氣力輸送的應(yīng)用分析及發(fā)展前景分析論文
氣力輸送裝置是在管道內(nèi)利用氣體作為承載介質(zhì)，將物料從一處輸送到另一處的完全密閉的輸送設(shè)備，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地較小、安全可靠。輸送效率較高等優(yōu)點(diǎn)。但是它的能耗高，對(duì)輸送物料的粒度、粘性、溫度等有一定要求，影響廣泛使用。對(duì)一般松散的顆粒狀、粉狀物料均可采用氣力輸送。
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，物料的流動(dòng)日趨頻繁，由于制造工藝的進(jìn)步，氣力輸送的技術(shù)有了巨大的進(jìn)展。隨著輸送對(duì)象范圍的不斷擴(kuò)大，裝置的結(jié)構(gòu)愈來(lái)愈完善，裝置的形式更是層出不窮。
1 氣力輸送裝置的一般型式
一般所說(shuō)的氣力輸送裝置型式，是按空氣在管道中的壓力狀態(tài)來(lái)區(qū)分，可分為負(fù)壓吸送式和正壓壓送式兩類。
1. 1 負(fù)壓吸送式
引風(fēng)機(jī)械裝在系統(tǒng)的末端，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，整個(gè)系統(tǒng)形成負(fù)壓，這時(shí)，在管道內(nèi)外存在壓差，空氣被吸入管道。與此同時(shí)，物料也被空氣帶入管道，并被輸送至分離器，在分離器中，物料與空氣分離，被分離的物料，由分離器底部的旋轉(zhuǎn)出料器卸出�？諝獗凰偷匠龎m器凈化，凈化后的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排入大氣或循環(huán)使用。
1. 2 正壓壓送式
這種裝置系統(tǒng)的部件比吸送式復(fù)雜，風(fēng)機(jī)裝置在系統(tǒng)的進(jìn)料端進(jìn)行壓送，由于風(fēng)機(jī)裝在系統(tǒng)的前端，因而物料便不能自由地進(jìn)入管道，必須用密閉的加料裝置。當(dāng)風(fēng)機(jī)開動(dòng)以后，管道內(nèi)的壓力便高于大氣壓力，這時(shí)，物料從料斗經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器加入管道，隨即被壓縮空氣輸送至分離器中。在分離器中，物料與空氣分離，并由旋轉(zhuǎn)出料器卸出，空氣則經(jīng)除塵器凈化后排入大氣。
2 氣力輸送的類型
氣力輸送系統(tǒng)使用范圍廣，并且，輸送物料的特性相差較大，物料的特性對(duì)其氣力輸送是否成功和能否達(dá)到應(yīng)有效率具有很大的影響，不同種類物料的特性不同，而同一種類的物料也不一定具有相同的氣力輸送特性，不同的'物料必須有不同的特性的裝置來(lái)適應(yīng)，因此，氣力輸送裝置的品種十分繁多、復(fù)雜。概況起來(lái)，整個(gè)氣力輸送系統(tǒng)，可以分為稀相氣力輸送系統(tǒng)、密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)、密相靜壓氣力輸送系統(tǒng)、筒式氣力輸送系統(tǒng)。
2. 1 稀相氣力輸送系統(tǒng)
在稀相氣力輸送系統(tǒng)中，氣流流速較高，粒料在氣流中處于懸浮狀態(tài)，物料均勻分布，在水平管中呈飛翔狀態(tài)，空隙率很大。物料的輸送主要依靠由較高速度的空氣所形成的動(dòng)能，通常采用的氣流速度約為12 ～ 40 m/s 之間，輸送比一般為1 ～ 5之間，最大值為15( 粒料) 。
2. 2 密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)
在密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)中，氣流流速較低，物料在管道內(nèi)已不再均勻分布，而呈密集狀態(tài)，但管道并未被物料堵塞，因而仍然是依靠空氣的動(dòng)能來(lái)輸送，通常采用的氣流速度約為8～ 15 m/s 之間。
這類流動(dòng)狀態(tài)的氣送裝置有: 高壓壓送、高真空泵吸送和流態(tài)化輸送。輸送比的變化范圍很大，高壓壓送與高真空吸送的輸送比大致為15 ～ 50 之間，流動(dòng)狀態(tài)呈脈動(dòng)集團(tuán)流。而對(duì)于易充氣的粉料，輸送比可高達(dá)200 以上，呈流態(tài)化輸送。
2. 3 密相靜壓氣力輸送系統(tǒng)
在密相靜壓氣力輸送系統(tǒng)中，物料密集而栓塞管道，依靠空氣的靜壓來(lái)推送物料，它是在密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型氣力輸送技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)，已有幾種不同類型的裝置并展開了相應(yīng)的應(yīng)用理論研究，它可以分為柱流與栓流兩種。
( 1) 柱流氣力輸送: 密集狀物料連綿不斷地充塞管內(nèi)而形成料柱，其移動(dòng)速度較低，一般僅為0. 2 ～ 2 m/s，這是此類裝置最大的特點(diǎn)。但是僅用于30 m 以內(nèi)的短距離輸送。
( 2) 栓流氣力輸送: 人為地把料柱預(yù)先切割成較短的料栓，輸送時(shí)，氣栓與料栓相間分開。從而可提高料栓速度，降低輸送壓力，減少動(dòng)力消耗，以及增加輸送距離，這是目前較好的中等距離輸送方法。通常壓力為1. 5 ～ 3 kg /cm2。
2. 4 筒式氣力輸送
筒式氣力輸送按裝料筒的不同而分無(wú)輪的傳輸筒和有輪的傳輸筒車兩類，輸送時(shí)，將需要輸送的物件裝入傳輸筒或傳輸車內(nèi)，然后利用空氣的靜壓，使傳輸筒或筒車在管道內(nèi)飛速滑行，類似于栓流靜壓料、氣相間的流動(dòng)，專門用于既難懸浮、而本身又無(wú)法成栓的成件貨物的輸送，這種輸送方式適用于特定場(chǎng)合，應(yīng)用范圍小。
3 氣力輸送系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)比及類型選擇
稀相氣力輸送系統(tǒng)使用較普遍，但輸送速度高，能耗大，物料的高速運(yùn)動(dòng)使物料破損，并會(huì)使系統(tǒng)中某些部件磨損相當(dāng)嚴(yán)重，有時(shí)僅能使用1 ～ 2 周，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。密相氣力輸送技術(shù)的成熟和應(yīng)用，克服了能耗大、磨損嚴(yán)重等問題，輸送效率高，空氣用量小，分離器和尾氣處理裝置均較簡(jiǎn)單，但密相氣力輸送系統(tǒng)對(duì)技術(shù)水平要求很高，參數(shù)控制精密，設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑挄?huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定及堵管等問題，影響系統(tǒng)運(yùn)行。
一般地說(shuō)，在既可選用稀相懸浮流，又可選用密相栓流氣送時(shí)，以選用密相栓流為宜; 在只適用稀相氣流時(shí)，則以選用壓送式為佳。
從裝置的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，密相輸送需要將輸送物料采用高壓壓送，因而，物料必須首先加入到一個(gè)密閉的耐壓容器中，然后通以高壓空氣使物料充氣流化，這就給密相氣送的加料裝置帶來(lái)了一定的困難。
因此，采用由幾種類型組合而成的綜合裝置的做法越來(lái)越多，這是氣力輸送系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。組合氣力輸送裝置系統(tǒng)，主要有以下幾種:
( 1) 稀相吸- 壓氣送裝置: 凡是要從幾個(gè)加料點(diǎn)輸送至幾個(gè)分散的卸料點(diǎn)，或是在輸送過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)多種工藝操作時(shí)，采用該系統(tǒng)是比較合適的。
( 2) 稀- 密相、動(dòng)- 靜壓氣送裝置: 密相栓流往往在加料方面不太方便，采用稀- 密相、動(dòng)- 靜壓氣送裝置可克服這一缺點(diǎn)，該裝置先用稀相吸氣式收集物料進(jìn)入貯料罐，而后再用密相栓流進(jìn)行輸送。由于稀相集料的輸送距離通常較短，因而，能量消耗和磨損不大。這種形式的組合，充分發(fā)揮了兩種不同類型氣送裝置各自的特長(zhǎng)，這種組合裝置中，必須采用兩種不同的氣源。
( 3) 稀相- 傳輸筒車氣力輸送聯(lián)合裝置: 用稀相吸送作集料輸送，而將傳輸筒車作長(zhǎng)距離、大容量運(yùn)輸，這兩種形式的組合系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用于城市垃圾的輸送。
4 氣力輸送系統(tǒng)的發(fā)展前景
尋找科學(xué)合理的設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方法，以更加嚴(yán)密準(zhǔn)確的科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)，使得氣力輸送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低速、低能耗、運(yùn)行穩(wěn)定并具有滿足生產(chǎn)要求的輸送效率，是現(xiàn)在氣力輸送系統(tǒng)研究的主要趨勢(shì)。
密相栓流氣力輸送裝置運(yùn)行速度低、料氣比高，可實(shí)現(xiàn)高效率，低破損、低磨損的運(yùn)行效果，是現(xiàn)代氣力輸送技術(shù)的發(fā)展方向。不論是進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)的氣力輸送裝置，除密相栓流氣力輸送外，在輸送過(guò)程中均有不同程度堵塞現(xiàn)象，將影響正常生產(chǎn)，甚至使系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)際和研究表明密相栓流技術(shù)可以有效地解決輸送過(guò)程中堵料的問題，引進(jìn)的國(guó)內(nèi)外套管紊流氣力輸送系統(tǒng)取得了良好的效果。
分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有密相氣力輸送系統(tǒng)的現(xiàn)狀，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型密相栓流氣力輸送裝置已成為國(guó)內(nèi)氣力輸送領(lǐng)域占據(jù)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的標(biāo)志，密相栓流輸送系統(tǒng)應(yīng)是今后的主要發(fā)展趨勢(shì)，密相栓流氣力輸送機(jī)理，是目前世界上公認(rèn)最先進(jìn)的氣力輸送機(jī)理，解決了磨損、堵塞、高效等許多制約氣力輸送發(fā)展的問題，在該原理基礎(chǔ)上開發(fā)的氣力輸送裝置，代表著氣力輸送領(lǐng)域的發(fā)展方向。但是，密相栓流輸送是一項(xiàng)新的技術(shù)，在我國(guó)的應(yīng)用不足十年的歷史，并且作為栓流氣力輸送理論基礎(chǔ)的氣、固二相流動(dòng)理論至今還處于初期探索階段，還不成熟，目前還不能指導(dǎo)實(shí)踐，有待于進(jìn)一步開發(fā)、研究。
5 結(jié)語(yǔ)
經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)的生產(chǎn)也在不斷擴(kuò)大，有些行業(yè)如火力發(fā)電廠、化工廠、水泥廠、制藥廠、糧食加工廠等的一些原材料、粉粒料在輸送生產(chǎn)工程中產(chǎn)生的環(huán)境污染越來(lái)越得到廣泛的重視，于是，氣力輸送技術(shù)得到了逐步的推廣。氣力輸送是清潔生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是以密封式輸送管道代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械輸送物料的一種工藝過(guò)程，是適合散料輸送的一種現(xiàn)代物流系統(tǒng)，將以強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)取代傳統(tǒng)的各種機(jī)械輸送，其技術(shù)的提升對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。
隨著氣力輸送實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)理論研究提出了不少新的課題。迄今為止，無(wú)論在理論研究方面還是實(shí)際應(yīng)用方面，許多問題遠(yuǎn)未得到很好的解決。因而，可以說(shuō)氣力輸送還是一門比較年輕的技術(shù)科學(xué)。
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