气力输送——流量、控制和可靠性

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气动输送机可协调各种散装物料（从粉末和固体到颗粒和产品）的无缝传输。它们可以在封闭、无尘的配置中跨越复杂的路线输送物料，并在必要时无缝地改变方向。

气力输送机使用管道作为运输散装物料混合物的运输线。它们将散装固体悬浮在空气或气体流中，垂直和水平距离可达数百米，从而通过管道移动散装固体。细粉末形式的散装材料特别适合这种传输方法，尽管它可以传输直径达一厘米的颗粒。对于某些应用，例如细磨或粉碎工艺，气动输送机是唯一可能的运输方式。仔细研究气动输送机的工作原理，包括其流量、控制和可靠性挑战，可以帮助操作员和工程师更好地了解其优点和局限性。

气力输送机基础知识

气力输送机的基本元件包括动力空气源、给料机或类似的散装物料引入装置、输送线、终端容器（例如空气物料接收器）和收集/分离系统。动力空气源也称为鼓风机。这是一套风扇组或鼓风机组，通常一台运行，另一台备用。给料机通过不同的方法输送散装物料，包括气闸、注射器、螺杆泵和特殊的方法。散装物料的物理特性以及输送能力和功能影响气力输送机的配置和操作。

气力输送机的处理能力范围广泛，从每小时几公斤到几十吨。这些输送机采用许多不同的型号和材料设计和制造，例如不同等级的碳钢、不锈钢、合金钢等。而且，进给速率的波动导致的过载或欠载不会影响或损坏系统。气动输送机的封闭特性可防止污染以及相关的安全性和可靠性问题。这还可以防止所处理的散装物料和工厂环境受到污染，避免产生粉尘，并允许安全转移对污染敏感的散装物料，包括多尘和危险物料。

气力输送机有四种基本类型：加压、真空、加压和真空的组合以及流态化。

在加压或压力系统中（图 1），散装材料被充入高于大气压的空气或气流中。速度气流的作用使固体颗粒保持悬浮状态，直到到达目的地，目的地可能是消耗点、处理单元或分离容器——通常是空气过滤器、旋风分离器或类似容器。

真空系统（图 2）的工作原理类似，但它们使用的系统压力低于大气压。压力真空系统结合了这两种技术的特点，在系统的真空充气侧和压力排出侧之间设置了分离器和正排量鼓风机。

流化系统的工作原理是使空气通过多孔膜，该膜形成输送机的底部，从而使细碎的、非自由流动的散装固体具有自由流动散装材料的特性。该技术通常用于短距离运输散装固体，例如从储料仓到装料点再到气动输送机。流化系统是有利的，因为它们减少了所需的输送空气量，从而最大限度地减少了功率需求。

在气力输送机中，系统的风机（风扇组、鼓风机组或类似设备）会改变输送管路中的气压。通常，风机的位置决定它是否产生压力或真空。典型的加压输送机配置包括安装在气动输送机起始处的鼓风机。对于真空式输送机，鼓风机位于输送机末端，以在系统中产生真空。

鼓风机的运行将调节输送系统的压力（正压或真空）和气流。这可以通过不同的方式来完成，它将为气动输送机提供所需的控制。

气力输送机的容量取决于许多因素，例如堆积密度、输送机内的能量以及输送机的长度和直径。气力输送机的优点之一是能够使用单一系统处理各种散装材料和固体。例如，气动输送机可以处理具有各种散装特性的粉末，以及片状、丸状、胶囊、片剂和其他易碎材料。该系统的灵活性允许运输多种成分。

简单、经济高效且用途广泛

一些工程师可能认为气动输送机很复杂或昂贵。但事实恰恰相反。这些输送机非常灵活、经济高效且用途广泛。

气动输送机的路径可以根据现有障碍和可用机会来决定，例如绕过已安装的设备和设施或利用现有的开口结构，如墙壁、屋顶和地板，它们很容易集成到经常存在机械、设备和其他障碍物的工厂、加工单元和生产环境中。它们还占用最小的占地面积。

气动输送机通常比传统的机械输送机（例如带式输送机或螺旋输送机）具有更少的移动部件。气动输送机比许多其他输送机类型更简单、更可靠、更紧凑且更轻。气力输送机使用基本的小直径管道来输送散装物料。设计人员可以将管道布置为弯曲，以适应现有设备，从而使系统布局更具灵活性。

稀相与密相输送机

气力输送机分为两类：稀相（图 3）和密相（图 4）。任何一种都可以在压力或真空下运行。根据经验，密相类型通常适用于细粒度粉末，而稀相系统则适用于粗粒度、粒状材料。稀相输送机。这些系统通过散装物料吸入点上游的鼓风机或风扇组（加压版本）的正压或通过真空泵移动悬浮在气流中的散装物料，真空泵从散装物料排放点下游的系统中去除空气。

图3

空气/气体速度越快，散装材料移动得越多。随着空速加快，较大的颗粒被夹带并移动。传送带加速的起点通常被认为是系统最关键的区域。由于散装材料从静止状态掉落到下方的气流中，因此它应该立即被夹带。

气流速度也是一个关键参数，因为散装材料在进料点被拾取和夹带有一个最小速度。拾取散装材料所需的空速取决于每个颗粒的尺寸和密度，但范围为 16 m/s 至 40 m/s。显然，风机提供的能量的一部分被消耗用于摩擦损失。更高的速度意味着更高的摩擦损失。

稀相输送机通常在低压差下以相对较高的速度运行。环境空气温度、湿度和海拔高度会影响稀相气力输送机的运行。

密相气力输送机（图 4）以高压和低速输送颗粒，但颗粒不会悬浮在输送空气中。该方法适用于长距离（通常超过 50 m）轻轻移动颗粒尺寸为 18 mm 或更小的易碎或磨蚀材料。它可以处理不同的沙子、长石、灰烬、碎玻璃、氧化铝、玻璃配合料混合物、炭黑、树脂和豆类等材料。该系统以相对较低的速度输送物料，以减少物料降解、空气消耗以及管道、弯管和分流器接触表面的磨损。

图4

该系统还可以在充满散装物料的输送线上停止或启动。在许多情况下，操作员加载系统并批量处理材料。在这种情况下，操作员将散装材料装载到称为吹瓶或运输机的特殊压力容器中。当容器充满时，材料入口阀和排气阀关闭，压缩空气进入。压缩空气将散装物料从压力容器挤出到输送线中并到达目的地。

一旦容器和输送管线清空，压缩空气就会关闭，容器就可以重新装载。该循环以批次类型继续进行。

为了克服长距离输送线上的阻力，可以沿着输送线放置补充空气喷射器（也称为空气增压器或空气辅助装置）。这些喷射器提供额外的空气，以帮助保持输送速度、长距离输送散装物料并最大限度地减少管线堵塞。

当散装物料在输送周期结束后仍留在生产线中时，操作员还可以使用它们轻轻地重新启动流程。带有高压歧管的喷射器，可防止散装材料回流到压缩空气系统中。密相真空输送也适用于短距离（通常为 40 m 或更短）温和输送易碎或磨蚀性散装材料。该系统适用于卸载系统等应用中以中/低速率（每小时 20 吨或以下）传输粉末和颗粒。一种不太常用的半密相输送机配置使用带有流化底部的压力容器来处理需要通气才能排放到输送线中的半磨料粉末和可流化粉末。对于易碎的散装材料或包含大颗粒、可变颗粒尺寸或同时大颗粒尺寸和可变颗粒尺寸的散装材料，存在更好的选择。根据经验，此方法处理的最大颗粒约为 6 毫米。

气力输送机的局限性和挑战

与其他类型的散装物料输送机相比，典型的气动输送机需要更多的能量来运行。因此，气力输送机需要更多的装机功率，消耗更多的电力来移动一定量的散装物料。由于产生正气压（或真空）所需的能量以及相关的摩擦损失，气动输送机不被认为是节能的。

事实上，在相同输送距离、相同传输速率的应用中，气动输送机所需的马力可能是机械输送机的两到八倍。气动输送机通常需要比机械输送机更复杂的收集系统，因为气动系统必须在系统末端将输送的散装物料与输送空气/气体分离。压差有一些限制。作为一个非常粗略的指示，压力系统的最大输送压力约为 6-7 Bar，真空系统的最大输送压力约为 0.5-0.7 Bar；然而，一些应用使用的压力超出此范围。

一些散装物料的特性使其难以在气动系统中输送。例子包括具有大颗粒尺寸和高堆积密度的散装材料以及极其粘性的散装材料，其倾向于在任何材料接触表面上形成涂层。在气动系统中，这种堆积通常会导致管道完全堵塞。这些困难的材料可以更容易地在经过精心选择来处理它们的机械输送机中转移。

颗粒降解是一个已报告的问题。对于许多应用来说，这种退化根本没有影响，但对于某些应用来说，这是一个关键问题。预测任何给定气动输送机和输送的散装材料的降解水平是一项重大挑战。颗粒降解可以通过多种方式发生，包括弯管段和直管段的管道壁碰撞、颗粒与颗粒的碰撞以及输送给料机（例如螺旋给料机或旋转阀）特有的降解。事实证明，处理这样的问题总是很复杂。颗粒降解引起的问题包括散装材料粉尘增加、散装材料处理特性变化以及材料外观变化。这可能会导致散装材料质量较差，从而导致实际和感知的质量下降。最终，这些因素可能会导致下游系统运行出现问题并导致散装材料价值下降。实验和经验数据是解决这一挑战的关键。

总结

气力输送机具有操作灵活性等优点，但也有缺点，例如容量限制和高功耗。

用于涉及细粉的应用，主要用于特定服务和工厂的中低容量。值得注意的是，它们应用于细磨服务和粉碎过程。适当关注设计、尺寸、选择和配置中的细节对于防止出现问题和频繁停机至关重要。操作历史将是选择和应用气动输送机的良好来源，特别是回答有关特定应用的尺寸、配置和详细设计的难题。

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