【壓縮機(jī)網(wǎng)】一．氣力輸送定義

　　氣力輸送又稱氣流輸送，利用氣流的能量，在密閉管道內(nèi)沿氣流方向輸送顆粒狀物料，是流態(tài)化技術(shù)的一種具體應(yīng)用。氣力輸送裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可做水平、垂直或傾斜方向的輸送，在輸送過(guò)程中還可同時(shí)進(jìn)行物料的加熱、冷卻、干燥和氣流分級(jí)等物理操作或某些化學(xué)操作。氣力輸送是以壓縮氣源為輸送動(dòng)力，將粉狀物料在密閉容器中從一端輸送到另外一端的過(guò)程。氣力輸送所應(yīng)用的行業(yè)非常廣泛，如電廠的煤粉、粉煤灰和爐底渣，化工行業(yè)的化工原料，建筑行業(yè)的水泥和石灰，食品醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)的各種粉料或顆粒物料等。

　　在水平管道中進(jìn)行稀相輸送時(shí)，氣速應(yīng)較高，使顆粒分散懸浮于氣流中。氣速減小到某一臨界值時(shí)，顆粒將開(kāi)始在管壁下部沉積，此臨界氣速稱為沉積速度。這是稀相水平輸送時(shí)氣速的下限，操作氣速低于此值時(shí)，管內(nèi)出現(xiàn)沉積層，流道截面減少，在沉積層上方氣流仍按沉積速度運(yùn)行。

　　在垂直管道中作向上氣力輸送，氣速較高時(shí)顆粒分散懸浮于氣流中。在顆粒輸送量恒定時(shí)，降低氣速，管道中固體含量隨之增高。當(dāng)氣速降低到某一臨界值時(shí)，氣流已不能使密集的顆粒均勻分散，顆粒匯合成柱塞狀，出現(xiàn)騰涌現(xiàn)象，壓力降急劇升高。此臨界速度稱噎塞速度，這是稀相垂直向上輸送時(shí)氣速的下限。對(duì)于粒徑均勻的顆粒，沉積速度與噎塞速度大致相等。

　　氣力輸送設(shè)備由四大部分組成：1：氣源部分 2：料封泵 3：落灰斗及落灰管 4：輸灰管道。其中料封泵及落灰斗生產(chǎn)廠負(fù)責(zé)，其余部分由用戶自配。料封泵由進(jìn)氣部分、擴(kuò)散混合室、出料部分組成。進(jìn)氣部分由進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥、活動(dòng)風(fēng)管、調(diào)整機(jī)構(gòu)、噴嘴等組成。擴(kuò)散混合室由泵體、氣化裝置、上部落灰斗組成，出料部分由擴(kuò)壓器（漸縮管、漸擴(kuò)管）出灰短節(jié)組成。

　　氣力輸送設(shè)備工作原理：由氣源來(lái)的低壓空氣，經(jīng)調(diào)節(jié)閥（或減壓閥）蝶式止回閥、活動(dòng)風(fēng)管、噴嘴進(jìn)入泵體擴(kuò)散室內(nèi)，當(dāng)粉狀或顆粒狀物料由落料斗落下進(jìn)入噴嘴與擴(kuò)壓器之間的高速氣流區(qū)時(shí)，即被吹散。加之底部氣化裝置的氣化作用，使物料氣化而成懸浮狀態(tài)，隨后即被高速氣流送入擴(kuò)壓器的漸縮管內(nèi)，流經(jīng)喉部擴(kuò)散管，進(jìn)入輸送管路，送至所要求的卸料點(diǎn)，即完成送料過(guò)程。

　　氣力輸送與機(jī)械輸送相比，此法能量消耗較大，顆粒易受破損，設(shè)備也易受磨蝕。含水量多、有粘附性或在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生靜電的物料，不宜于進(jìn)行氣力輸送。氣力輸送的主要特點(diǎn)是輸送量大，輸送距離長(zhǎng)，輸送速度較高；能在一處裝料，然后在多處卸料。根據(jù)顆粒在輸送管道中的密集程度，氣力輸送分為：①稀相輸送：固體含量低于1-10kg/m3，操作氣速較高（約18～30m/s），輸送距離基本上在300m以內(nèi)。現(xiàn)成熟設(shè)備料封泵來(lái)說(shuō)，輸送操作簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，輸送壓力低，無(wú)維修、免維護(hù)。②密相輸送：固體含量10-30kg/m3或固氣比大于25的輸送過(guò)程。操作氣速較低，用較高的氣壓壓送。現(xiàn)成熟設(shè)備倉(cāng)泵，輸送距離達(dá)到500m以上，適合較遠(yuǎn)距離輸送，但此設(shè)備閥門(mén)較多，氣動(dòng)、電動(dòng)設(shè)備多。輸送壓力高，所有管道需用耐磨材料。間歇充氣罐式密相輸送是將顆粒分批加入壓力罐，然后通氣吹松，待罐內(nèi)達(dá)一定壓力后，打開(kāi)放料閥，將顆粒物料吹入輸送管中輸送。脈沖式輸送是將一股壓縮空氣通入下罐，將物料吹松；另一股頻率為20～40min-1脈沖壓縮空氣流吹入輸料管入口，在管道內(nèi)形成交替排列的小段料柱和小段氣柱，借空氣壓力推動(dòng)前進(jìn)。③負(fù)壓輸送：管道內(nèi)壓力低于大氣壓，自吸進(jìn)料，但須在負(fù)壓下卸料，能夠輸送的距離較短；優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備投資、負(fù)荷較小。缺點(diǎn)：運(yùn)行流速高，管道磨損嚴(yán)重，磨損出現(xiàn)漏洞無(wú)法察覺(jué)。

　　二．氣力輸送方式

　　氣力輸送按工作原理大致可分為吸送式與壓送式兩種類(lèi)型。吸送式氣力輸送，是將大氣與物料一起吸入管道內(nèi)，用低氣壓力的氣流進(jìn)行輸送，因而又稱為負(fù)壓或真空吸送。壓送式氣力輸送，是用高于大氣壓力的壓縮空氣推動(dòng)物料進(jìn)行輸送的。此外還有在系統(tǒng)中既有吸送又有壓送的混合系統(tǒng)、封閉循環(huán)系統(tǒng)（空氣作閉路循環(huán)，物料可全部回收）和脈沖氣力輸送系統(tǒng)。

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　　吸送式氣力輸送是氣力輸送輸送方式的一種，通常選用水環(huán)式真空泵和羅茨真空泵作為氣源機(jī)械，氣力輸送上料機(jī)采用的是負(fù)壓將粉體或顆粒狀的產(chǎn)品原料吸附過(guò)來(lái)，相對(duì)正壓氣力輸送技術(shù)而言，負(fù)壓可以有效減少生產(chǎn)過(guò)程中揚(yáng)起的粉塵，多運(yùn)用于食品、制藥以及一些化工行業(yè)。相對(duì)于螺旋提升上料機(jī)而言，在同樣輸送量的情況下，負(fù)壓吸送式氣力輸送上料機(jī)可降低能耗20%-30%左右，完全符合當(dāng)下高效節(jié)能的生產(chǎn)要求。

　　吸送式氣力輸送設(shè)備，易清洗、占地少、 節(jié)約生產(chǎn)成本。氣力輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在清洗方面相對(duì)其它一些需要將機(jī)械結(jié)構(gòu)全部拆開(kāi)清洗而言，氣力輸送設(shè)備僅需要清洗軟管式的輸送管道以及料斗的內(nèi)壁即可，這就使得在設(shè)備清洗方面節(jié)約了很大成本，并且氣力輸送設(shè)備占地較小，這也符合食品生產(chǎn)企業(yè)要求設(shè)備占地小的要求，有效節(jié)約廠房面積。另外，不需要人工全程操作的特性也使得吸送式氣力輸送設(shè)備具有節(jié)約人工成本的優(yōu)勢(shì)，在人工成本上漲的當(dāng)下這點(diǎn)受到眾多生產(chǎn)廠商的歡迎。

　　吸送式氣力輸送特點(diǎn)：

　　1、適用于從多處向一處集中輸送。供料點(diǎn)可以是一個(gè)或幾個(gè)，料管可以裝一根或多根支管。不但可以將多處供料點(diǎn)的物料依次輸送卸料點(diǎn)，而且也可以同時(shí)將多處供料點(diǎn)的物料輸送至卸料點(diǎn)。

　　2、在負(fù)壓作用下，物料很容易被吸入，因此喉管處的供料簡(jiǎn)單。料斗可以敞開(kāi)，能連續(xù)地供料和輸送。

　　3、物料在負(fù)壓下輸送，水分易于蒸發(fā)，因此對(duì)水分較高的物料，比壓送式易于輸送；對(duì)加熱狀態(tài)下供給的物料 ，經(jīng)輸送可起到冷卻作用。

　　4、部件要保持密封，因而分離器、除塵器、鎖風(fēng)器等部件的構(gòu)造比較復(fù)雜。

　　5、風(fēng)機(jī)設(shè)在系統(tǒng)末端，要求空氣凈化程度高。

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　　壓送式氣力輸送裝置（正壓的），在管道中由于壓縮空氣的作用，使物料在管道中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；在壓送式氣力輸送系統(tǒng)中，氣源機(jī)械主要選用空氣壓縮機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)兩種，由于是用排氣進(jìn)行輸送，故對(duì)壓氣機(jī)械本身不會(huì)產(chǎn)生特殊的維修保養(yǎng)問(wèn)題?？筛鶕?jù)各制造廠的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)按照對(duì)通用機(jī)械的要求進(jìn)行維修與保養(yǎng)即可。

　　壓送式氣力輸送特點(diǎn)：

　　1、適用于從一處向幾處進(jìn)行分散輸送。即供料點(diǎn)是一個(gè)，而卸料點(diǎn)可以是一個(gè)也可以是幾個(gè)。

　　2、與吸送式相比，濃度與輸送距離可大為增加。

　　3、在正壓情況下，物料易從排料口卸出，因而分離器、除塵器的構(gòu)造簡(jiǎn)單，一般不需要鎖風(fēng)器。

　　4、鼓風(fēng)機(jī)或空氣壓縮機(jī)在系統(tǒng)首端，對(duì)空氣凈化程度要求低。

　　5、在正壓作用下，物料不易進(jìn)入輸送管，因此供料裝置構(gòu)造比較復(fù)雜。

　　三.氣力輸送系統(tǒng)氣源設(shè)備選擇

　　氣力輸送系統(tǒng)由氣源機(jī)械、供料裝置，輸送管道和分離過(guò)濾設(shè)備四大部分組成。氣源機(jī)械是一切氣力輸送系統(tǒng)的心臟。在氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，正確選擇氣源機(jī)械是最重要的決定之一，而且氣源機(jī)械又常常是最大的單元基建投資項(xiàng)目。在選擇時(shí)，主要考慮的是氣源的額定輸出能力。額定輸出能力以同要求供氣壓力相等的排氣壓力和氣體體積流量來(lái)表示，而后者在大多數(shù)情況下是以“自由空氣狀態(tài)”來(lái)表達(dá)的。

　　氣力輸送系統(tǒng)所用的氣源機(jī)械，其范圍從通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)到壓縮機(jī)，包括負(fù)壓的液環(huán)真空泵等。壓縮機(jī)主要為容積式，通常有往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)，滑片式壓縮機(jī)等，至于多級(jí)離心式壓縮機(jī)，則應(yīng)用較少。

　　氣源機(jī)械選擇原則：氣力輸送的目的是將規(guī)定質(zhì)量流量的物料按輸送要求的距離送到目的地。物料質(zhì)量流量等于物料氣與空氣質(zhì)量流量的乘積，而空氣質(zhì)量流量則與輸送氣速和管徑成比例關(guān)系，這三項(xiàng)參數(shù)對(duì)氣源機(jī)械的額定輸出能力有影響。將氣源機(jī)械額定輸出能力與物料質(zhì)量流量聯(lián)結(jié)起來(lái)的各參數(shù)之間的關(guān)系，輸送氣速影響到供氣壓力和氣體體積流量，因而是氣力輸送中最重要的變數(shù)之一，故對(duì)其要精確控制。各類(lèi)型氣源機(jī)械的使用范圍有相當(dāng)大的重疊，特別是往復(fù)式壓縮機(jī)可以在很寬的范圍內(nèi)使用，其機(jī)型幾乎滿足任何運(yùn)轉(zhuǎn)條件，而透平壓縮機(jī)適用于大風(fēng)量，故在氣力輸送中很少使用。

　　選擇氣源機(jī)械時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

　　1.并非所有的氣源機(jī)械都適用于氣力輸送系統(tǒng)；對(duì)于短距離稀相氣力輸送系統(tǒng)，選用通風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)足以滿足要求，但對(duì)于密相輸送或稀相長(zhǎng)距離輸送，選用往復(fù)式或螺桿式壓縮機(jī)。

　　2.并非所有的氣源機(jī)械都產(chǎn)生同樣的效果；排氣壓力和空氣體積流量是兩項(xiàng)影響氣源機(jī)械所需動(dòng)力的主要因素；有的用做抽氣機(jī)比壓縮機(jī)好，反之亦然，因而對(duì)真空和正壓輸送必須做出正確的選擇。

　　3.必須考慮附加的冷卻和過(guò)濾裝置。

　　4.利用工廠的總氣源供氣作氣力輸送系統(tǒng)用，當(dāng)然可以降低基建投資費(fèi)用，但還要仔細(xì)考慮系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，主要是能耗費(fèi)用。

　　（一）空氣動(dòng)力式氣源機(jī)械

　　這類(lèi)氣源機(jī)械主要指的是透平壓縮機(jī)類(lèi)型，包括軸流通風(fēng)機(jī)，離心風(fēng)機(jī)，單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)。這類(lèi)風(fēng)機(jī)主要用于稀相短距離氣力輸送系統(tǒng)，正壓氣力輸送系統(tǒng)中各類(lèi)空壓機(jī)（風(fēng)機(jī)）的壓力適用范圍對(duì)低壓系統(tǒng)（約10kPa），軸流式或離心式風(fēng)機(jī)都是適宜的，具體選擇取決于系統(tǒng)負(fù)荷和需要的操作壓力特性。作為文丘里式和旋轉(zhuǎn)葉片供料器的供氣源，系統(tǒng)中使用薄壁管道。 因其能在低壓力下提供較大的空氣體積流量，既可用于正壓，也可用于負(fù)壓以及吸——壓組合系統(tǒng)。對(duì)于輕的或蓬松的非磨削性物料，可以通過(guò)風(fēng)機(jī)本身來(lái)輸送物料，而對(duì)容積式氣源機(jī)械來(lái)說(shuō)，則是不可能的。當(dāng)以負(fù)壓輸送廢料和纖維狀料，如稻草、紙、塑料薄膜等的切邊時(shí)，會(huì)將風(fēng)機(jī)葉輪的葉片磨出刃邊，將通過(guò)風(fēng)機(jī)的物料切碎而輸送。這類(lèi)風(fēng)機(jī)的空氣體積流量與輸送管道的壓降極其有關(guān)，例如通風(fēng)機(jī)在高運(yùn)轉(zhuǎn)壓力下，壓降上升，流量下降，會(huì)使物料粒子從懸浮流中沉降下來(lái)，導(dǎo)致管道出現(xiàn)堵塞。

　　多級(jí)整體齒輪傳動(dòng)離心式壓縮機(jī)或者高速單級(jí)齒輪增速壓縮機(jī)因能提供很大的空氣體積流量和高排氣壓力，在氣力輸送系統(tǒng)中很少得到應(yīng)用，目前只有兩級(jí)離心壓縮機(jī)用于粉煤灰的稀相長(zhǎng)距離輸送。這種壓縮機(jī)的特征是整體齒輪傳動(dòng)，主軸裝有一個(gè)大齒輪，驅(qū)動(dòng)1-4個(gè)小齒輪。每一根小齒輪帶動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立葉輪，每級(jí)之后的內(nèi)冷卻能帶來(lái)較高的、已接近往復(fù)壓縮機(jī)的效率。

　　（二）容積式氣源機(jī)械

　　容積式壓縮機(jī)陡峭的等速運(yùn)轉(zhuǎn)特性為大負(fù)荷氣力輸送系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在大多數(shù)容積式壓縮機(jī)中，旋轉(zhuǎn)件之間保持著很小的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙，不像離心式通風(fēng)機(jī)那樣通過(guò)物料，甚至連粉塵的進(jìn)入也必須防止，更要防止磨削性物料進(jìn)入。

　　1.羅茨式鼓風(fēng)機(jī)

　　當(dāng)排氣壓力小于100kPa時(shí)，廣泛使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。該類(lèi)型具有寬廣的體積流量范圍并能提供無(wú)油空氣。此外，它有恒定的速度曲線，當(dāng)傳遞壓力增加時(shí)，體積流量?jī)H輕微減少，從而保證了物料在一定壓力下的懸浮流動(dòng)狀態(tài)。

　　羅茨式鼓風(fēng)機(jī)廣泛用于氣力輸送系統(tǒng)，其排氣壓力不超過(guò)100kPa，最大排氣量達(dá)到近600m3/min。它是稀相氣力輸送系統(tǒng)最常用的氣源機(jī)械，與常規(guī)島低壓旋轉(zhuǎn)閥組成配合，在氣力輸送系統(tǒng)中使用。

　　這種鼓風(fēng)機(jī)有雙轉(zhuǎn)子的，也有三葉轉(zhuǎn)子的，裝在一個(gè)殼體內(nèi)做相對(duì)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)空氣被吸到轉(zhuǎn)子與殼壁之間的空間內(nèi)，被封閉并且無(wú)壓縮地移到排氣口，當(dāng)排氣管中有壓力的空氣倒流與它相遇后才產(chǎn)生壓縮。由于這種沖擊壓縮使它的熱效率相對(duì)低，僅用于低壓系統(tǒng)。這種氣源機(jī)械可用作真空泵或抽氣機(jī)。

　　當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)無(wú)油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，最大壓縮比通常為2：1，這就意味著如用于壓氣，最大排氣壓力約103kPa（表壓）。用于抽氣，最大真空度約為48kPa，如同時(shí)做吸--壓兩用，這些壓力要低得多。

　　由于齒輪控制轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置并保持很小但固定的間隙，故設(shè)備無(wú)需潤(rùn)滑運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然潤(rùn)滑可以提高羅茨鼓風(fēng)機(jī)的性能，但氣力輸送通常要求無(wú)油空氣作為輸送介質(zhì)，為保證壓縮空氣無(wú)油，因而采用通氣氣隙來(lái)密封雙軸。由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的空氣壓縮是絕熱過(guò)程，當(dāng)干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高的排氣溫度決定了壓縮比的極限。

　　2.滑片式壓縮機(jī)

　　滑片式壓縮機(jī)特別適用于中壓和高壓氣力輸送系統(tǒng)，與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相比，這種機(jī)械可以在較高壓力下產(chǎn)生較平穩(wěn)的氣流。當(dāng)用于真空輸送時(shí)，作為抽氣機(jī)同樣運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

　　滑片式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理，其轉(zhuǎn)子在氣缸中偏心位置設(shè)置，壓縮發(fā)生在氣缸內(nèi)部，故空氣沒(méi)有明顯的脈動(dòng)而排出。由于滑片通過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)與缸體接觸，空氣被壓縮，導(dǎo)致氣缸內(nèi)溫度升高，故必須加以冷卻，要通過(guò)冷卻油噴入氣缸來(lái)冷卻。

　　滑片式壓縮機(jī)在最大表壓約400kPa下，排氣量可達(dá)85m3/min。

　　3.螺桿式壓縮機(jī)

　　螺桿式壓縮機(jī)是目前市場(chǎng)上的主流，也是氣力輸送系統(tǒng)氣源機(jī)械的主要設(shè)備，其工作原理這里不在多做介紹。

　　螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用在氣力輸送系統(tǒng)上比較典型的案例是使用在水泥分配站吸--壓輸送裝置中與真空泵合用，可達(dá)85%的真空度，如此高的真空度僅需較少的空氣來(lái)輸送水泥，因而可節(jié)能并使過(guò)濾器減小。作為壓縮機(jī)使用，可以使用熱空氣直接輸送水泥，因而也能節(jié)能。當(dāng)螺桿壓縮機(jī)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可獲得最大能量效率，當(dāng)然在空轉(zhuǎn)時(shí)仍需要消耗一定的能量。

　　4.液環(huán)真空泵

　　采用羅茨式壓縮機(jī)作為抽氣機(jī)使用，壓力一般能連續(xù)穩(wěn)定在-53kPa，如需要較高的真空度，則通常采用液環(huán)真空泵。其排氣能力為2-140m3/min。液環(huán)真空泵的轉(zhuǎn)子與殼體偏心。當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)，液體向外拋出成為與殼體同心的液環(huán)，轉(zhuǎn)子葉片與液環(huán)之間的空間大小在改變，于是吸進(jìn)該空間的空氣被壓縮再經(jīng)出口排出。液環(huán)還用于冷卻和沖掉空氣中的塵埃。

　　在氣力輸送系統(tǒng)中，以往較多采用液環(huán)真空泵作為氣力吸送粉料的氣源機(jī)械。隨著現(xiàn)在對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格，液環(huán)真空泵排出的含塵廢水必須要經(jīng)過(guò)水處理設(shè)施加以凈化處理，會(huì)增加相關(guān)費(fèi)用，使其使用范圍受限。

　　5.往復(fù)式壓縮機(jī)

　　往復(fù)式壓縮機(jī)廣泛用于氣力輸送系統(tǒng)提供壓縮空氣。在所有氣源機(jī)械中，它可能具有最好的熱效率，適用于從中壓到高壓范圍內(nèi)幾乎任何的氣力輸送系統(tǒng)。介紹文章較多，對(duì)其結(jié)構(gòu)和原理這里不多做介紹。

　　當(dāng)在氣力輸送系統(tǒng)中要求輸送的物料不得被油污染時(shí)，可采用碳填充聚四氟乙烯制造的活塞環(huán)，取消潤(rùn)滑油和附加的油分離裝置。

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