气力输送装置

定义

气力输送装置是在管道内利用气体作为承载介质，把物料从一处输送到另一处的输送装置。它也称气流输送装置，其原理属于流态化技术的一种具体应用，主要是沿气流方向在密闭管道中输送颗粒状物料。^[1][2]

在实际工程中，气力输送装置通常由气源设备、供料装置、输送管道和分离设备等部分组合而成。以一项物料输送系统的设计为例，其结构包括仓式气力输送泵、螺旋输送装置、罗茨风机、储气罐和空压机等，气源设备提供高压气体，物料经给料机构进入输送管路，再在气力作用下完成输送。^[3]

原理

气力输送装置的基本工作过程是：气体在管线中流动，流动的气体推动管线中固体粉粒体移动，从而完成输送。按物料在气流中的分布状态，可分为稀相悬浮输送等不同形式；稀相的仓式泵在发送罐出口喷出大量高压气体，使物料呈悬浮状态被送入输送管道。^[4][5]

为改善稀相输送载气速度高、料气比低的问题，出现了栓流（脉冲）输送方式。此类装置用高压气体把物料分割成短料栓，料栓借助其前后气体的静压差被推动前进，从而降低气力输送的能耗并减少管道磨损。在这种装置中，流量控制阀与压缩空气脉冲阀轮番开启关闭，在管道中形成物料栓。^[1]

另一种思路是在输送管路上增加补气结构。有装置在仓泵本体的输送管外增设套管，使第二进气管向套管内壁与外套之间的空腔充气，在管内形成阻碍以控制进入输送管的物料量，使比重大的物料出料量稳定；也有螺旋气力输送机在扰流管内布置喷气组件，并在出料口前设置螺旋状扰流槽，使物料分散开来，减少对管壁的冲击。^[6][2]

输送过程还涉及气固分离环节。有固体粉粒体气力输送及掺混装置在物料到达指定位置后，用旋风分离器和袋式过滤器等分离设备把物料与气体分开，分离后的气体可经管路返回压缩机循环使用。^[4]

发展历程

气力输送装置的专利文献显示，早期工程应用以稀相悬浮的仓式泵为主，通过在发送罐出口喷出高压空气、氮气或水蒸气等提供气流动能，把物料送进管道。这种装置载气速度较高，约为 25 至 35 米每秒，所需气体量大、料气比低、电耗较高，对管道磨损也较严重，在工况不稳时还可能出现物料聚团、堵料和气固偏析分离等事故。^[5]

为解决上述问题，后续出现了多种改进装置。例如 1992 年 10 月 16 日申请的气力推动式输送机，由物料流量计、给料器和气力分配器组成，采用旋转滑板式给料器把物料分段，并用压缩空气隔离，输送量可达 80 吨每小时，垂直输送高度 30 米，水平距离可达 300 米。2003 年 9 月 1 日申请的固体粉粒体气力输送及掺混装置，采用高压差旋转阀连续加料，最远输送距离可达 1500 米、输送高度最高 50 米。2011 年 7 月 6 日授权的一种气力输送装置，则把压缩空气分成两路分别进入储料罐和螺旋给料器物料输出口，以求输送稳定可调并降低能耗。^[7][4][5]

应用

气力输送装置适用于化工、冶金、食品、制药等行业的粉状或颗粒状物料输送。在水泥、冶金、化工、制药、食品等领域，粉状或颗粒状物料的常用输送方式除机械搬运、提料斗和传送带外，还包括气力输送。^[5]

在农业和粮食领域，气力输送机经简单组合后可用于单独压送、单独吸送或吸送与压送混合使用，能够水平、倾斜、垂直输送稻谷、小麦、大米、玉米、塑料及树脂等颗粒状物料，适用于粮库、农场、车站、码头和粮油加工、酿造行业的散装、散运、散卸及翻仓、倒垛、补仓、出仓等作业。另有装置用于咖啡壳、稻谷壳等颗粒状物料的气力输送。^[8][9]

在工程建设场景中，气力输送物料传输系统可将各组组件集装在 6 至 9 米长的标准集装箱内，便于移动安装和快速投产；其连续输送泵属于低压稀相气力输送设备，配以气源风机和输送管道后，可水平或垂直输送 500 米以内的粉煤灰、水泥粉、石灰石粉等粉状物料。^[3]

与皮带输送、机械输送相比，气力输送的优点包括：物料在密闭管道中输送、不易外泄，对环境影响较小；可防止周围环境对物料的污染，保证物料品质；输送线路布置灵活，占地面积少。在干混砂浆等生产中，水泥、石灰粉等胶凝材料和干粉物料也可通过负压气力输送送至原料筒仓。^[4][10]

局限

管道磨损和能耗较高是气力输送装置的主要问题。稀相输送中，散状粉粒物料被高速气流带走，料粒之间及其与管壁之间的碰撞会造成管道磨损，加之输送用空气量大，能耗相应较大。降低输送气流速度虽可有所改善，却又容易引起管道堵塞，导致输送操作中断。^[1]

物料在管道内快速运动时与管壁碰撞，长时间会损害管道内壁，影响管道使用寿命；在物料出口处，速度过大还容易形成堵塞和结块。此外，长距离输送过程中可能出现动力不足的现象，对粉末状物料尤为明显。^[2]

稀相悬浮式装置的工况稳定性也有限。当工况不稳时，会出现物料聚团、堵料、气固偏析分离等事故，难以实现物料定量输送；随着输送量和输送距离扩大，部分早期装置难以满足生产需要。^[5]

参见

• 流态化 —— 气力输送是流态化技术的一种具体应用，物料在气流中呈类似流体的状态。

• 仓式泵 —— 气力输送装置中常见的发送设备，用于在罐内加压后把物料送入输送管道。

• 罗茨风机 —— 常用气源设备之一，为气力输送管路提供输送用气流。

• 螺旋输送机 —— 常与气力输送装置配合，用作均匀给料的前端设备。

• 旋风分离器 —— 输送末端用于把物料与气体分开的分离设备。

• 散料输送 —— 气力输送与机械输送同属散状物料搬运的不同技术路线。