气力输送系统.ppt
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1、第十五章 气力输送系统,第一节气力输送系统概述现行气力输送系统的设计大多仍是以实践经验及设计经验公式或曲线为的基础。通常,生产厂家在设计新物料输送系统前要在小试装置进行输送试验。气力输送系统选用者的最大愿望是评价所推荐的系统和采用著名厂家的产品,因为著名生产厂家能保证输送系统的性能和输送能力。采用气力输送系统的关键之一是被输送物料的物理特性,当然输送距离和输送的速度也是决定的因素。同样,输送系统总投资也是选取的重要考虑因素。其他特性,如通用性、紧凑性及需要的劳动力也常常会影响到最终的决定。当设计或选择能满足到特殊要求的气力输送系统时,有时会遇到困难,这是出于:可供选用的气力输送系统的范围很宽,
2、究竟何种系统适用;空气(或气体)和固体在管道内的流动是极复杂的,每种物料都有自己的独特的流动特征,生产厂家不能依据物料特征确定气力输送系统,常以把握性不大的类似物料性质的经验推荐;由于运输或加工过程的变化或原料来源的改变都会引起输送的变化,还需知道物料是否是易爆炸的、有毒的、磨琢性的、脆的、吸湿性的粉状的或粒状的。因为这类物料特性很小的变化都对输送能力有很大影响。,1定义,借助空气或气体在管道内流动来输送干燥的散状固体粒子或颗粒物料的输送方法。空气或气体的流动直接给管内物料粒子提供移动所需的能量,管内空气的流动则是由管子两端压力差来推动。气力输送的主要目的是将固体物料由一个位置移到另一位置。例
3、如从散状货车转运站将物料输送到贮料仓库或从贮斗将物料输送到装袋机。气力输送系统要求有空气或气体源、把物料加入管内的设备、输送管道以及从输送空气中分出被输送物料分离设备。这些部件的合理选择和布置可使工厂的布局及操作更为灵活。例如,物料可由几个分管转送到一个总管,或从一个总输送管分配物料到若干个接受贮斗。物料的流动速度可以记录和控制,可以将气力输送系统设计成全自动控制系统。,2气力输送系统的分类,到目前为止尚没有阐述各种型号气力输送系统的工业标准,概括地说,可分为气力输送机和空气输送槽两大类。(1)气力输送机 a低压式气力输送系统 该系统物料是在真空或正压下导入空气(或气体)流中。这种系统由普通的
4、正压系统、负压(真空)系统,正、负压混合系统以及闭合回路系统构成。b.机械式气力输送系统 这种系统在输送管线的入口通过特殊设计的像涡轮螺旋一类的供料器把空气和物料一起混合,这种供料器将物料送入混合室与空气喷咀气掩接触而被输送。这种机械式气力系统要求较高的空气压力,产生纯气力系统密集的固体梳。c高压式气力输送系统 在该系统中空气进入被贮存的物料,从而引起物料的流动。物料加入叫作“发送罐”的高压仓,进入此仓的高压气体将物料送入输送管道并被运走,这叫作“密相”系统或“发送罐”系统。操作压力越高就意味着效状固体物料能在更高的浓度及更长的距离下被输送。d脉冲式气力输送系统 脉冲式气力输送系统要连续不间断
5、地提供补充空气进入输送管线,以确保被输送的物料保持流态化,并沿整个输送长度流动。,图15-1 气力输送系统的基本组成1-风机或压缩机,2一供料器;3-输送管道;4-料气分离设备,(2)空气输送槽 在该系统中对细的、干的散状固体物料采用空气流态化,并借自身重力移动,其流动与物料的休止角及堆密度有关。输送槽壳体由特定的多孔板分开为上部和下部两部分组成空气在料槽底部进入经多孔板使物料流态化并在料槽上部流动。,图15-2 空气输送斜槽,3.气力输送系统的优缺点,(1)优点 a既适合小颗粒固体物料连续输送,也适合间断地将大批量颗粒物料从罐车、铁路车辆和货船输送至贮仓。b气力输送系统对充分利用空间的设计有
6、极好的灵活性。可向上、向下或围绕建筑物大的设备及其他障碍物输送物料,可以使输送管高出或避开其他操作装置所占用的空间。c气力输送机很容易实现自动化,由一个中心控制台操作。可以节省操作入员的费用。d气力输送机着火和爆炸的危险性小,因此又有安全的优点。e减少了对环境的污染。(2)缺点a动力消耗费较高;b使用受到限制。仅能用于输送比较干燥、没有磨琢性,有时还需是能自由流动的物料。管道、通风机及其他元件与物料接触极易被磨蚀及损坏。c输送距离受限制。气力输送系统只能用于比较短的输送距离。d物料特性的微小变化(像堆密度,颓粒大小分布、硬度、休止角、磨琢性、可能引起操作上的因难。,4总的考虑,决定采用气力输送
7、系统来代替其他设备输送粒状或粉状物料,要考虑投资、维修和运行费用、使用寿命、环境保护及其他不能直接评价的其他因素。投资费是第一位要考虑的因素,它表明一个新系统的价格高低,但这不是一个新的气力输送系统能否采用的唯一重要的准则。因为从整个运行期间可得到的净利也应一起考虑,还要比较在新输送系统最终运输物料的费用和在相同条件下用其他方法输送物料的费用之间总的差异,这将包括所需功率、维修费、操作入身安全等。对一些有潜在危险的物料要小心处理,不仅要保证操作者的安全,而巳要履行国家的有关法规。采用全封闭式的气力输送机,这虽然增加了系统的造价由于改善了工作条件,最终减少了与环境有关的操作者生病缺勤,因此也是值
8、得的。此外,影响考虑选择气力输送系统的因素还包括运输工艺,环境污染,方便性,现有设备,经济性因各种因素。,5被输送物料的性质,物料的性质能决定它能否被有效地输送,还能决定所需气力输送系统的类型及辅助设备的设计细则。物料经过输送管道及辅助设备必须没有堵塞、降级或窝析,而且必须能很容易地从输送气体中分离出来。,第二节、典型气力输送系统简介,1低压气力输送系统 在低压气力输送系统中散状固体物料通过输送气体的作用被送入输送管道,气体可以是正压或负压。一般,这种气力输送系统被列为“稀相。输送,被输送的散状固体物料颗粒悬浮在气体中,在输送管横截上物料粒子的分布实际是呈均匀的或者是不太均匀的状态。混合比(在
9、间一时间内所输送的散状固体物料质量与输送气体质量之比)对于稀相输送来说低干10,物料粒子之间的间距较大。为了保持物料颗粒在输送管内呈悬浮状态,就必须确保输送速度不能低于临界速度。对于大多数散状固体物料来说,临界速度大约为13l5ms。低压输送系统有三种主要类型,正压、负压(真空)及正负压混合系统。这些系统一般采用通风机或鼓风机作动力,气体压力在101.32kPa(760mmHg)以下。,(1)正压输送系统,简单的正压输送系统是气力输送系统的最基本形式。在该系统中空气(或气体)在进料口沿输送管道吹送散状固体物料,并将其输送到终点卸入集料仓(图15-1)。这种系统一般采用通风机或罗茨鼓风机吹入空气
10、或其他气体,最大气压为10132kPa。基本上空气是从鼓风机吹入输送管道,散状固体物料则是从贮斗或贮仓的底部加入输送管道,悬浮在管道的空气中沿输送管送至卸料点。卸料点通常是另一种的料斗或贮仓用于物料重力沉落使气固分离。这样带来两个基本问题,即如何使物料进入空气输送系统和如何在终点把物料从空气中分离出来。因此要用加料设备供应物料。有若干种管道供料机可以满足在该条件下将料斗中的物料加到输送管中像旋转加料机、螺旋加料机,文丘里管加料机。所有这些加料设备都能在一定的控制速度下加料,并且都能连续进行操作。在气力输送系统输送管卸料端从气流中分离物料通常是采用旋风分离器及袋式除尘器来完成。,一般,低压力的正
11、压系统的鼓风机设在物料入口处的前方,物料通过旋转加料机在设计的加料速度下送入。在物料卸料点对没有灰尘的物料可采用简单的旋风分离器从空气中分离出物料,但在空气的出口处要加防雨罩。如果采用大型贮仓或筒仓收集物料,可直接与管道相连,空气可经简单的带罩的开口排出。系统在正压的情况下,特别在输送有毒物料时,物料加入输送管线、除尘设备和接受物料贮斗上的出气管道都要采用特殊的联接,以防止泄漏到环境中。没有规律的加料会使管道内的气体压力产生波动,甚至会使输送管道完全堵塞。加料机设计得不好,供料斗流动受阻都会产生以上现象。除尘器或出风门堵塞有碍气体统动,将导致局部压力增加而泄漏或造成系统中物料流量变动。对于处理
12、有粉尘的物料,要求贮仓气体出口设置袋式除尘器,这种除尘器以周圈法兰的形式插座在接受物料或卸入物料的贮仓顶部,滤出的粉尘直接落入贮仓中。如果输送系统为间歇操作,这种除尘器可以是单室振打型。如果操作必须是连续的,可采用压缩空气脉冲清洗的袋式除尘器。正压输送系统的主要优点是它可具有若干个卸料点,这可采用带有交叉的输送管和采用如图15-3所示的转向阀来完成。但不适合于并联布置卸料,因为经过转向阀空气要漏损,这种漏损量相对于系统所需的总空气量来说是较高的。,图15-3 正压气力输送系统1-物料储仓或压缩机,2-供料器;3-鼓风机;4-输送管道;5转向阀;6-除尘器,图15-3所示为基本正压输送系统重要的
13、变化,气力输送系统的布置为封闭的环形。在该系统中可采用空气以外的其他气体作为输送介质,可以将气体的泄漏员限制到最小,还能避免对周围环境的污染,例如在输送有泰的物料时就要采用这种系统。有关封闭的环形系统的过滤问题要特别谨慎,因为要确保不符合要求的粉尘不会返回到气体鼓风机的吸入口。同时在惰性气体(例如氮气)输送物料时,要监视其氧气合量是重要的。经转向阀反固体物料卸料处漏损的气体要得到补充,封闭环形系统更为详细的情况将在后面介绍。,(2)负压输送系统(真空系统),负压输送气力输送系统主要用于从若干个物料来源中的任意一个取料并格物料输送到一个收集点(如图15-4)。这种系统十分适合于卸料系统和在加工装
14、置处理从几个料斗中配料并送入一个单独的加工线。,图15-4 负压气力输送系统消音器;2-风机;3-料仓;4-除尘器;5-卸料闸阀;6-转向阀;7-加料仓;8-闸阀;9-铁路漏斗车;10-船舱,图15-5 典型的封闭环形气力输送系统1-除尘器;2-气料分离器;3-加料阀;4-鼓风机;5-加料斗,2.机械式气力输送系统,机械式气力输送系统的原理是空气(或气体)和散状固体物料在特殊设计的机械加料机中混合,并由此而建立起正压气力输送系统。这种系统是在比较高的压力及较低的气固比条件下操作。加料机的出料口朝前类似上述的正压系统,其输送管径尺寸较小,因此所需除尘器的尺寸也相应较小。下面介绍两种最普通的机械式
15、气力输送系统。(1)吹扫式旋转供料器 吹扫式旋转供料器是用在中等压力系统的机械加料设备,它基本上是没有底部出料口的旋转叶片加料机,但在两测端板下方有空气入口和气固混合物的出口。压缩空气从外壳端极下方直接吹入挟带着固体物料进入输送管线(如图15-6)。由叶轮形成的料槽被加料斗落下的物料充满,随着叶轮旋转物料进入气流线上,空气把固体物料从料槽内吹入输送管线。这种系统只能用于像面粉与白土一类非磨琢性的物料。吹扫式旋转供料器气力输送系统的操作压力一般为140kPa。,图15-6 吹扫式旋转供料器,图15-7 螺旋供料器(a)螺旋输送泵主要部件;(b)螺旋输送泵断面图1-螺旋;2-传动轴,3-圆筒体;4
16、-止回阀;5-混合室;6-排料口;7-空气喷嘴,螺旋输送泵(螺旋式供料器),历史最悠久及最常用的机械式气力输送系统就是FuIIGf-K5nyon螺旋输送泵,该泵由Full9r公司设计和制造。其操作原理如下:被输送的散状固体物料由料斗进入带有高速旋转螺旋的筒体叭螺旋为变距螺旋从进口向出口逐渐减少。电动机通过弹性联轴器或三角皮带驱动螺旋。物料由推进式螺旋经筒体向前推进并按压缩,其密度在推进螺旋的贸片末消和单向阳(止回阀)阴面之间的间隙中进一步增大,从而形成克服输送管道压力的密封。因此螺旋有两个作用,其一是作为加料机,其二是克服输送系统反向压力的密封。物料进入混合室后即被由一系列空气喷咀射入的压缩空
17、气流态化,然后进入物料输送管道。一般来说,Fuller-K1nyon螺旋输送泵可以输送干的、磨碎的能自由流动的物料。物料的粒度至少要能100通过50目,75通过100目,60通过200日,45通过325目。输送系统要满足以下要求:比较短的输送距离,间歇的或轻的负载;螺旋泵的规格要选用较大能力的;适合输送细粉状及稍有磨琢性的物料。,Fulle r-Nnyon螺旋输送泵广泛用于输送普通水泥及磨碎的石灰石。例如由配料槽或贮仓将水泥的原料输送到燃烧炉(其能力可达375th以上),也可以较高能力(可高达540th)对货船或驳船装卸普通水泥。这种系统一般是在300KPa(3kgcm2)压力下操作纲制的标准
18、输送管道的尺寸可由76-355mm。流体的速度一股约为l0m/s。可用Fuller-K1nyon螺旋输送泵的典型物料如下:重晶石 铝钒土、澎润土、铜精砂、催化剂、高玲土、水泥、水泥原料、粘土、焦炭灰、滑石、碎大理石、沥青、氟石、粉煤灰、硅石粉、红土、石灰、石灰石、菱镁矿、磁铁矿、沉淀粉,3高压气力输送系统,高压气力输送系统采用“密相”及气体进入固体的系统概念,以便增加在高压下操作的料气比,这样散状固体物料就能在更大的浓度下输送,可使能耗下降。因此高压气力输送系统可用于较大距离的输送。在高压气力输送系统中输送速度要低于散状固体物料的悬浮速度。开始,物料颗粒沉于输送管道的底部,然后呈“密相”流动。
19、能够成功地呈密相输送的散状固体物料的范围有限,按这种方法最小输送速度一船可减小到稀相需要最小流速的一半。“密相”固体物料输送要用容积式供料器或流化床发送罐使密相固气混合物压入输送管道。发送罐是简单的高压密相气力输送系统必不可少的关键设备,有时把它又叫作“喷料幅”、“蛋形槽”、“仓式系”等,(1)发送罐,发送罐是一个空气密封容器,它可交替进行装料、充气(流态化),并由管道按一定量排出物料。缓冲料斗或贮料罐一般放在发送罐的上面,以利物料加入到幅中。图15-8给出采用单个发送罐的密相气力输送系统的基本形式。重要的是要知道这种系统固体流经管道不是连续的。随着发送罐的装料及徘空,输送管道是分批接受物料,
20、间断操作的。实际上发送罐本是一个压力容器,从其顶部加入物料,然后关闭加料阀和输送管道阀,给发送罐充气增压,在压缩空气气源不断的情况下打开徘料阀,物料开始输送。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于连续的固体物料流。图15-9给出了另一种单个发送罐的气力输送系统,其成功之处在于向罐内通入空气使物料流态化,并使流态化保持足够长的时间,使物料从罐内完全排出,这取决于发送罐最大容量。发送罐为一个带锥形底的压力容器,被输送的物料由加料阀C加入,由内排出的空气沿放空管道经阀B出,关闭阀B和C,打开阀A,物料即被卸至输送道。在该系统中所有进入发送罐的物料被由罐体顶部进入的高压气体的作用下
21、成为料柱被压入输送管道。气体的压力要克服管道中料挂的摩擦阻力,阻力的大小限制料柱的长度及每批进入发送罐的物料量。例如在直径为150mm的管内,典型料柱约15m长,料柱的容积约0.27m,对于具有堆积密度为1600/m3的散状固体物料来说约430。,图15-8 采用容积式供料器的高压气力输送系统1-排料口;2-受料仓;3-除尘器;4-输送管道;5-卸料阀;6-发送罐;7-空气压缩机;8-贮料仓,图15-9 底部排料的发送罐及其操作周期,图15-10 典型顶部排料的发送罐 1-气孔板;2-输送管;3-放空阀;4-料位开关;5-压力开关,需要说明的是常用的发送罐及输送管道的特性不能用于连续输送系统,
22、其操作程序图在图15-9给出。散状固体物料的流量完全取决于料柱的输送速度,特别是对较长的输送管道。料柱的输送速度一般是非常低的,通常约为3m/s。在卸料时料后面释放的高压气体排出时可引起严重的腐蚀。另一种形式的气力输送系统见图lo-8所示,这种系统采用图15-10所示的单发送罐。这种发送罐的原理是利用密封的容器依次执行加料、充气(即流体化)、排料、放空的顺序把散状固体物料通过管道输出。物料由料斗或贮仓加入发送罐,发送罐的大小、空气需要量、输送管道及辅助设备装设都取决于操作的要求及设备制造的规定。,(2)双发送罐连续操作系统,上述的单发送罐输送系统物料流经输送管道是不连续的,如果采用两个发送罐就
23、可大大改善其操作效能而成为高压连续气力输送系统。两个发送罐有两种组合方式,即申联及并联两种。a*两个发送罐的串联组合 申联组合的两个发送罐垂宜串接在贮料斗的下面(如图15-11所示)。该系统可采用一个压缩空气动力源来连续输送物料。上面的发送罐在输送压力和常压之间循环,这样就可以使下面的发送罐达到连续不断地将物料压送到输送管道中。阀的自动控制顺序是当下面的发送罐里散状固体物料降到预定的低料位队上面的发送罐放料,然后压力平衡管关闭,上面的发送罐再从贮料斗充入物料并充气增压。可以由发送罐压力平衡管或直接由空气总管供气。一旦两个罐的压力平衡,两个发送罐之间的连接阀打开,这样,下面的发送罐又重新充满物料
24、。一般来说,上面的发送罐作用就像一个传递压力及物料的容器,下面的发送罐是物料输出的容器。因l0-11所示串联系统的特征是下面的发送罐与输送管道之间没有压差。,图15-11 能连续操作的双发送罐的串联组合输送管,2-放空管;3-贮料斗;4-压力平衡管;5-上发发送罐;6-下发送罐,图15-12 能连续操作的双发送罐的并联组 1发送罐,2一输送管道,3加料斗,b两个发送罐的并联组合 图l0-12给出了两个发送罐并联组合的一种形式,在该系统中一个发送罐在卸压,装料并开始充气增压至工作压力,与此同时另一个发送罐则开始卸料。采用这种方法在总输送管上可以得到连续输送物料。双发送罐系统的特殊应用是将煤粉直接
25、注喷入锅炉及燃烧炉,因为煤粉常常需要克服一定压力才能被送入。直接注入煤盼的系统还要求煤粉必须是以非常稳定的流量输入,双发送罐气力输送系统能很成功地用于这种操作。,图15-13 脉冲式气力输送系统1一料仓,2一控制盘,2一加料斗4一发送罐,5一气刀,(3)旁通管式输送,内管式旁通管的特点是在输送管内装设一个小管,小管上以有规律的间距开有排气槽(见图15-14),如果被输送的散状固体物解有任何堵塞时,在这段料柱的后面的气流经旁通管向前运动到某处9嚣了气体压力高于料柱移动所需压力的状态,于是就在该处的夯通口梅料柱分割,形成长度较短的料柱加以输送。这样就渐渐地将堵塞清除干净。湍流式旁通管(见图15-1
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