在管道中利用氣體作介質輸送散狀物料的輸送機。氣力輸送技術出現於19世紀,最初用於輸送郵件、木屑和從船艙中卸出穀物。隨著近代工業的發展,氣力輸送裝置的應用範圍逐步擴大到輸送多種粉粒狀物料。有的氣力輸送裝置的輸送能力已達到數百噸每小時,輸送距離達到數千米。氣力輸送裝置有固定式的也有移動式的。配備瞭氣力輸送裝置的船舶、鐵路車輛和汽車等可專用於輸送粉狀物料。

  基本原理 輸送管道兩端的的氣體壓力差使管道中的氣體流動,當氣流的速度達到一定值時,管道中的物料即在氣流的動力作用下被送走。管道中物料的流動狀態隨氣流速度、物料特性和氣流中所含物料量的不同而變化。氣流速度越大,物料在管道中就越接近於均勻分佈的懸浮狀態(圖1a)。氣流速度漸次減小時,在水平管道中的物料逐漸沉降,靠近管底處的物料量增加,一部分物料甚至堆積在管底邊滑動邊前進(圖1b)。當氣流速度小於一定值而物料又較多時,在水平管道中的物料堆積層將局部增厚,直至堵塞不動(圖1c);垂直管道中的物料則沉降下來。隨著對堵塞前臨界狀態的深入研究,人們發現也可直接利用氣體的壓力來推動物料。堵塞的料流越長,推動物料所需要的壓力越大。因此,必須使堵塞的物料成為一段段短的料栓,由前後氣體的壓力差來推動它們在管道中前進(圖1d)。混有物料顆粒的氣流屬於雙相流。同一時間內輸送的物料量與輸送所需要的空氣量的比稱為料氣比。比值高的通稱“密相”,低的通稱“稀相”。

  分類 氣力輸送裝置通常根據在管道中形成氣流的方法分為吸送式、壓送式和混合式3種。此外,還有容器式管道輸送裝置、栓流式氣力輸送裝置和空氣槽等。

  吸送式氣力輸送裝置 利用裝在輸送系統末端的風機或真空泵抽吸空氣,在輸料管中形成負壓氣流。物料從吸嘴被吸入輸料管,與空氣形成雙相流被送至分離器內,物料借重力或離心力從氣流中分離卸出。空氣過濾後經風機逸入大氣(圖2)。這種系統供料方式簡單,適合於由一處或數處取料向另一處集中卸料的短距離輸送。吸嘴有移動式和固定式兩種。移動式吸嘴通過軟管與輸料管相聯,大多用於車、船散狀物料的卸載。固定式吸嘴大多用於工廠內部,還可再配置葉輪給料機(見給料機)以均勻給料。

  壓送式氣力輸送裝置 利用裝在輸送系統起點的風機或空氣壓縮機將正壓空氣通入供料器處與物料混合,形成雙相流經輸料管送到分離器或儲倉內。物料分離卸出,空氣經過濾後逸入大氣(圖3)。這種系統適合於從一處取料向數處卸料。壓送式氣力輸送裝置可采用不同的供料器。①噴嘴式供料器:壓縮空氣經噴嘴產生高速氣流,將物料吸入供料器,並隨氣流進入輸料管(圖4a)。這種供料器的空氣消耗量大,輸送能力與輸送距離均有限。②葉輪式供料器:它的原理與葉輪給料機相同(圖4b)。葉輪的下部為輸料管,或在輸料管中裝有噴嘴。通常用在輸料管內和供料處的壓力差小於0.06兆帕的系統中輸送磨琢性小的粉粒料。③螺旋式供料器:結構類似螺旋給料機(圖4c)。它利用螺距逐漸減小的螺旋葉片將物料壓實,有時可在螺旋槽的出口處裝一個重錘活門,下部是裝有噴嘴的混合室,靠噴嘴噴出的氣流將物料送入混合室。螺旋式供料器又稱螺旋泵,通常采用的空氣壓力達0.3兆帕。它的能量消耗較大,工作部件容易磨損,僅適合輸送粉料。④容積式供料器:將壓縮空氣通入裝有物料的罐內(圖4d),空氣與物料混合後由罐的底部或頂部進入輸料管進行輸送,又稱充氣罐或倉室泵。通常采用的空氣壓力高達0.7兆帕。但是單罐僅能間歇式工作,如欲實現連續輸送,須將兩罐並聯或串聯使用。有時還可在不同區段對輸料管給予補氣。輸送距離可達2公裡。

  混合式氣力輸送裝置 由吸送式和壓送式組合而成,共用的風機置於其間。它具有兩者的特點,可在數處取料和數處卸料(圖5)。

  栓流式氣力輸送裝置 直接利用氣體壓力來輸送物料的一種氣力輸送裝置,其結構與應用容積式供料器的壓送裝置相似。常見的形成栓流的方法有兩種。一種是在輸送物料的同時,沿輸料管每隔一定距離另有一路壓縮空氣通入輸料管,把物料分隔成栓狀,通稱旁通管式。另一種是在充氣罐的出料口處按一定的時間間隔通入壓縮空氣,依次將來料切割成一連串為氣流相隔的短料栓進行壓送,通稱脈沖式。這兩種方法均能獲得較低的物料速度(數米每秒)和較高的料氣比,從而減少能量消耗、物料破碎和管道磨損。

  空氣槽 一個斷面為方形的向下傾斜4°~8°的傾槽。內腔用一層多孔板隔開。低壓空氣從下部通入槽內,經多孔板滲入上部粉料層中,使物料顆粒產生運動而流態化,呈現類似液體的特性。物料依靠本身的重力向下流動。可從槽的一端進料,多點卸料。它的特點是沒有運動部件、結構簡單、能耗少,但隻能短距離直線輸送可以流態化的粉料。

  特點 氣力輸送裝置的優點是:①設備費用較低;②占用地面和空間少;③輸送線路靈活;④不污染環境和物料;⑤便於實現自動化;⑥在輸送的同時還能完成幹燥、加熱、冷卻和混合等工藝操作;⑦對化學上不穩定的物料可采用惰性氣體進行安全輸送,也適於輸送具有放射性的物料。主要缺點是:①能量消耗大;②不宜輸送粒度大的和含水量高的物料;③如輸送時氣流速度高,則物料易破碎,管道易磨損。

參考書目

 上滝具貞著,阮少明等譯:《粉粒體的空氣輸送》,電力工業出版社,北京,1982。(上滝具貞《粉粒體の空気輸送》,新版,日刊工業新聞社,東京,1974。)

 H.A.Stoess,Pneumatic Conveying,Wiley-Inter-science,New York,1970.