淺談不同固體物質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.吉林化工學院 吉林吉林 132000）

1 緒論

1.1 氣力輸送系統

氣力輸送，顧名思義是利用管道中空氣壓力（能量）使管道內的物料按既定路徑實現連續輸送。氣力輸送系統根據結構和構造的不同又可分為多種類型，但一般都由物料供應裝置、輸送管道、物料分離、氣體動力源等四個部分組成。

1.2 氣力輸送系統的組成

整體來講，系統主要由物料供給系統、物料輸送系統、集料系統、動力及其控制系統等幾個部分構成。其作用在于確保物料能夠連續、均勻地進入輸送管道中，其結構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成。由于輸送管內存在的負壓，系統可以自吸進料，因此給料器通常采用L型或V型結構，而壓送式系統的給料器相對比較復雜，大多采用船型給料器或利用倉泵輸送。

輸料系統主要由輸送直管、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的壓力損失及其運行的連續性和穩定性影響較大。

集料系統的作用主要在于使氣料分離，粉狀物料集中收集處理，系統構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。氣力輸送系統的主要特點如下：

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

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

（3）物料輸送過程中能夠實現與多種生產工藝過程聯動。如輸送物料的同時實現物料的加熱、冷卻、干燥、凈化等。

（4）機械傳動結構簡單，易損件少，操作方便。

（5）系統可實現定量物料輸送，有利于生產過程調度和管理。

（6）能進行長距離分散或集中輸送。

（7）采用惰性氣體保護方式實現化學性質不穩定的物料輸送。

以氣力為介質的輸送方式也存在缺點和不足，主要有：

（1）由于輸送介質的緣故會造成動力損耗比較大。

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

（3）對輸送的物料限制條件較高，如對脆性物料，如因破碎將會導致物料質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塊的物料，由于在輸送過程中結塊物料易造成堵管，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，所以應慎用；對易氧化的物料應采用惰性氣體作為介質，形成保護方式輸送；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

正壓輸送，有些學者也稱壓送式氣力輸送，是指系統在高于標準大氣壓的正壓狀態下工作。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，通過分離器實現固氣分離，物料進入料倉，傳輸介質經凈化處理后排放或回收循環利用。

壓送式氣力輸送系統具有以下特點：

（1）適宜一對多分散輸送；

（2）適宜長距離物料輸送以及規模較大的輸送需求；

（3）分離裝置和除塵裝置的構造較簡單，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機的磨損少，使用壽命長。

壓送式氣力輸送方式的缺點是裝置相對較復雜，尤其是被輸送的物料從標準氣壓狀態下加入高壓輸送管路時難度較大。

壓送式氣力輸送根據壓力不同可分為低壓式、中壓式和高壓室三種。輸送介質的最大表壓不超過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，此時應該按照等溫過程處理[2]。

正壓稀相輸送系統：

正壓稀相氣力輸送系統是利用低于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，其具有較高的氣體-物料比。

采用羅茨鼓風機作為動力源，利用空氣或氮氣作為輸送介質，物料以較高的速度在管道中呈分散懸浮的狀態，輸送距離長，系統的輸送起始端約有10m/s的加速度，在末端可達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，而末端則與標準大氣壓接近。

正壓稀相輸送的特點：可以從低處一個作業點向多個作業點進行物料輸送；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，再用相應的溶劑配成1 g／mL 的藥劑。

正壓密相輸送系統：

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

系統灰氣比高：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，輸送時無需包裝、卸袋，工藝操作效率高，運行費用低。

（2）設備構成簡單，設備的投資少；占地面積小，因此能夠充分利用現有空間。

（3）輸送時不需要太多的操作人員，可實現過程全自動化控制，人工成本費用低。

（4）輸送系統采用管道形式，布置靈活。

（5）可以避免物料吸濕受潮、污損并避免混入雜物，輸送物料的質量有保障。

（6）輸送過程中，破碎、篩分、干燥、冷卻等可同步實現。

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

2.2 負壓輸送系統

負壓輸送系統又稱吸入式氣力輸送，依靠壓力低于標準大氣壓（101.325kPa）的空氣流，將物料沿著管路進行輸送。在工程設計中負壓氣力輸送由如下特點：

（1）適用于多作業點向一個作業點集中輸送物料。將分散在多個作業點的物料實現吸引輸送，各作業點同時進行吸引時，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、船倉內的散裝粉粒物料。

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

（4）給料點揚塵較小或不產生揚塵，因此給料點可以采用敞開式。

（5）供料器的組成結構遠比壓送式傳送方式簡單。

（6）由于是吸送，風機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）由于負壓吸送，物料不會從輸送管道產生泄漏。

吸入式氣力輸送系統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個標準大氣壓）。由于尾氣需要通過鼓風機葉輪，除塵器效果不好時將會導致葉輪磨損較快，故對尾氣除塵要求嚴格。

可根據不同抽氣量和不同真空度，選用通風機、鼓風機、羅茨風機、水循環真空泵、往復式深空泵或噴射泵等作為吸送抽氣的風動設備。

3 結論

本文結合工程實踐項目設計，對多種風送型式的選擇進行了總結歸納，對于類似物料傳送工程項目具有參考價值。