淺談人造板生產(chǎn)線氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計

摘要：氣力輸送系統(tǒng)在人造板行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。本文簡述了氣力輸送系統(tǒng)的分類，針對刨花板生產(chǎn)線和中密度生產(chǎn)線中氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計、選型及管件制作等需要注意的問題，進行了總結(jié)和說明，以期為人造板生產(chǎn)線設(shè)計提供助力。

關(guān)鍵詞：中密度纖維板 ;刨花板;氣力輸送系統(tǒng)

Abstract： Pneumatic conveying system is widely used in the wood-based panel industry. This article briefly introduces the classification of the pneumatic conveying system and summarizes and explains the design， type selection and pipe fitting production of the pneumatic conveying system in particleboard production line and medium-density production line.

KeyWords：? Medium density fiberboard; Particle board; Pneumatic system

氣力輸送系統(tǒng)又稱氣流輸送系統(tǒng)，是指利用氣流動力，在密閉管道內(nèi)沿氣流方向輸送顆粒狀物料，是流態(tài)化技術(shù)的一種具體應(yīng)用[1-3]。氣力輸送系統(tǒng)在人造板行業(yè)有著廣泛應(yīng)用[4-8]。

1.人造板生產(chǎn)線氣力輸送系統(tǒng)種類

人造板生產(chǎn)線中常用的氣力輸送系統(tǒng)方式有正壓壓入式系統(tǒng)和負(fù)壓吸入式系統(tǒng)[9-11]。

1.1正壓壓入式系統(tǒng)

正壓壓入式系統(tǒng)是風(fēng)機布置在除塵系統(tǒng)的進料端，物料利用壓力差進行輸送。正壓系統(tǒng)的密閉性要求較高，如果管道有漏點會造成系統(tǒng)工作異常和物料的泄漏，由于系統(tǒng)內(nèi)的壓力大于大氣壓，物料不能利用自身的重力落入輸送系統(tǒng)，通常物料輸送點和管道連接點通常采用轉(zhuǎn)閥進行密閉和卸料，見圖1。

正壓輸送又分為低壓輸送和高壓輸送[12-15]。人造板生產(chǎn)線中大部分氣力輸送系統(tǒng)為低壓輸送系統(tǒng)，少數(shù)的高壓輸送系統(tǒng)為羅茨風(fēng)機高壓輸送系統(tǒng)，通常用于貫穿廠區(qū)的粉塵或鋸屑等小顆粒物料長距離輸送，由于系統(tǒng)內(nèi)部壓力較大，為保證良好的密封性，在落料口或接料口的轉(zhuǎn)閥選擇上應(yīng)選用鋼性密封轉(zhuǎn)閥，見圖1。

1.2負(fù)壓吸入式系統(tǒng)

負(fù)壓吸入式系統(tǒng)是風(fēng)機布置在除塵系統(tǒng)的除塵器后端[16]。風(fēng)機工作時物料入口形成負(fù)壓，系統(tǒng)內(nèi)的壓力小于大氣壓，物料與空氣同時被系統(tǒng)吸入管道內(nèi)輸送至旋風(fēng)分離器進行物料分離，分離產(chǎn)生的尾氣通過管道送入布袋除塵器過濾，過濾合格的尾氣排入大氣15 m以上高度。風(fēng)量適中的系統(tǒng)也可以選用旋風(fēng)袋式除塵器，旋風(fēng)袋式除塵器可以將物料分離的同時將尾氣凈化，過濾合格的尾氣可以排入大氣15 m以上高度，見圖2。

2.氣力除塵系統(tǒng)優(yōu)點分析

作為一種輸送設(shè)備，與運輸機輸送相比，其具有自身獨特的優(yōu)點[17-22]：

2.1自動化程度高

氣力輸送系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易于實現(xiàn)自動化，在輸送過程中還可同時進行物料的加熱、冷卻、干燥和氣流分級等物理操作[23]。

其裝料、運料、卸料等工序都是自動進行的，無須人力資源。一套較好的氣力除塵設(shè)備能夠使用數(shù)月、甚至一年以上無須維修，較好地保證了生產(chǎn)線的自動化、連續(xù)化。

2.2占地面積小

通常都是把氣力除塵系統(tǒng)的管道安裝在空間上，可在較小的空間作水平的、垂直的或傾斜方向的輸送，不必占用車間和廠區(qū)的平面位置，有效地節(jié)約了工廠的平面面積[24，25]。

2.3氣力除塵系統(tǒng)的輸送距離范圍大

氣力除塵系統(tǒng)既可以進行近距離的輸送，解決使用運輸機無法解決的場地問題，也可以進行遠(yuǎn)距離的長途運輸[26]。刨花板生產(chǎn)線采用氣力輸送系統(tǒng)輸送刨花使工廠的布局更加緊湊，更加合理，有效地縮小了廠區(qū)的占地面積，減少了廠區(qū)的土地投資。中密度纖維板生產(chǎn)線的干燥系統(tǒng)采用氣力輸送系統(tǒng)后，利用氣力輸送系統(tǒng)管道的彎頭和回旋，有效地提高了干燥的時間，提高了干燥的效率。

2.4設(shè)備比較簡單，重量比較輕，設(shè)備的投資和維修費用低

氣力輸送系統(tǒng)除風(fēng)機需要采購?fù)?，管道均在現(xiàn)場直接制作安裝，能夠有效縮短施工周期，具有較大的靈活性。

3.氣力除塵系統(tǒng)使用中存在問題分析

氣力輸送系統(tǒng)也存在著部分缺點[27]：主要是與機械輸送相比能耗高，動力損失大，氣力輸送系統(tǒng)的能耗約是皮帶運輸機10-30倍左右;氣力輸送系統(tǒng)的部分設(shè)備和輸送管道的磨損速度也遠(yuǎn)大于皮帶輸送等機械輸送方式。

4.氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題

4.1設(shè)備選型

風(fēng)機和除塵器是氣力輸送系統(tǒng)的核心設(shè)備，主要技術(shù)參數(shù)是風(fēng)量和風(fēng)壓，風(fēng)機的各項參數(shù)由風(fēng)機曲線表示[28]。

人造板生產(chǎn)線中各個工段中配套的氣力輸送系統(tǒng)會根據(jù)工藝要求提出除塵點或物料輸送所需的風(fēng)量和風(fēng)壓要求，部分工段也會通過物料量來計算配套的氣力輸送系統(tǒng)參數(shù)進行匹配和相關(guān)設(shè)備采購。

氣力輸送系統(tǒng)按照規(guī)范要求系統(tǒng)內(nèi)的輸送速度應(yīng)大于22 m/s，速度過低會造成物料沉積管道堵塞，目前人造板生產(chǎn)線的氣力輸送系統(tǒng)輸送速度通常為24 m/s～28 m/s。在合理的速度范圍內(nèi)選擇風(fēng)機能減少建設(shè)投資，而且可以有效的控制后期運行成本和管道等設(shè)備的損耗，為達到節(jié)能的目標(biāo)，系統(tǒng)中的風(fēng)機配套電機大多應(yīng)選擇變頻電機。

風(fēng)機選型還需要考慮輸送形式的差異，相同的輸送距離如果選用負(fù)壓的輸送形式，風(fēng)機的風(fēng)壓要比選擇正壓輸送形式的風(fēng)機大1 000 Pa至1 500 Pa才能達到較好的輸送效果。

目前各生產(chǎn)線制定的生產(chǎn)計劃普遍大于生產(chǎn)線的設(shè)計產(chǎn)能，氣力輸送系統(tǒng)管道腐蝕和磨損產(chǎn)生漏點后對輸送效果也會有明顯的影響，所以風(fēng)機選型過程中風(fēng)量、風(fēng)壓等宜預(yù)留10%到20%的余量[29]。

隨著各地環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，各個系統(tǒng)除了設(shè)置旋風(fēng)分離器外均配有布袋除塵器作為二次過濾除塵設(shè)備。旋風(fēng)分離器或布袋除塵器處理風(fēng)量應(yīng)略大于風(fēng)機風(fēng)量，負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)中布袋除塵器或旋風(fēng)袋式除塵器的框架外殼也應(yīng)加強，以免負(fù)壓壓力過大時對除塵器造成損壞。

4.2系統(tǒng)防爆設(shè)計

人造板生產(chǎn)線的氣力輸送系統(tǒng)在輸送過程中易發(fā)生爆炸和自燃的安全隱患。根據(jù)（AQ4273-2016）《粉塵爆炸危險場所用除塵系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求，為避免氣力輸送系統(tǒng)中物料與風(fēng)機葉片發(fā)生摩擦產(chǎn)生火花，存在爆燃隱患，系統(tǒng)設(shè)計需采用負(fù)壓的輸送形式，并且必須設(shè)置火花探測與滅火系統(tǒng)，火花探測點和滅火系統(tǒng)的數(shù)量與布置根據(jù)系統(tǒng)的管徑和火花探測設(shè)備供應(yīng)商的設(shè)備性能確定[30-32]。各個除塵器需設(shè)置泄爆口，泄爆裝置可以有效的保護管道和除塵器本體，泄爆口應(yīng)朝向空曠安全的方向，禁止朝向其他建筑物或構(gòu)筑物，泄爆口的尺寸應(yīng)符合（GB/T15605-2008）《粉塵爆炸泄壓指南》要求。除防爆卸爆等安全設(shè)施，在各個系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置系統(tǒng)壓力檢測裝置和管道的單向止回閥，來保證系統(tǒng)的安全運行。

除此以外，各氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵守（GB15577-2018）《粉塵防爆規(guī)程》規(guī)范中要求的必須采取可靠的接地和其他防靜電保護措施。

4.3設(shè)備及管件的制作

氣力輸送系統(tǒng)的管件和除塵器大多采用現(xiàn)場制作的方式，管道主要由直管、彎管、三通管等組成，除塵器和管道應(yīng)焊縫平整、內(nèi)壁光滑，較長的直管或易磨損管件宜采用法蘭連接，以便安裝和更換;法蘭連接處要加裝密封圈，以防物料泄漏;系統(tǒng)中的彎管角度不應(yīng)小于90°，曲率半徑宜大于1.5倍的管徑;羅茨風(fēng)機輸送系統(tǒng)彎管的曲率半徑應(yīng)大于5倍的管徑，以免造成管道加速磨損和過大的壓力損失，造成堵塞。風(fēng)機入口應(yīng)設(shè)置帆布軟管或其他材質(zhì)軟連接管道，避免風(fēng)機磨損或工況異常，為避免管道荷載直接作用在風(fēng)機上，風(fēng)機入口和出口應(yīng)設(shè)置管道支架，尾氣排放口需根據(jù)管徑在規(guī)定高度設(shè)置環(huán)保設(shè)備安裝檢測平臺，尾氣排放高度根據(jù)相關(guān)規(guī)范應(yīng)大于15 m。

接料斗或粉塵斗壁面之間的夾角需做圓弧化處理，接料斗落料壁面與水平面的夾角應(yīng)大于65°。

在易堵塞的管件或料斗位置需要設(shè)置檢查維修門，在吸塵點應(yīng)設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，使系統(tǒng)風(fēng)壓趨于平衡，使系統(tǒng)有更好的運行效果。

5.不同物料氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計要點

自動化連續(xù)壓機刨花板生產(chǎn)線或中密度纖維板生產(chǎn)線中的氣力輸送系統(tǒng)從功能上劃分主要分為物料輸送系統(tǒng)、除塵排氣系統(tǒng)、排氣排煙系統(tǒng)三大類，根據(jù)客戶要求和設(shè)備供應(yīng)商的不同通常分為15至18個系統(tǒng)不等。

5.1物料輸送系統(tǒng)

中密度生產(chǎn)線和刨花板生產(chǎn)線中生產(chǎn)用物料主要為木質(zhì)纖維和木質(zhì)刨花，為提高生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)過程中除采用機械運輸系統(tǒng)外還需采用管道輸送系統(tǒng)，此類系統(tǒng)主要分布在纖維干燥、刨花干燥、刨花風(fēng)選、纖維風(fēng)選和廢板坯回收等工段。

纖維干燥系統(tǒng)、刨花干燥工段、刨花風(fēng)選工段、纖維風(fēng)選工段屬于生產(chǎn)線主要生產(chǎn)設(shè)備，各系統(tǒng)主體設(shè)備通常由供應(yīng)商全套提供，氣力輸送系統(tǒng)風(fēng)量、系統(tǒng)壓力等相關(guān)參數(shù)由本工段設(shè)備供貨商確定，為節(jié)省建設(shè)成本，部分管道、旋風(fēng)分離器、接料管等管件由設(shè)備供應(yīng)商提供制作圖紙現(xiàn)場制作。

廢纖維回收系統(tǒng)主要功能是將預(yù)壓后的不合格板坯輸送至廢板坯回收料倉或者其他儲存區(qū)域，系統(tǒng)物料落料口設(shè)置三通管，分為兩種處理方式，第一種是可回收利用的物料直接落入料倉后送至生產(chǎn)線回用;第二種是無法回收利用的物料落入廢料堆送至熱能中心做燃料。該系統(tǒng)特點是瞬時物料輸送量較大，根據(jù)生產(chǎn)線寬度系統(tǒng)風(fēng)量通常選用45 000 m3/h至60 000 m3/h，系統(tǒng)風(fēng)機選取變頻模式。

由于木質(zhì)纖維密度小，在除塵器中沉降緩慢，負(fù)壓輸送系統(tǒng)會增加系統(tǒng)除塵器內(nèi)物料懸浮時間，增加“搭橋”、堵塞的風(fēng)險，在設(shè)置防火防爆等安全措施前提下，木質(zhì)纖維輸送系統(tǒng)宜選用正壓輸送方式。

5.2粉塵類物料輸送系統(tǒng)

粉塵類物料氣力輸送系統(tǒng)主要分布在生產(chǎn)線中的削片工段、刨片工段、鋪裝工段、熱壓工段、砂光工段等，不同生產(chǎn)線根據(jù)工藝特點可能略有差異，此類系統(tǒng)為保證生產(chǎn)安全應(yīng)采用負(fù)壓輸送形式。

除塵系統(tǒng)輸送的物料主要是顆粒較小的粉塵顆粒，從生產(chǎn)線各個工段收集后通常送往熱能中心配套的砂光粉倉緩存，緩存計量后通過羅茨風(fēng)機二次輸送系統(tǒng)送入熱能中心作為燃料。

大部分生產(chǎn)線中的粉塵類物料輸送系統(tǒng)是由多個吸塵點匯總后輸送至料倉或其他收集設(shè)備，粉塵類物料輸送系統(tǒng)輸送距離通常較短，物料輸送濃度比其他物料輸送系統(tǒng)略高，按照每立方米系統(tǒng)風(fēng)量輸送200 g～250 g物料計算，吸塵點的輸送速度可采用25 m/s～28 m/s，主管道采用22 m/s～25 m/s，具體參數(shù)根據(jù)工段不同會有差異。

5.3排氣、排煙類氣力輸送系統(tǒng)

排氣類氣力輸送系統(tǒng)在生產(chǎn)線中的數(shù)量較少，主要有氣流鋪裝機的風(fēng)壓平衡系統(tǒng)，壓機排氣排煙系統(tǒng)，板坯預(yù)熱負(fù)壓抽吸系統(tǒng)和冷卻翻板機頂部的排氣系統(tǒng)等，此類系統(tǒng)物輸送料量較少，主要功能為維持設(shè)備內(nèi)的風(fēng)壓平衡和保護車間環(huán)境的功能。

壓機排氣排煙系統(tǒng)和冷卻翻板機排氣系統(tǒng)的系統(tǒng)風(fēng)量根據(jù)壓機和冷卻翻板機的長度、寬度等適當(dāng)調(diào)整，系統(tǒng)輸送速度較其他物料輸送系統(tǒng)也可以適當(dāng)降低，根據(jù)多個項目設(shè)計經(jīng)驗，系統(tǒng)風(fēng)速可采用22 m/s，系統(tǒng)壓力可小于其他系統(tǒng)，通常選取2 000 Pa～3 000 Pa。

壓機排氣系統(tǒng)或板坯預(yù)熱負(fù)壓抽吸等系統(tǒng)輸送的氣體溫度高于常溫，在低溫季節(jié)廢氣在輸送過程中管道內(nèi)外溫差大，管道內(nèi)外壁可能會發(fā)生水蒸氣或油煙的凝結(jié)現(xiàn)象，在管道中凝結(jié)后會對管道腐蝕損壞，將粉塵、纖維等粘貼于管壁，存在著火隱患，為避免油煙等凝結(jié)等問題，應(yīng)在高于常溫的輸送系統(tǒng)管道采取必要的保溫措施，并預(yù)留檢查口、清理口。

6.結(jié)束語

本文通過概述人造板生產(chǎn)線中常用的氣力輸送系統(tǒng)種類，分析氣力除塵系統(tǒng)的優(yōu)點、氣力除塵系統(tǒng)在使用中存在的問題以及氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題，初步探討目前氣力輸送系統(tǒng)在人造板生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況，以及系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型過程和管件、設(shè)備在非標(biāo)制作過程中應(yīng)注意的問題，以期對人造板生產(chǎn)線建設(shè)或氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計提供借鑒。

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