浅谈风动溜槽输送设计的优化

邓七一，邓翔

浅谈风动溜槽输送设计的优化

邓七一，邓翔

(贵阳铝镁设计研究院有限公司，贵州贵阳550081)

针对“堵料运行”输送方式存在的问题，阐述了一种全新的风动溜槽接头的结构形式。提出了优化风动溜槽的设计方案，改善了风动溜槽的运行状态，为输送系统运行节能提供了一定的技术支持。

风动溜槽;物料输送系统;设计优化

0 引言

在电解铝工业物料输送系统中，氧化铝输送是主要的物料输送，各企业分别采用胶带运输机输送、风动溜槽输送(超浓相输送)、浓相输送、稀相输送等输送方式，分别对输送过程输送效率、运行可靠性、投资、占地、物料破损率、能耗、泄漏等进行对比评估选择。目前对于电解槽上槽部分及电解烟气净化的输送，风动溜槽输送应用较多，该设备具有输送效率高、运行可靠、投资少、占地较小、物料破损率低、泄漏少等优势。随着输送技术及制作加工技术的提高，风动溜槽输送的倾斜角度已经降到很低，最低甚至做到水平输送，但对其输送原理及物料运动机理说法不一，笔者从输送原理及受力的角度出发，浅析风动溜槽输送机理，供同行参考。

1 风动溜槽输送原理

风动溜槽分为气室和料室2部分，气室供高压风，料室输送物料，同时也是排风通道，中间用帆布板隔开。风动溜槽输送氧化铝是利用气垫原理来输送的，在氧化铝输送过程中，气室内的高压风在风机压力作用下在帆布板上下两侧形成压差，空气穿过帆布板渗透到料室，在氧化铝下方形成一个“气垫”，将料室内的氧化铝“吹起”，使氧化铝处于一种密集悬浮状态，并在重力作用下使料面尽量维持水平，当上升气流速度达到一定值时，气流将带动氧化铝一同运动，在局部气流高速区域，可以看到氧化铝“沸腾”的现象。由于氧化铝颗粒之间的黏附性很差，所以具有很好的流动性，当密集悬浮的氧化铝在某一个方向失去支撑的时候，就会朝那个方向运动，形成朝输送方向的定向流动，对于有坡度的风动溜槽而言，位置较低的方向没有支撑力，形成了氧化铝朝低处流动的现象。

氧化铝输送最基本条件是形成“气垫”，当料室排气的负压很大时，即使气室没有供气，也会在帆布板上下两侧形成一定的压差，使氧化铝出现“松动”，在重力作用下，溜槽内氧化铝将缓慢流动。

2 水平输送溜槽受力分析

目前工程应用中个别企业应用水平溜槽，其输送机理实际上与斜溜槽的输送机理一样，高压风穿过帆布板以后，在料室内形成一定速度的上升气流，氧化铝颗粒在溜槽中受力包括重力、浮力、上升气流的拖曳力、颗粒之间的碰撞力等。浮力、上升气流的拖曳力这2种力与重力的方向相反，当这2种力之和大于重力时，氧化铝就会出现“沸腾”现象，当重力略大于2种力之和时，氧化铝将在溜槽内出现“松动”现象，当2种力之和接近重力时，氧化铝呈现“悬浮”状态。

风动溜槽帆布板的编织结构，决定了穿过帆布板的上升气流在整个溜槽平面上是不均匀流，导致氧化铝颗粒受到气流的拖曳力不均匀，由于不同位置力的差异使氧化铝在气流作用下不但做垂直方向的运动，而且有水平方向的运动和颗粒本身的旋转运动，悬浮状的氧化铝靠颗粒之间的碰撞和颗粒与溜槽壁面的碰撞来维持料面的水平，当溜槽出口被打开时，首先是溜槽出口处的氧化铝被排出，接着影响到出口周边的氧化铝，然后形成一定的流动。因此，水平风动溜槽的输送模式是一种“堵料运行”的输送模式。

3 输送过程中存在的问题及解决办法

“堵料运行”的输送模式不仅存在于水平溜槽输送，由于工作制度的限制，实际已经投产的大部分的电解厂房侧面上槽前氧化铝超浓相输送都是“堵料运行”，即料室内充满氧化铝为常态。料室同时也是排风通道，如果堵满氧化铝，则没有了排风通道，气体只有通过氧化铝之间的间隙渗透到排气口排出，使料室内的气压升高，减少了帆布板两侧之间的压差，削弱了溜槽的输送能力，同时由于氧化铝堵料到排气口的附近，排气中带走的氧化铝的量将要增加，因此，“堵料运行”模式不是最好的风动溜槽输送模式。

传统溜槽的接头处存在法兰连接的“无风段”，长度达70～100 mm，当氧化铝通过接头位置时，正常连续输送的氧化铝一般依靠惯性和上游氧化铝的推动通过该段，当杂质较多或输送角度较小时，该无风段将成为主要堵料的“节点”，最新的溜槽接头将无风段的长度缩短到20 mm以内，其结构形式见图1，该结构形式基本消除由无风段形成的“节点”，改善了风动溜槽的输送性能。

图1 无“节点”风动溜槽结构示意图Fig.1 Structure Diagram of Pneumatic Chute without any Node

另外，由于氧化铝中不可避免地存在一些杂质，新鲜氧化铝中的沙石等以及含氟氧化铝中的结块都是风动溜槽输送中不可避免的障碍，为了保证系统的正常运行，所有的这些杂质都必须及时清理，隔筛清理的方式是有效的清理办法。

4 多点下料的最佳结构形式

风动溜槽输送系统中，往往会出现多点下料的形式，工程上最早应用的是侧部开孔的形式，由于侧部开孔同样有法兰的限制，同时在输送的过程中受物料的惯性影响，经常出现末端送料容易、中间送料不畅的现象。

为了解决中间送料不畅的现象，设计修改了风动溜槽的结构形式，由侧部下料改为中间下料:从风动溜槽中间底部开孔，在帆布板中间开一个下料孔，并将帆布板固定在下料管口，下料管穿过气室，该方法解决了中间下料不畅的问题，但是带来了由于下料点无法供气产生新的“节点”，导致出现末端供料障碍的问题。

针对溜槽中部下料产生新的“节点”的问题，设计结合溜槽无节点法兰的结构形式，设计出新型无中间节点多点下料风动溜槽，其结构形式见图2，该结构形式彻底解决了风动溜槽输料不畅的问题，并在实际工程应用中逐步得到推广。

图2 无“节点”多点下料风动溜槽结构示意图Fig.2 Structure Diagram of Multipoint－Charging Pneumatic Chute without any Node

5 结语

风动溜槽输送方式是比较简单的输送方式，但是准确理解和合理操作，将输送调整到最佳状态，需要一定的理论基础及实际操作经验。在生产运行中，“堵料运行”经常导致溜槽料室满料、输料不畅，一旦打开溜槽顶部检查孔，就会出现大量氧化铝从检查孔喷出，使设备检查和观察都无法进行，既造成物料浪费，又造成环境污染，可见对风动溜槽的正确理解和操作相当重要。另外，采用“平衡料柱”排气的水平输送风动溜槽，其工作原理实际上是没有发生变化的，压差推动物料前进的说法是一种谬误，在同一节风动溜槽中，前后不存在压差，如果靠压差推动物料前进，那么在同一节溜槽中物料就不会前进。

新型的无节点风动溜槽可以有效改善其输送能力，消除无风段引起的输料不畅的问题，同时可以消除多点下料时对溜槽整体输送带来的影响，提高了设备的输送能力，从操作上缩短设备运行时间，达到了系统运行节能的效果。

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［3］李根荣.减少氧化铝超浓相输送运行阻力的分析［J］.轻金属，2007(3):37－39.

Discussion on Optimization of Transportation Design for Pneumatic Chute

DENG Qi－yi，DENG Xiang
(Guiyang Aluminium－Magnesium Design and Research Institute Co.Ltd.，Guiyang 550081，China)

In view of the problems existed in transportation mode of working with Alumina block，by expounding a kind of new joint structure for pneumatic chute，the optimal design scheme for pneumatic chute has been put forward to improve running status of pneumatic chute，which provides technical support for operation energy saving of the delivery system.

Pneumatic Chute;material transportation system;design optimization

TF351

A

1004－2660(2012)02－0014－03

2012－01－09.

邓七一(1973－)，男，贵州人，高级工程师.主要研究方向:电解烟机净化.E－mail:DengQiYi@sohu.com