脈沖式氣流混合機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)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(dòng)力分類，混合設(shè)備可分為機(jī)械式混合設(shè)備和氣流式混合設(shè)備。機(jī)械式混合設(shè)備經(jīng)過幾十年的研究，已經(jīng)形成了比較完善的體系，廣泛地在粉體領(lǐng)域得到應(yīng)用，但多年來技術(shù)上沒有實(shí)質(zhì)性的突破，國內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多，競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。從結(jié)構(gòu)來說，機(jī)械式混合機(jī)內(nèi)的機(jī)械攪拌器（又稱攪拌槳或攪拌葉輪）在混合腐蝕性物料時(shí)容易被磨損腐蝕，且和物料直接接觸可能會(huì)出現(xiàn)潤滑劑污染產(chǎn)品的情況，總體來說傳統(tǒng)的機(jī)械式攪拌混合機(jī)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、混合能力小、能耗大、混合時(shí)物料溫升快等缺點(diǎn)。浙江省化工研究院有限公司化機(jī)廠設(shè)計(jì)開發(fā)的新型脈沖式氣流混合機(jī)無混合臂或攪拌器等機(jī)械攪拌部件，不會(huì)產(chǎn)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(chǎn)品的情況，很好的解決了機(jī)械式混合設(shè)備的許多缺陷。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

新型脈沖式氣流混合機(jī)的結(jié)構(gòu)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?；驹硎抢脡嚎s氣體以脈沖方式?jīng)_擊物料上升、擴(kuò)散、沉降以達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)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(jìn)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(gè)脈沖的混合過程完成。一個(gè)脈沖結(jié)束后停頓幾秒又開始第二個(gè)脈沖的混合，依次循環(huán)操作，脈沖式壓縮氣體帶動(dòng)物料使物料翻轉(zhuǎn)滾動(dòng)（同時(shí)存在有擴(kuò)散混合、對(duì)流混合或移動(dòng)混合，其中對(duì)流混合或移動(dòng)混合起主要作用）以至物料混合均勻?；旌虾蟮膹U氣經(jīng)過濾器處理后放回大氣?；旌贤瓿珊?，打開錐形排料閥進(jìn)行排料。脈沖之間有一定的間歇時(shí)間，脈沖的個(gè)數(shù)和脈沖的間歇時(shí)間由物料特性而定。整個(gè)混合過程大約1～2min即可完成。

2 特點(diǎn)

2.1 混合速度快

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

2.2 裝填系數(shù)可變范圍大

裝填系數(shù)可變范圍是0.2～0.6。

2.3 混合機(jī)內(nèi)無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件

沒有摩擦生熱，也不存在潤滑劑污染產(chǎn)品的情況。另外，因?yàn)闆]有剪切力，所以某些對(duì)剪切力敏感的產(chǎn)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(jī)械混合不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

2.5 使用簡(jiǎn)單

整個(gè)混合過程可自動(dòng)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(jī)械式混合機(jī)單位能耗的30％。

3 混合效果與應(yīng)用前景

3.1 混合效果

達(dá)到傳統(tǒng)機(jī)械式混合機(jī)的混合效果，物料混合均勻度達(dá)到用戶產(chǎn)品指標(biāo)要求，粒子的粉碎程度≤1‰，混合均勻度變異系數(shù)（CV）≤5％。

3.2 適用性

新型脈沖式氣流混合機(jī)對(duì)各類流動(dòng)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(chǎn)優(yōu)勢(shì)

新型脈沖式氣流混合機(jī)具有批處理能力大、混合速度快、混合均勻度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)工作量少、單位能耗低等特點(diǎn)，特別適合于大批量物料的短時(shí)間均勻混合操作。以30m3新型脈沖式氣流混合機(jī)為例，混合物料密度0.6g/m3，混合時(shí)間2min，混合物料均勻度達(dá)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(jī)混合同種的物料，混合時(shí)間25min，單位物料耗電量10.3kW·h/t。30m3氣流式混合機(jī)單位物料能耗只需同等處理量的雙螺旋錐形混合機(jī)能耗的30.9％。且容積越大氣流式混合機(jī)的能耗相對(duì)于機(jī)械式混合機(jī)能耗越省。

3.4 應(yīng)用前景

新型氣流混合機(jī)目前主要應(yīng)用于纖維素領(lǐng)域，在這個(gè)領(lǐng)域，機(jī)械式攪拌設(shè)備是無法進(jìn)行適應(yīng)高粘度的纖維素粉末的混合的。還有在非金屬行業(yè)，新型脈沖式氣流混合機(jī)快速混合以及大型和超大型的混合，是其他混合設(shè)備無可比擬的。因此，該新型混合機(jī)具有很大的市場(chǎng)潛力。

4 結(jié)論

新型脈沖式氣流混合機(jī)的使用能耗比機(jī)械式混合機(jī)的降低了70％，為混合機(jī)行業(yè)提供了一種混合效果好、能耗低的混合機(jī)，并克服了機(jī)械式混合機(jī)混合能力小的缺點(diǎn)。脈沖式氣流混合機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資運(yùn)行成本低，維護(hù)保養(yǎng)更方便，使用壽命長，運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。新型脈沖式氣流混合機(jī)適用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、食品等行業(yè)的粉體混合。