氣力輸送系統的類型及其優缺點

發布時間：2025-10-05 13:32:13

輸送粉體除了可采用各種機械輸送設備外，還可根據固體的流化原理，采用流體進行輸送。稱為氣力輸送。

利用氣體在管內流動以輸送粉粒狀固體的方法稱為氣力輸送。作為輸送介質的氣體最常用的是空氣，但在輸送易燃易爆粉料時，也可采用其他惰性氣體。

氣力輸送方法從19世紀開始就用于港口碼頭和工廠內的谷物輸送。因與其他機械輸送方法相比較有許多優點，故氣力輸送在過程工業生產上的應用也日益增多，廣泛應用于化工、輕工、采礦、糧食工業、食品工業以及土木工程、環境工程等若干領域。對各種粉末狀、顆粒狀、纖維狀和葉片狀的物料進行長、短距離的運輸。例如，面粉、各種谷物以及棉花、茶葉、羊毛、煙絲等各種農產品；石灰、純堿、化肥、聚丙烯、聚乙烯、對苯二甲酸、聚氯乙烯等各種化學產品；各種礦石如鈦鐵礦、礬土、煤粉等，不可勝數。現在的氣力輸送管長最大的5000m，管徑最大達360mm，輸送量每小時達數百噸。

氣力輸送的優點是：

① 系統密閉，避免了物料的飛揚、受潮、受污染，也改善了勞動條件。

② 可在輸送過程中（或輸送終端）同時進行粉碎、分級、加熱、冷卻以及干燥等操作。

③ 占地面積小，可以根據具體條件靈活地安排輸送線路。例如，可以水平、垂直或傾斜地裝置管路。

④ 設備緊湊，易于實現連續化、自動化操作，便于同連續的工業過程相銜接。

⑤ 可方便地實現集中、分散、大高度（可達80m）、長距離（可達2000m）等條件，適應各種地形的輸送。

但是，氣力輸送與其他機械輸送方法相比也存在一些缺點，如動力消耗較大，短距離輸送時尤其顯著；顆粒尺寸受到一定限制（＜30mm）；在輸送過程中物料易于破碎；管壁也受到一定程度的磨損；需配備壓縮空氣系統；不適于輸送黏附性強或高速運動時易產生靜電的物料。

一、按氣流壓強分類

粉狀物料氣力輸送系統大致可分為吸送式、壓送式和兩種方式相結合式三種。

（1）吸送式氣力輸送系統

輸送管中的壓強低于常壓的輸送稱吸送式氣力輸送。氣源真空度不超過10000Pa 的稱為低真空式，主要用于近距離、小輸送量的細粉塵的除塵清掃；氣源真空度在10000~50000Pa 之間的稱 高真空式，主要用在粒度不大、密度介于 1000～1500kg/m3之間的顆粒的輸送。吸送式輸送系統的輸送量一般都不大，輸送距離也不超過 50~100m 的范圍。

吸送式氣力輸送的典型裝置流程如圖1-2所示，這種裝置往往在物料吸入口處設有帶吸嘴的撓性管，以便將分散于各處的或在低處、深處的散裝物料收集至儲倉。這種輸送方式適用于須在輸送起始處避免粉塵飛揚的場合。

吸送式的特點是：系統較簡單，無粉塵飛揚，可同時多點取料，工作壓力較低（<0. 1MPa），但輸送距離較短，氣固分離器密封要求嚴格。

（2）壓送式氣力輸送系統

輸送管中的壓強高于常壓的輸送稱為壓送式氣力輸送。圖1-3所示為壓送式氣力輸送系統，其特點是；工作壓力大（0.1~0.7MPa），輸送距離長，對分離器的密封要求稍低，但易混入油、水等雜物，系統較復雜。

按照氣源的表壓強也可分為低壓式和高壓式兩種：

① 低壓式 氣源表壓強不超過50000Pa。這種輸送方式在一般化工廠中用得多，適用于小量粉粒狀物料的近距離輸送。供料設備有空氣輸送斜槽、氣力提升泵及低壓噴射泵等。

② 高壓式 氣源表壓強可達700kPa，用于大量粉粒狀物料的輸送，輸送距離可長達600~700m。供料設備有倉式泵、螺旋泵及噴射泵等。

壓送式氣力輸送的典型裝置流程如圖1-4所示。

（3）吸送、壓送相結合的氣力輸送系統

在這種輸送系統中同時存在吸送和壓送兩種輸送方式，其系統如圖1-5所示。

二、按氣流中固相濃度分類

在氣力輸送系統中，常用混合比（或稱固氣比）m 表示氣流中固相濃度。所謂混合比，即單位質量氣體所輸送的固體質量，其表達式為：

m =Gs/G

式中Gs—單位管道面積上單位時間內加入的固體質量，kg/（s?m2）；

     G—氣體的質量流速，kg/（s?m2）。

1）稀相輸送

混合比通常為R=1～5，最大值可達15左右的氣力輸送稱稀相輸送。在稀相輸送中，氣流速度較高，通常為12~40m/s，固體顆粒呈懸浮狀態。目前在我國，稀相輸送的應用較多。

（2）密相輸送

混合比R 在15~50之間的氣力輸送稱為密相輸送。在密相輸送中，氣流速度通常為8～15m/s，此時固體顆粒呈集團狀態。

圖1-6所示脈沖式密相輸送流程，一股壓縮空氣通過發送罐1內的噴氣環將粉料吹松，另一股表壓強力150～300kPa的氣流通過脈沖發生器5以20~40次/min 的頻率間斷地吹入輸料管入口部，將流出的粉料切割成料栓與氣栓相間的流動系統，靠空氣的壓強推動料栓在輸送管道中向前移動。密相輸送的特點是低風量和高混合比，物料在管內呈流態化或柱塞狀運動。此類裝置的輸送能力大，輸送距離可長達100～1000m，尾部所需的氣固分離設備簡單。由于物料或多或少呈集團狀低速運動，物料的破碎及管道磨損較輕。目前密相輸送已廣泛應用于水泥、塑料粉、純堿、催化劑等粉狀物料的輸送。

（3）柱狀輸送

密集狀物料連綿不斷地充塞管道內而形成料柱，其移動速度較低，一般為0.2～2m/s。此種方式僅用于30m 內的短距離輸送。

（4）栓狀輸送

把物料分成較短的料栓。輸送時料栓與氣栓相間分隔，從而可以提高料栓速度，降低輸送壓力，減少動力消耗，增加輸送距離。

各種不同形狀物料宜采取的輸送方式如表1-1所示。

由表1-1可見，稀相輸送和栓狀輸送是適應性最廣的兩種方式。目前過程工業上采用的氣力輸送大多稀相輸送。

氣力輸送可在水平、垂直或傾斜管道中進行，所采用的氣速和混合比也都可在較大范圍內變化，從而使管內氣、固兩相流動的特性有較大的差異，再加上固體顆粒在形狀、粒度分布等方面的多樣性，使得氣力輸送裝置的計算目前尚處于經驗階段。