气力输送系统应用的研究

河北农业大学 孙沐钰 王沂蒙 秦川 李梦学

绪言

各行业在经济持续快速发展的大背景下不断地扩展生产，其中一些行业在生产运输的过程当中产生的环境污染越来越得到重视，如水泥厂、制药厂、食品加工厂等运输的颗状物、粉粒料等。在这种情况下，气力运输技术得到了逐步的推广。气力运输代替了传统的机械输送物料，它是一种采用密封式输送管道的方式输送物料的工艺过程。气力运输也是清洁生产过程当中的一个重要环节，它是适合一些物料运输的现代物流技术。气力输送技术随着制造工艺的进步也有了很大的发展，与此同时系统装置结构也更加完善[1]。

1 气力输送系统分类

气力输送系统可以按照很多标准进行分类，本文主要介绍按输送实质、输送装置标准进行分类后的对应类型。气力输送系统类型不同，它们各自流动的差异会很大，相互之间不能通用流动规律[2]。

1.1 按照输送实质分类

由于输送物料种类不同，对应的气力输送的种类也非常多。但整体概括来看，气力输送可以分为四类：筒式气力输送、稀相气力输送、浓相动压气力输送、浓相静压气力输送[2]。

1.1.1 筒式气力输送

按照装料筒的类型将筒式气力输送分为有轮传输筒、无轮传输筒两类。在输送时，先将物料装到传输筒中，之后使传输筒在管道中通过空气的静压作用进行高速滑行。筒式气力输送适用于输送一些不易悬浮并且自身无法成栓的成件货物，其应用范围较小。

1.1.2 稀相气力输送

作为最传统的气力输送方式，稀相气力输送技术的发展已经非常成熟，它也被称为稀相动压输送，因为物料的运输依靠高速空气形成的动能。一般采用气流的速度为12～40m/s，料气比为1～5，最大值为15。稀相气力输送通常适用于输送距离较短，被输送的物料处于干燥的易流动的状态，并且其质量与颗粒大小均较小的情况。

1.1.3 浓相动压气力输送

在浓相动压气力输送系统中，管道中的物料以密集状态依靠空气动能进行输送，管道不会因物料密集而堵塞，气流速度在8～15m/s。这样的流动状态的气力输送装置主要有高压压送式、高真空吸送式和流态化气力输送装置。料气比（通过管道截面的物料与空气的流量比值）范围较大，前两者的料气比范围为15～20，在这两种装置中流体以脉动集团流形式流动。第三种是用于输送粉状物料，其料气比在200 以上。

1.1.4 浓相静压气力输送

作为新型的气力输送技术，浓相静压气力输送是在浓相动压气力输送系统的基础上研究出来的，在该系统中，物料密集并且栓塞管道，依靠着空气的静压来输送物料。它分为栓流和柱流两种。

栓流气力输送是目前中距离输送方式中最好的输送技术，它通过人为的操作预先将料柱切割，使料柱长度变短。在输送物料过程中，气栓和料栓间隔分开使得料栓输送速度得以提高，输送压力得以降低，物料的输送距离得以提高。

在柱流气力输送装置中，物料以密集状态接续不断地充满管道，进而形成料柱，输送时物料移动速度仅有0.2～2m/s，因此仅适用于30 米以内的短距离输送。

1.2 按照输送装置分类

按照气力输送系统的输送装置类型（空气在管道中的压力状态）来分可将气力输送系统分为三类：正压压送式、负压吸送式和混合输送[2]。

1.2.1 正压压送式气力输送系统

正压压送式气力输送系统通过风机装置对进料端的物料进行压送，将物料从一处输送到另外一处或多处[3]。因为风机安装在整个气力输送系统的前端，所以物料不能够自由地进入管道当中，并且工作过程中管道内部气体压力高于外部大气压力，为防止泄漏，该系统必须采用密闭的加料装置。当风机启动之后，管道内部压力高于外部大气压力，此时，物料经由管道被压缩空气输送到分离器当中。物料在分离器当中实现与空气的分离，之后由出料器卸出，空气经过除尘器的净化后被排入大气当中，至此物料的输送过程完成。

在正压压送式气力输送系统中，物料不直接经过风机，所以输送物料不会导致风机被磨损并且风机的叶片也不会导致物料破碎。

压送式气力输送系统常用于面粉厂产品的输送[4]。

1.2.2 负压吸送式气力输送系统

在负压吸送式气力输送系统中，安装在装置末端的风机开始运行后，系统会处于负压状态。此时，管道的内外存在压差，空气从进口端管道被风机吸入，物料随空气一起进入管道中，通过管道被输送到分离器，物料和空气在分离器中分离，分离后，物料由出料器卸出，空气经过除尘器的净化后被风机排入大气或循环利用，至此物料的输送过程完成。

在该系统中，物料因先通过分离器，对风机的磨损可降到最低程度，即对风机的磨损是有限的。但不足的地方是，该系统必须在管道内部密度较高且输送距离长时设置成真空状态，因此成本会增加。所以必须考虑运送方式。

负压吸送式气力输送系统适用于从多处向一处集中输送物料。该系统常用于白糖、豆类、米类等物料的运输[5]。其次，因输送气流的压力比大气压力要低，水分易蒸发，与压送式相比，该系统更容易输送含水分多的物料[4]。除此之外，该系统还适用于船舶、火车等卸料。可见负压吸送式气力输送系统的应用范围十分广泛。

1.2.3 混合输送系统

在一个输送系统中由吸送式和压送式两部分组成，通过利用两种不同系统的优势组成的系统称为混合输送系统。混合式气力输送系统通常应用于较为复杂的输送当中。

2 气力输送系统的特点

气力输送系统属于管路输送，没有回程，不会占据太大的空间。其主要具有以下优点：

（1）采用管道输送占地面积小；

（2）管路灵活具有柔性，对设备的投资少；

（3）输送效率高；

（4）物料的运行在密闭的管道中，不扬尘、低污染、清洁；

（5）可以用于长距离输送；

（6）输送量与参与操作人数无关，无须太多人员配置，减少成本。

但其也存在不足之处，即系统对物料的黏性、粒度、温度等有一定的要求。

3 气力输送系统的选择

通常情况下，在只适用于稀相气流时，选用压送式；在能够在稀相悬浮流气送和浓相栓流气送间进行选择时，优先选用浓相栓流气送[6]。从装置的结构来看，浓相输送时需要将物料首先加入一个密闭耐压容器，之后通过高压空气使物料充分流化后进行高压压送。

4 结语

气力输送越来越多地应用于工业生产当中，它作为一种各类散装物料的输送方式在整个物料输送过程中起着至关重要的作用。但目前的气力输送技术还有许多不足之处，如物料对设备的磨损等。因此找到科学的合理的设计依据与设计方法并以更严格准确的科学数据指导生产过程，使气力输送系统在满足生产要求的同时能够稳定运行、低速、低耗，是如今对气力输送系统研究的主要趋势。