固体物料气力输送中给料设备的选型及应用

张 琼

（中石化上海工程有限公司，上海200010）

在实现我国工业现代化进程中，进一步地节约以及使用劳动力、提高能量效率、防止工业生产的安全事故发生，都已经成为当今需要解决的现实问题。特别是在我国目前工业生产过程中，在生产原料以及工序之间的运输中，物品搬运的人力，占据了很大的比例。因此，如果能够改进生产的连接运输设备，实现连续生产，可以大大提高劳动效率，节省人力物力。正是由于以上的种种运输问题的出现，导致了气力输送的应运而生。近年来气力输送装置已经逐步走进不同行业的运输中了，虽然社会的进步推动了科技的不断创新，但是在生产过程中如何选用途径和设备合理地进行固体物料的输送，成为了输送过程中给料设备的选型的重要难题。

1 气力输送物料的工作原理及分类

1.1 工作原理

气力输送系统是依靠空气流动将干燥的散状固体粒子或颗粒物料输送到指定地点的一种输送装置。其原理是利用输送风机在密封管道内产生与外界大气压不同的压力，形成压力差。这个压力差值赋予了空气流动的能量，使得空气能够以气流的形式携带小颗粒固体（例如：煤灰）一起顺着管道向前。

1.2 分类

根据输送系统的压力，气力输送系统可分为负压和正压两大类。负压送料系统又称吸送式，是在输送系统末端的通风装置。当操作负压与外界压力差作为驱动力时，由于压力差，外部空气被吸入管道中，并且当空气移动时，这种材料被输送到管子里去了。当到达终端时，材料被从空气中分离并收集，空气被净化并排入大气或再循环。

正压输送是利用系统的出发点，将风机的传动管路通过压缩空气，利用管道的起点和末端的压差，使管道内的空气流通，并与其一起运动。在正压送料系统中，物料通过送料装置送入输送系统，并且物料会从输送带的空气中分离出来。

2 气力输送的优点

气力输送技术是通过密闭的管道进行物料输送的，它具有方便、快捷、环保等优点，有着其它普通输送方式所无法比拟的特点。其相较于其他输送方式比较明显的优势有以下几点：

（1）生产效率高。

（2）设备简单，占用空间小，易于操作。

（3）自动化程度高。

（4）节省劳动力，输送范围大。

（5）装卸容易，减少物料的损失。

（6）有利于环境的保护、可持续健康发展。

（7）在运输过程中，可实现混磨、分类、干法除尘工艺、冷却等操作。

（8）气力输送动力消耗小，是机械式输送的数分之一。

（9）输送距离长。

3 物料气力输送中给料设备的选型及应用

给料装置设备是除了供气设备外气力输送系统中最主要的部件，对于其的选择需要根据物料在管道进料口出的输送气体压力的高低来决定选型。一般来讲，中、高压的气力输送系统一般采用容积式发送罐给料设备。中空或者低压的气力输送系统则选择旋转叶轮式给料设备。不同的给料设备有不同的作用效果和优缺点，还需要根据物料的特性来选择。所以在气力输送过程中，要因地制宜（例如输送物料物性，输送工况等）对不同的物料输送在不同的状况下选择不同的给料设备。

3.1 旋转叶轮式给料设备

如果选用旋转（回转）叶轮式给料设备，当出现落料的容量比较大，超过了一般情况下的正常范围；或者物料中出现了异料，颗粒状的物料造成进料口部位出现了卡死状态；或就是有冲击现象的。在以上这些情况下，都应该采用图1 中所示的防卡挡板型的给料装置。

图1 防挡板式旋转阀

采用比较细的粉体物料给料装置时，应选择不易停留或沾粘在壳体和叶轮上的设备型号。在实际输送中有很多防漏气和耐高压密的给料装置应用，但是会存在很多局限性。由于在输送物料的过程中，经常会混有异物，所以容易导致转动音分卡死，容易促使电动机烧坏。通常，转子和壳体之间是存在间隙的，当下游压力高于上游压力时，可能会产生低压倒流现象。此情况会破坏旋转叶轮式给料设备的正常供料，在气力输送系统中很常见。为了消除这一现象，保证给料正常，常用均压管连接型给料装置，结构见图2。

图2 均压管连接型给料装置

以上这些旋转叶轮式给料设备，一般适用于粉尘状，小颗粒物料，而且深受环保、冶金、化工、粮食、水泥、筑路、干燥设备等工业行业的工程项目择优选用。在当前输送选型中，不少行业采用了旋转叶轮式给料设备，例如天津石化、江苏仪征化纤等等。

旋转叶轮式给料设备的优点是，该设备结构简单、占地较少，适合装在输送管道上或者料仓的出口；可采用密封的设计，使漏气减少到最小程度；被输送的物料在给料装置中不易破坏；可以根据选型在一定范围内调整下料的速度。

旋转叶轮式给料设备缺点是，由于机械加工技术上的困难，旋转给料设备密封性较低，通常不能用于长距离密相输送系统，目前大部分是通过进口设备来完成输送的。

3.2 容积式发送罐给料设备

发送罐有两种基本形式：上出料式和下出料式，如下图3 所示：

图3 上下出料式发送罐

每种型式的发送罐又可以分为出料口设置或不设置补充空气管两种。一般，物料在发送罐内被空气搅拌并跟随输送介质一起压入输送管道内，但是有一些易堵塞的物料需要采用辅助补充空气来解决。

优点：构造坚固，可以承受较高的气体压力，密封性能好；运动部件少，故障点少；还可以增设称量器，记录实际输送的物料总量；操作时没有噪音；如果采用两个发送罐交替操作，这样在输送管道内就可以得到近似于连续的固体物料流。输送距离远，能力高。

缺点：给料能力受到输送物料特性（流动性、透气性）、料位高低等因素影响，具有一定的局限性。同时，它的造价往往比较昂贵，耗气量大，需要大型压缩空气机配套。

3.3 螺旋式给料设备

螺旋式给料设备一般不用于气力输送系统，因为它不能克服压力差进行加料。但在某些特殊情况下，可以通过设计变距螺旋在筒内形成料柱来满足压力要求。螺旋式给料设备利用叶片的连续螺旋旋转来推动物料进入输送管道中，随后被输送介质吹散并带走，见图4。

图4 螺旋式给料设备

螺旋式给料设备一般适合用来处理粘性物料。在气力输送系统内用到这种给料设备的优点是可以连续将物料送到输送管道中。由于螺旋的旋转速度和给料量之间有着线性的关系，因此可在接近于规定要求的速度下卸料。

4 结束语

对比所有的固体输送设备，气力输送系统可能是小颗粒固体物料连续输送的最适合的方法。它有利于充分合理地运用空间，具有极好的灵活性，且容易实现自动化。由于它的密闭性，气力输送系统消除了对环境的污染。主要的粉尘控制点在给料设备的进口和固体收集器的出口，便于控制粉尘。

给料设备在气力输送系统实际输送过程应用中应注意以下几个方面：

（1）首先要考虑物料的形状、大小、固态、流体等方面来选择不同的给料设备。

（2）其次还要考虑到运输的距离，不同的距离适用于不同的给料装置。

（3）另外气流量、混合比也是在给料设备选型时要考虑到的因素。