浮速度，φ表示管段在不同位置的經驗系數，V0與φ的乘積則是所要選擇的氣流輸送速度。

在干混砂漿生產的負壓氣力輸送過程中，如果干混砂漿物料輸送量保持不變，管道壓降與氣流輸送速度呈正相關關系，當管道壓降處于最小值的時候，對應的氣流輸送速度為最佳輸送速度，如果氣流輸送速度進一步降低，則會導致物料沉積，難以輸送，此時壓降會升高。在實際選擇的過程中，為了保證輸送安全，避免物料沉積、管道壓降升高，應當保證氣流輸送速度略大于理論上算出的最佳輸送速度值。

2.3.3 壓力損失。在干混砂漿生產負壓氣力輸送過程中，物料在輸送的過程中不可避免地會受到管道阻力，因此必須要克服阻力，才能夠保證物料順利輸送，此過程中必然會造成壓力損失。計算壓力損失對于負壓氣力輸送系統風機、管道等設備的選擇有著重要的參考作用，同時會對系統運行的經濟性和穩定性產生影響。在實際干混砂漿生產的過程中，需要盡可能降低物料管道輸送過程中的壓力損失，例如采取減少管件數量、管道布置簡潔等方式來對管道布置進行優化設計。在設計的過程中，增大管徑是一種減少壓力損失的有效方法，但管徑的增加會增加耗鋼量，增加投資，為了保證經濟性，需要合理計算壓力損失。

2.4 負壓氣力輸送在干混砂漿生產中應用的系統設計

2.4.1 設計步驟。干混砂漿生產中，負壓氣力輸送系統設計主要分為以下四個步驟：（1）輸送特性的確定：主要對砂漿物料真實密度、流動性、摩擦角、腐蝕性等特性進行確定；（2）相關參數設定：通過試驗來確定干混砂漿生產中物料的懸浮速度，以此為基礎，結合干混砂漿生產的實際情況來確定氣流輸送速度以及料氣比等參數；（3）風機及電動機功率的選擇：根據輸送管徑、壓降、空氣量等的計算來確定風機及電動機功率等參數；（4）對干混砂漿生產中，負壓氣力輸送系統部件進行計算機優化和可靠性分析，對系統成本進行評估，以此選擇最優設計方案。

2.4.2 設計方法。（1）工程設計方法。對于負壓氣力輸送系統來說，其管道流動性太難以用簡單函數來表述，氣流流動無規律，數學模型建立也比較復雜，因此通常采用工程設計方法，根據已有的圖表、經驗公式來設計工藝參數，根據實驗來測定懸浮速度等物理參數；（2）計算機輔助設計方法。借助計算機來輔助進行設計，例如CAD、ANSYS等軟件的應用等來實現系統的優化設計。

3 結語

綜上所述，負壓氣力輸送在干混砂漿生產中的應用優勢明顯，在應用的過程中應道做好管道布置、合理設置參數、合理設計負壓氣力傳輸系統，以此來充分發揮負壓氣力傳輸的優勢。

參考文獻

[1] 吳保華.干混砂漿生產中負壓氣力輸送系統研究及輔助設計軟件開發[D].青島理工大學，2012.

[2] 吳保華，王玉玲，徐君飛，孫冬冬，趙順.負壓氣力輸送在干混砂漿生產中的應用[J].工業安全與環保，2012，（10）.

作者簡介：方誌（1988-），男，福建泉州人，供職于福建南方路面機械有限公司，初級職稱，研究方向：干混砂漿設備。

（責任編輯：蔣建華）