固體物料氣力輸送中給料設(shè)備的選型及應(yīng)用

張 瓊

（中石化上海工程有限公司，上海200010）

在實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中，進(jìn)一步地節(jié)約以及使用勞動(dòng)力、提高能量效率、防止工業(yè)生產(chǎn)的安全事故發(fā)生，都已經(jīng)成為當(dāng)今需要解決的現(xiàn)實(shí)問題。特別是在我國目前工業(yè)生產(chǎn)過程中，在生產(chǎn)原料以及工序之間的運(yùn)輸中，物品搬運(yùn)的人力，占據(jù)了很大的比例。因此，如果能夠改進(jìn)生產(chǎn)的連接運(yùn)輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，可以大大提高勞動(dòng)效率，節(jié)省人力物力。正是由于以上的種種運(yùn)輸問題的出現(xiàn)，導(dǎo)致了氣力輸送的應(yīng)運(yùn)而生。近年來氣力輸送裝置已經(jīng)逐步走進(jìn)不同行業(yè)的運(yùn)輸中了，雖然社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)了科技的不斷創(chuàng)新，但是在生產(chǎn)過程中如何選用途徑和設(shè)備合理地進(jìn)行固體物料的輸送，成為了輸送過程中給料設(shè)備的選型的重要難題。

1 氣力輸送物料的工作原理及分類

1.1 工作原理

氣力輸送系統(tǒng)是依靠空氣流動(dòng)將干燥的散狀固體粒子或顆粒物料輸送到指定地點(diǎn)的一種輸送裝置。其原理是利用輸送風(fēng)機(jī)在密封管道內(nèi)產(chǎn)生與外界大氣壓不同的壓力，形成壓力差。這個(gè)壓力差值賦予了空氣流動(dòng)的能量，使得空氣能夠以氣流的形式攜帶小顆粒固體（例如：煤灰）一起順著管道向前。

1.2 分類

根據(jù)輸送系統(tǒng)的壓力，氣力輸送系統(tǒng)可分為負(fù)壓和正壓兩大類。負(fù)壓送料系統(tǒng)又稱吸送式，是在輸送系統(tǒng)末端的通風(fēng)裝置。當(dāng)操作負(fù)壓與外界壓力差作為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，由于壓力差，外部空氣被吸入管道中，并且當(dāng)空氣移動(dòng)時(shí)，這種材料被輸送到管子里去了。當(dāng)?shù)竭_(dá)終端時(shí)，材料被從空氣中分離并收集，空氣被凈化并排入大氣或再循環(huán)。

正壓輸送是利用系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，將風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)管路通過壓縮空氣，利用管道的起點(diǎn)和末端的壓差，使管道內(nèi)的空氣流通，并與其一起運(yùn)動(dòng)。在正壓送料系統(tǒng)中，物料通過送料裝置送入輸送系統(tǒng)，并且物料會(huì)從輸送帶的空氣中分離出來。

2 氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)

氣力輸送技術(shù)是通過密閉的管道進(jìn)行物料輸送的，它具有方便、快捷、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有著其它普通輸送方式所無法比擬的特點(diǎn)。其相較于其他輸送方式比較明顯的優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

（1）生產(chǎn)效率高。

（2）設(shè)備簡單，占用空間小，易于操作。

（3）自動(dòng)化程度高。

（4）節(jié)省勞動(dòng)力，輸送范圍大。

（5）裝卸容易，減少物料的損失。

（6）有利于環(huán)境的保護(hù)、可持續(xù)健康發(fā)展。

（7）在運(yùn)輸過程中，可實(shí)現(xiàn)混磨、分類、干法除塵工藝、冷卻等操作。

（8）氣力輸送動(dòng)力消耗小，是機(jī)械式輸送的數(shù)分之一。

（9）輸送距離長。

3 物料氣力輸送中給料設(shè)備的選型及應(yīng)用

給料裝置設(shè)備是除了供氣設(shè)備外氣力輸送系統(tǒng)中最主要的部件，對(duì)于其的選擇需要根據(jù)物料在管道進(jìn)料口出的輸送氣體壓力的高低來決定選型。一般來講，中、高壓的氣力輸送系統(tǒng)一般采用容積式發(fā)送罐給料設(shè)備。中空或者低壓的氣力輸送系統(tǒng)則選擇旋轉(zhuǎn)葉輪式給料設(shè)備。不同的給料設(shè)備有不同的作用效果和優(yōu)缺點(diǎn)，還需要根據(jù)物料的特性來選擇。所以在氣力輸送過程中，要因地制宜（例如輸送物料物性，輸送工況等）對(duì)不同的物料輸送在不同的狀況下選擇不同的給料設(shè)備。

3.1 旋轉(zhuǎn)葉輪式給料設(shè)備

如果選用旋轉(zhuǎn)（回轉(zhuǎn)）葉輪式給料設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)落料的容量比較大，超過了一般情況下的正常范圍；或者物料中出現(xiàn)了異料，顆粒狀的物料造成進(jìn)料口部位出現(xiàn)了卡死狀態(tài)；或就是有沖擊現(xiàn)象的。在以上這些情況下，都應(yīng)該采用圖1 中所示的防卡擋板型的給料裝置。

圖1 防擋板式旋轉(zhuǎn)閥

采用比較細(xì)的粉體物料給料裝置時(shí)，應(yīng)選擇不易停留或沾粘在殼體和葉輪上的設(shè)備型號(hào)。在實(shí)際輸送中有很多防漏氣和耐高壓密的給料裝置應(yīng)用，但是會(huì)存在很多局限性。由于在輸送物料的過程中，經(jīng)常會(huì)混有異物，所以容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)音分卡死，容易促使電動(dòng)機(jī)燒壞。通常，轉(zhuǎn)子和殼體之間是存在間隙的，當(dāng)下游壓力高于上游壓力時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生低壓倒流現(xiàn)象。此情況會(huì)破壞旋轉(zhuǎn)葉輪式給料設(shè)備的正常供料，在氣力輸送系統(tǒng)中很常見。為了消除這一現(xiàn)象，保證給料正常，常用均壓管連接型給料裝置，結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 均壓管連接型給料裝置

以上這些旋轉(zhuǎn)葉輪式給料設(shè)備，一般適用于粉塵狀，小顆粒物料，而且深受環(huán)保、冶金、化工、糧食、水泥、筑路、干燥設(shè)備等工業(yè)行業(yè)的工程項(xiàng)目擇優(yōu)選用。在當(dāng)前輸送選型中，不少行業(yè)采用了旋轉(zhuǎn)葉輪式給料設(shè)備，例如天津石化、江蘇儀征化纖等等。

旋轉(zhuǎn)葉輪式給料設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、占地較少，適合裝在輸送管道上或者料倉的出口；可采用密封的設(shè)計(jì)，使漏氣減少到最小程度；被輸送的物料在給料裝置中不易破壞；可以根據(jù)選型在一定范圍內(nèi)調(diào)整下料的速度。

旋轉(zhuǎn)葉輪式給料設(shè)備缺點(diǎn)是，由于機(jī)械加工技術(shù)上的困難，旋轉(zhuǎn)給料設(shè)備密封性較低，通常不能用于長距離密相輸送系統(tǒng)，目前大部分是通過進(jìn)口設(shè)備來完成輸送的。

3.2 容積式發(fā)送罐給料設(shè)備

發(fā)送罐有兩種基本形式：上出料式和下出料式，如下圖3 所示：

圖3 上下出料式發(fā)送罐

每種型式的發(fā)送罐又可以分為出料口設(shè)置或不設(shè)置補(bǔ)充空氣管兩種。一般，物料在發(fā)送罐內(nèi)被空氣攪拌并跟隨輸送介質(zhì)一起壓入輸送管道內(nèi)，但是有一些易堵塞的物料需要采用輔助補(bǔ)充空氣來解決。

優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造堅(jiān)固，可以承受較高的氣體壓力，密封性能好；運(yùn)動(dòng)部件少，故障點(diǎn)少；還可以增設(shè)稱量器，記錄實(shí)際輸送的物料總量；操作時(shí)沒有噪音；如果采用兩個(gè)發(fā)送罐交替操作，這樣在輸送管道內(nèi)就可以得到近似于連續(xù)的固體物料流。輸送距離遠(yuǎn)，能力高。

缺點(diǎn)：給料能力受到輸送物料特性（流動(dòng)性、透氣性）、料位高低等因素影響，具有一定的局限性。同時(shí)，它的造價(jià)往往比較昂貴，耗氣量大，需要大型壓縮空氣機(jī)配套。

3.3 螺旋式給料設(shè)備

螺旋式給料設(shè)備一般不用于氣力輸送系統(tǒng)，因?yàn)樗荒芸朔毫Σ钸M(jìn)行加料。但在某些特殊情況下，可以通過設(shè)計(jì)變距螺旋在筒內(nèi)形成料柱來滿足壓力要求。螺旋式給料設(shè)備利用葉片的連續(xù)螺旋旋轉(zhuǎn)來推動(dòng)物料進(jìn)入輸送管道中，隨后被輸送介質(zhì)吹散并帶走，見圖4。

圖4 螺旋式給料設(shè)備

螺旋式給料設(shè)備一般適合用來處理粘性物料。在氣力輸送系統(tǒng)內(nèi)用到這種給料設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)將物料送到輸送管道中。由于螺旋的旋轉(zhuǎn)速度和給料量之間有著線性的關(guān)系，因此可在接近于規(guī)定要求的速度下卸料。

4 結(jié)束語

對(duì)比所有的固體輸送設(shè)備，氣力輸送系統(tǒng)可能是小顆粒固體物料連續(xù)輸送的最適合的方法。它有利于充分合理地運(yùn)用空間，具有極好的靈活性，且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于它的密閉性，氣力輸送系統(tǒng)消除了對(duì)環(huán)境的污染。主要的粉塵控制點(diǎn)在給料設(shè)備的進(jìn)口和固體收集器的出口，便于控制粉塵。

給料設(shè)備在氣力輸送系統(tǒng)實(shí)際輸送過程應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）首先要考慮物料的形狀、大小、固態(tài)、流體等方面來選擇不同的給料設(shè)備。

（2）其次還要考慮到運(yùn)輸?shù)木嚯x，不同的距離適用于不同的給料裝置。

（3）另外氣流量、混合比也是在給料設(shè)備選型時(shí)要考慮到的因素。