1、氣力輸送管道設(shè)計(jì)概述

氣力輸送屬流體輸送，它是以空氣或其他惰性氣作為工作介質(zhì)，通過氣體的流動(dòng)將粉粒狀物料輸送到指定地點(diǎn)，或者可以把氣力輸送定義為借助正壓或負(fù)壓氣流通過管道輸送物料的技術(shù)。

氣力輸送系統(tǒng)由以下部分組成：

(1)供料裝置；(2)輸送管道；(3)分離機(jī)；(4)氣體動(dòng)力源。

2、氣力輸送系統(tǒng)的分類

氣力輸送系統(tǒng)可分為吸送和壓送兩大類。根據(jù)氣力輸送系統(tǒng)的特征，所需風(fēng)量和壓力等的不同，又可分為多種不同的型式，但用于輸送散裝粉粒狀物料的氣力輸送系統(tǒng)主要是以下三種類型。

2.1 吸送式

通常以20～40 m/s的高速氣流在管路系統(tǒng)內(nèi)懸浮輸送物料，最高真空度可達(dá)60 kPa。該系統(tǒng)在許多行業(yè)中采用，如圖2.1.0所示，物料的輸送過程是在風(fēng)機(jī)的一側(cè)完成的，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

1—回轉(zhuǎn)式供料器；2—料倉；3—輸料管；4－次旋風(fēng)分拽器；5－排料器；6一料罐；7一二次旋風(fēng)分離器；8一羅茨鼓風(fēng)機(jī)

圖1.2.1.0 吸送式氣力輸送系統(tǒng)示意圖

2.1.1 保證物料和灰塵不會(huì)飛逸外揚(yáng)。

2.1.2 適宜于物料從幾處向一處集中輸送。

2.1.3 適用于堆積面廣或存放在深處的物料輸送。

2.1.4 進(jìn)料方式比壓送系統(tǒng)中的供料器簡(jiǎn)單。

2.1.5 對(duì)卸料口、除塵器的嚴(yán)密性要求高，致使這兩種設(shè)備構(gòu)造較復(fù)雜。

2.1.6 輸送量、輸送距離受到限制，且動(dòng)力消耗較高。

2.2 壓送式

壓送式氣力輸送系統(tǒng)是靠壓氣機(jī)械產(chǎn)生的正壓氣流化輸送管道中進(jìn)行輸送。如圖1.2.2.0所示，物料的輸送過程是在壓氣機(jī)械的壓氣段一側(cè)完成的。

1一回轉(zhuǎn)式供料器；2一羅茨鼓風(fēng)機(jī)；3一料斗；4一輸料管；5一旋風(fēng)分離器；6一料倉

圖1.2.2.0 壓送式氣力輸送系統(tǒng)示意圖

該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

2.2.1 適合于大流量、長(zhǎng)距離輸送；

2.2.2 卸料器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

2.2.3 能夠防止雜質(zhì)和油、水浸入系統(tǒng)；

2.2.4 容易造成粉塵外揚(yáng)。

壓送式氣力輸送可分為低壓壓送式、中壓壓送式和高壓壓送式三類。

1) 低壓壓送式用中速氣流在管路系統(tǒng)中懸浮輸送物料，操作表壓一般為82 kPa以下，最高約達(dá)100 kPa。

2) 中壓壓送采用低速氣流，操作表壓可達(dá)310 kPa。

3) 高壓壓送也采用低速氣流，操作表壓可達(dá)860 kPa。

2.3 混合式

混合式氣力輸送是吸送和壓送兩種方式組合在一起而構(gòu)成的，該系統(tǒng)具有兩者的共同特點(diǎn)，較適宜于長(zhǎng)距離輸送物料。

除了以上三種氣力輸送系統(tǒng)外，還有一些特殊類型的氣力輸送系統(tǒng)，如脈沖栓流式、文丘里供料式低壓壓送系統(tǒng)、循環(huán)輸送式、空氣槽等。

3

物料的性質(zhì)

3.1 真實(shí)密度

真實(shí)密度是指物料在密實(shí)狀態(tài)下單位體積所具有的重量，以符號(hào)rs'表示，它的單位為kg/m3。

3.2 松散密度或堆積密度

松散密度或堆積密度，以rs表示。孔隙率ε是指物料顆粒之間的空間體積與包含空間的物料的整個(gè)體積之比，真實(shí)密度與松散密度之間存在以下的關(guān)系：

rs＝(1-ε)rs'

在氣力輸送設(shè)計(jì)中，貯料斗和供料器所需的容積、輸送器等直接與物料的容重有關(guān)。

3.3 濕度

濕度是指物料中水分的含量，通常以濕態(tài)材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，即：

氣力輸送設(shè)計(jì)時(shí)，要注意材料的濕度，材料越濕，輸送中越可能發(fā)生粘壁現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)采用的安全系數(shù)應(yīng)該越大，否則會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。對(duì)于易潮解的物料，可能需要用干燥空氣或其他氣體作輸送介質(zhì)。

3.4 粘附性

實(shí)踐表明，細(xì)粉末或水分多或有顯著帶電性的物料，在設(shè)備和輸料管中粘附嚴(yán)重。對(duì)一般的物料，孔隙率越小，水分越大，附著應(yīng)力越大。為了減少物料的粘附，避免造成輸料管堵塞，通常應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇合適的氣流速度，同時(shí)將管壁加工光滑，以盡可能降低其危害程度。

3.5 脆性

脆性物料可能在輸送過程中發(fā)生破碎而影響使用效果，為此，對(duì)輸送風(fēng)速的選擇要格外謹(jǐn)慎。以免物料破碎受損。

3.6 粒度與形狀

一般可通過目測(cè)將物料分為4類：(1)微細(xì)粉末(50～100μ)(2)粉粒，(3)顆粒(1mm以上)，(4)塊狀或不規(guī)則形狀的物料。

將大小不同的物料粒子進(jìn)行粒度分級(jí)時(shí)，一般可用篩分法。我國(guó)常用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩。在選擇氣力輸送系統(tǒng)型式、風(fēng)速、除塵設(shè)備時(shí)，物料的粒度和形狀是重要的參考因素。

3.7 爆炸性

粉塵的爆炸性可以用它的爆炸危險(xiǎn)級(jí)別來表示，如表3.7.0-1所示。表3.7.0-2列出了一些粉塵在空氣中的爆炸危險(xiǎn)指數(shù)。針對(duì)易爆的粉塵物料，設(shè)計(jì)時(shí)要注意消除靜電，采用防爆型的電器設(shè)備，有時(shí)要用惰性氣體作輸送介質(zhì)。

表 3.7.0-1 粉塵爆炸危險(xiǎn)級(jí)別

表3.7.0-2 粉塵爆炸危險(xiǎn)指數(shù)

3.8 靜止角

在設(shè)計(jì)氣力輸送系統(tǒng)時(shí)，靜止角是重要的因素，其數(shù)值定義為物料通過小孔連續(xù)地下落到水平面上時(shí)，堆積成的錐體母線與水平面的夾角。對(duì)同一種物料，粒徑越小，則靜止角越大。

3.9 磨琢性

與其他物性相比，物料的磨琢性對(duì)氣力輸送系統(tǒng)影響更大。物料對(duì)設(shè)備的磨琢性可用莫氏硬度來表示，對(duì)各種被輸送的物料，可按其莫氏硬度值分成4類磨琢性不同的物料，見表3.9.0，莫氏硬度大于7的物料一般不宜采用氣力輸送，因?yàn)檫@些物料對(duì)設(shè)備部件的金屬材料磨琢過于劇烈，使管道、設(shè)備的使用壽命縮短，當(dāng)需要?dú)饬斔湍プ列詮?qiáng)的物料時(shí)，要在選型和選材上注意采用相應(yīng)的措施。

表 1.3.9.0 物料磨琢性分類

4、物料的輸送狀況

4.1 輸送量

在設(shè)計(jì)氣力輸送系統(tǒng)時(shí)，一般是根據(jù)單位時(shí)間的輸送量確定系統(tǒng)的容量和規(guī)格。輸送系統(tǒng)往往是作為整套設(shè)備的組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì)的。如果輸送能力比額定值大，則后部的設(shè)備就沒有能力處理，反之，如果輸送能力過小，則會(huì)影響設(shè)備的正常操作。因此，一般宜使瞬時(shí)的輸送量控制在額定的范圍內(nèi)。對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，當(dāng)輸送裝置萬一發(fā)生故障時(shí)，會(huì)造成整套設(shè)備的停車，帶來過大的損失。因此輸送系統(tǒng)應(yīng)具有承受連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，并要設(shè)置中間料斗，以便在緊急修理時(shí)，允許暫停運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)供給量不連續(xù)時(shí)，在瞬時(shí)內(nèi)會(huì)供給大量的物料所以系統(tǒng)的容量應(yīng)加大。

4.2 輸送的起點(diǎn)和終點(diǎn)狀況

輸送的起點(diǎn)情況將決定氣力輸送的供料方式，起點(diǎn)處的物料可能有兩種情況：一種是處于靜止?fàn)顩r，如料斗、倉庫或車船內(nèi)的物料，另一種是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如由其他輸送線或加工設(shè)備中卸出的物料。起點(diǎn)處于靜態(tài)的物料必須依靠氣流的作用力起動(dòng)加速，而本來已具有一定運(yùn)動(dòng)速度的物料則可能減少起點(diǎn)壓損和所需的功率。

如果氣力輸送系統(tǒng)用來接運(yùn)由其他輸送機(jī)械或加工設(shè)備送來的物料，在設(shè)計(jì)時(shí)必須使氣輸送的輸送量留有足夠的安全系數(shù)，當(dāng)前面設(shè)備的輸送量發(fā)生波動(dòng)而瞬時(shí)增大時(shí)不致于發(fā)生堵塞。如果前面的設(shè)備是間歇工作的，則要在氣力輸送系統(tǒng)的前部設(shè)置緩沖料斗。

氣力輸送終點(diǎn)的狀況關(guān)系到輸送管道的布置，卸料點(diǎn)可能是一個(gè)，也可能有好幾個(gè)，必須了解所有的位置。包括它的平面布置和高度位置。

4.3 輸送距離和路線

在確定輸送方式和所需動(dòng)力時(shí)，除按輸送距離合理選擇輸送方式外，對(duì)輸送路線亦需進(jìn)行合理布置，因?yàn)闅饬斔拖到y(tǒng)隨管道的布置不同，所需功率或輸出能力差別很大。

4.4 吸氣口、排氣口以及檢查孔

吸氣口、排氣口和檢查修理孔必須不受外部灰塵、雨雪等的侵入，排氣口的含塵量不應(yīng)超過規(guī)定值，要根據(jù)情況安排灰塵濾清器和除塵裝置。

壓氣機(jī)械的噪聲主要產(chǎn)生在吸氣口和排氣口，并且具有方向性。根據(jù)周圍的情況，在需要降低其噪聲時(shí)，可以把壓氣機(jī)械安置在單獨(dú)的屋內(nèi)，或采用適當(dāng)?shù)南暺?，也可以將排氣排入專門的隔離室或朝向周圍不受噪聲影響的地方。

5、氣力輸送設(shè)計(jì)的計(jì)算方法

5.1 一般設(shè)計(jì)程序

5.1.1 輸送系統(tǒng)的布置。在合理選定氣力輸送系統(tǒng)型式后，便可進(jìn)行系統(tǒng)布置。布置時(shí)可根據(jù)廠房的設(shè)備布置圖，首先確定始點(diǎn)的供料器或吸嘴的位置和終點(diǎn)分離器的位置；其次確定空壓機(jī)和附屬設(shè)備的位置，再確定空氣管和輸送管道的配管、管件和彎管的數(shù)目等。完成布置后，就可以開始進(jìn)行詳細(xì)工程設(shè)計(jì)。在管道布置時(shí)，注意減少?gòu)澒艿臄?shù)目，在長(zhǎng)距離輸送時(shí)要注意使每段水平管不宜過長(zhǎng)。通過室外的管段，必要時(shí)需進(jìn)行保溫，以防因溫差懸殊而造成管內(nèi)壁結(jié)露使物料粘壁。在物料輸送管上，不應(yīng)安裝有礙輸送的管件等。

5.1.2 確定各工作參數(shù)。氣力輸送的主要工作參數(shù)包括輸送量、混合比(輸送濃度)和氣流速度等，這些參數(shù)的正確確定，對(duì)氣力輸送系統(tǒng)的選擇和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。

5.1.3 確定各主要部件的型式和結(jié)構(gòu)尺寸，如選用吸送式氣力輸送型式，則要注意吸嘴的選型，繪制出系統(tǒng)示意圖。

5.1.4 計(jì)算出系統(tǒng)各部分的壓力損失及管道總壓力損失。

5.1.5 根據(jù)風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)量和總壓力損失選擇合適的風(fēng)機(jī)，并計(jì)算風(fēng)機(jī)所需功率配用電機(jī)。

5.2 主要工作參數(shù)的確定

5.2.1 輸送物料量

作為氣力輸送計(jì)算依據(jù)的物料輸送量 ，應(yīng)該是各輸料管在單位時(shí)間內(nèi)通過的最大輸送量，即：

5.2.2 混合比(輸送濃度)

在氣力輸送計(jì)算中，一般采用的混合比或稱輸送濃度，以質(zhì)量濃度 表示，它是指單位時(shí)間內(nèi)通過輸料管某一截面物料的質(zhì)量與輸送氣體質(zhì)量的比值，以下公式均以空氣代表輸送氣體，

在相同的輸送物料量下，提高混合比，可減少空氣量，從而節(jié)約動(dòng)力消耗和管材，在相同的空氣量時(shí)，提高混合比，可以增加物料的輸送能力。但混合比過大會(huì)帶來輸送狀態(tài)的不均勻，從而降低設(shè)備的可靠性。在表5.2.2中，推薦了各種輸送方式的合適混合比。

表5.2.2 各種輸送方式的合適混合比