干貨！氣力輸送性能和設(shè)備的選型要求經(jīng)驗總結(jié)

氣力輸送廣泛應(yīng)用于石化、電力、化工、醫(yī)藥、冶金、建材等行業(yè)中粉粒狀物料的輸送。由于該輸送系統(tǒng)具有布置靈活，所占空間小，可避開已有設(shè)備和建筑物等優(yōu)點，因此特別適合于廠區(qū)的改造和擴(kuò)建工程。目前，石化、化工行業(yè)大多采用了氣力輸送系統(tǒng)。錦工風(fēng)機(jī)已為大大小小的上萬多條各種粉體輸送生產(chǎn)線配套了羅茨鼓風(fēng)機(jī)， 錦工通過分析常用氣力輸送系統(tǒng)的性能特點和選型要求，指出了每種氣力輸送方法的差異和限制，并對氣力輸送的系統(tǒng)選擇、供料器選擇、羅茨鼓風(fēng)機(jī)選擇、經(jīng)濟(jì)性分析對系統(tǒng)選型影響和設(shè)計要點進(jìn)行了總結(jié)。

一、系統(tǒng)選擇

（1） 正壓或負(fù)壓系統(tǒng)

正壓系統(tǒng)是工業(yè)上最常用的，它適用于倉泵、旋轉(zhuǎn)供料器、文丘里和螺旋泵等絕大多數(shù)供料器。在管路系統(tǒng)中安裝兩路閥就能實現(xiàn)多點卸料和喂料。但多點喂料供料器過多，會造成大量空氣泄漏。特別是旋轉(zhuǎn)葉片供料器，其泄漏量最多可達(dá)空氣總供應(yīng)量的２０％。

負(fù)壓系統(tǒng)適宜于從多喂料點輸送物料到一個卸料點。它的優(yōu)點是通過供料器的空氣泄漏和壓力降都很小，因而旋轉(zhuǎn)葉片供料器能得到令人滿意的使用效果。

（2）正負(fù)壓混合輸送系統(tǒng)

混合系統(tǒng)結(jié)合了正、負(fù)壓系統(tǒng)各自的優(yōu)點，在該系統(tǒng)中，負(fù)壓部分把物料從多個喂料倉中吸走，而正壓部分把物料送入多個卸料倉。氣源靠一臺通風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)提供。

雙級混合系統(tǒng)比普通混合系統(tǒng)能更好地輸送物料。普通混合系統(tǒng)雖對許多車間內(nèi)部的短距離物料輸送較為理想，但由于系統(tǒng)壓力小，物料輸送量和輸送距離均受到限制。雙級混合系統(tǒng)利用中間倉把負(fù)壓和正壓系統(tǒng)分開，并把負(fù)壓和正壓系統(tǒng)所需氣源分成兩個獨立供氣裝置，這樣可以分別選擇最佳的真空泵和羅茨鼓風(fēng)機(jī)。由于存在二個獨立系統(tǒng)，故整個系統(tǒng)需要２臺料氣分離器。

二、供料器的選擇

（1）供料器的選用因素

供料器的選擇是系統(tǒng)設(shè)計中最重要因素。各類供料器對系統(tǒng)壓力均有最適宜的使用范圍。其中，倉式泵一般在高壓、間歇操作中使用；旋轉(zhuǎn)葉片供料器和雙翻板閥供料器可用于正壓和負(fù)壓輸送，但通常局限在中、低壓差范圍內(nèi)；螺旋泵在高壓下也能很好地工作，但實際使用中它們?nèi)员幌薅ㄔ谥械蛪悍秶鷥?nèi)；負(fù)壓吸嘴僅在負(fù)壓系統(tǒng)及混合系統(tǒng)中使用?？傊?，供料器的選用應(yīng)依據(jù)其額客壓力值、空氣泄漏量、壓力降和流量控制以及對具體物料適宜程度等綜合因素來決定。

①額定壓力值。由于多種多樣的管線壓力降和管道內(nèi)徑適用于某具體裝置，故應(yīng)考慮選擇一個具有較高額定壓力值的供料器來供給一個較小管徑的線路使用。對給定的管道內(nèi)徑，具有最大額定壓力值的供料器將產(chǎn)生最大輸送量。

②壓力降。通過供料器的壓力降應(yīng)盡可能小，以減少系統(tǒng)能耗。普通螺旋泵、M型富勒螺旋泵和倉式泵的壓力降分別約為：50KPa、21KPa和20KPa；文丘里式供料器的壓力降近似等于輸送管線壓力降；旋轉(zhuǎn)葉片供料器和雙翻板閥供料器的壓力降可忽略不計。

③流量控制。當(dāng)供料量須保持恒定時，應(yīng)優(yōu)選能定量地供料并滿足鎖風(fēng)要求的螺旋泵、鎖風(fēng)型旋轉(zhuǎn)葉片供料器和雙翻板閥供料器。文丘里式供料器不能提供空氣鎖風(fēng)并且需要計量裝置才能保持一個穩(wěn)定的供料量。倉式泵在卸料時需要通過調(diào)節(jié)料氣混合物的流化比例來實現(xiàn)流量控制。

（2）供料器選擇

供料器類型很多，如旋轉(zhuǎn)葉片供料器、螺旋泵、倉式泵、文互里式等等，其使用性能各不相同。要根據(jù)輸送物料不同，選擇合適的供料器。在使用應(yīng)考慮供料器的操作壓力范圍和對輸送量及輸送距離的限制。

三、風(fēng)機(jī)選擇

風(fēng)機(jī)的選擇主要取決于已知的空氣需要量和系統(tǒng)管路操作壓力，并加上空氣損失和任何所需的附加裕量以及安全系數(shù)，就可從滿足需要的幾類空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)中作出最佳選擇。大多數(shù)氣力輸送系統(tǒng)使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)，因為此類設(shè)備當(dāng)壓力變化時體積流量幾乎不變。

錦工在給石化行業(yè)客戶擬定方案的時候，通過分析模擬各類常用氣力輸送系統(tǒng)的性能、特點和適用范圍，較系統(tǒng)地提出了氣力輸送優(yōu)化設(shè)計的幾個要點。

（1）供氣壓力

羅茨鼓風(fēng)機(jī)排氣壓力等于輸送線路的壓降加上供料器、收塵器、閥等壓降之和，再乘以一個安全系數(shù)（約為1.1）；如果羅茨風(fēng)機(jī)和供料器之間管道較長(如超過５０ｍ)，還需加上傳遞壓損；在供氣線路中調(diào)節(jié)空氣量裝置如節(jié)流噴嘴等的壓損也必須考慮進(jìn)去。

（2）體積流量

如果空氣的質(zhì)量流量 ma(ｋｇ／ｓ)已確定，那么可用近似方法求得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量Ｖ0(ｍ3／ｓ) ，見式(１)。Ｖ0＝０．８１６ｍａ (１)

體積流量也可通過輸送空氣初始速度來表達(dá)。首先依據(jù)輸送參數(shù)(由理想氣體定律產(chǎn)生)可計算輸送空氣初始速度；然后根據(jù)式(２)可求得Ｖ0值，見式(４)。

ｖ＝４ｐ0ＶｏＴ／πd 2 p t 0 (２)

式中：ｖ–輸送空氣初始速度ｍ／ｓ；

ｐ0–標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，１０１．３ｋＰａ(絕對)；

Ｔ–輸送空氣溫度，Ｋ；

ｄ–管道內(nèi)徑，ｍ；

ｐ–管道起始端空氣壓力，ｋＰａ；

Ｔ0–標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度，２８８Ｋ。

由式(２)得到(３)： Ｖ0＝πd 2 p t 0ｖ／４ｐ0Ｔ (３)

將ｐ0和Ｔ0值代入(３)得： Ｖ0＝２．２３ｄ２ｐｖ／Ｔ (４)

需要說明的是Ｖ′Ｏ值是在管道內(nèi)輸送物料所需空氣的體積流量，而所選羅茨鼓風(fēng)機(jī)排氣量必須考慮供料器和管道閥門等的泄漏量。對正壓系統(tǒng)來說，旋轉(zhuǎn)葉片供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的１５％～２０％，而雙翻板閥供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的１０％。

（3）壓力適用范圍

正壓系統(tǒng)中各類羅茨鼓風(fēng)機(jī)的壓力適用范圍對低壓系統(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。這類風(fēng)機(jī)常用于稀相輸送，作為文丘里式和旋轉(zhuǎn)葉片供料器的供氣源，系統(tǒng)中可以采用薄壁管道。

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

當(dāng)排氣壓力大于100KPa時，往復(fù)式和螺桿式空壓機(jī)都可以滿足氣力輸送系統(tǒng)中所需最高壓力。單級回轉(zhuǎn)滑片式空壓機(jī)的工作壓力可達(dá)到400KPa (表壓)。

真空泵設(shè)備選用比較少。對負(fù)壓系統(tǒng)，如真空不是太大，建議使用離心式通風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)；對于較高真空，則可采用水環(huán)或液環(huán)式真空泵。

四、經(jīng)濟(jì)性分析

當(dāng)幾種氣力輸送方式都適合于一種情形的時候，我們建議選擇最經(jīng)濟(jì)的那種。我們主要以倉式泵的實測數(shù)據(jù)為例，證實通過選擇最佳罐尺寸和最佳操作壓力可大大降低能耗和操作費用。

（1）投資費用

總的來說，高壓密相輸送中風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)和供料器的價格比較昂貴；低壓稀相輸送系統(tǒng)中管道和收塵器的費用較貴。當(dāng)輸送距離小于５０ｍ，使用稀相系統(tǒng)的投資費用低；超過50ｍ，密相系統(tǒng)的投資費用較低。對性物料的輸送，用能周期性更換的零件如彎管等代替昂貴的耐磨合金零件可降低投資費用。

（2）操作費用

主要動力費用產(chǎn)生于羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其次是旋轉(zhuǎn)葉片供料器和螺旋泵及除塵器，其它設(shè)備的動力消耗相對于羅茨鼓風(fēng)機(jī)來說是很小的。

集中氣源的使用可減少系統(tǒng)投資費用，但其操作費用比單獨供氣要高出許多。如工廠集中氣源壓力為(600-700)KPa，而氣力輸送系統(tǒng)所需壓力僅為100KPa，則使用集中供氣費用要比單獨供氣高出一倍左右。如果系統(tǒng)采用集中供氣，高壓空氣將主要用于倉式泵和分級管道。

密相系統(tǒng)的操作費用相對要低一些。當(dāng)輸送距離為50ｍ時，稀相輸送操作費用是密相輸送的５倍以上(具體情況視倉式泵使用情況)；隨著輸送距離的增加，這種差異會隨著減小。操作費用主要來自電機(jī)的功率消耗，可用如下式子進(jìn)行粗略估算。

Ｐ＝１６５ｍａ１ｎ(ｐ１／ｐ２) 或 Ｐ＝２０２ＶＯ１ｎ(ｐ１／ｐ２)

式中：Ｐ–電機(jī)消耗功率，ｋＷ ；

ｐ１–空氣進(jìn)氣壓力，ｋＰａ(絕對) ；

ｐ２–空氣排氣壓力，ｋＰａ(絕對) ；

電機(jī)消耗功率乘以單位電價即為每小時操作費用。

錦工風(fēng)機(jī)已為大大小小的上萬多條各種粉體輸送生產(chǎn)線配套了羅茨鼓風(fēng)機(jī)，錦工風(fēng)機(jī)的員工們就親身見證了這些企業(yè)的成長，上述經(jīng)驗為我司根據(jù)客戶實際應(yīng)用現(xiàn)場進(jìn)行的分析與總結(jié)，僅供參考，實際應(yīng)用中，大家還需結(jié)合自身的物料、廠房的結(jié)構(gòu)、實際預(yù)算等多種因素進(jìn)行綜合考慮。

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