摘要:

通過分析討論各類常用氣力輸送系統的性能、特點和適用范圍，較系統地敘述了氣力輸送優化設計的五個要點

３．１供氣壓力

空壓機（風機）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（約為1.1）；如果空壓機(風機)和供料器之間管道較長(如超過５０ｍ)，還需加上傳遞壓損；在供氣線路中調節空氣量裝置?如節流噴嘴等的壓損也必須考慮進去。

３．２體積流量

如果空氣的質量流量 ma(ｋｇ／ｓ)已確定，那末可用近似方法求得標準狀態下的體積流量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。首先依據輸送參數(由理想氣體定律產生)可計算輸送空氣初始速度；然后根據式(２)可求得Ｖ0值，見式(４)。

ｖ＝４ｐ0ＶｏＴ／πｄ２ｐＴｏ (２)

式中：ｖ--輸送空氣初始速度?ｍ／ｓ；

ｐ0--標準大氣壓，１０１．３ｋＰａ(絕對)；

Ｔ--輸送空氣溫度，Ｋ；

ｄ--管道內徑，ｍ；

ｐ--管道起始端空氣壓力，ｋＰａ；

Ｔ0--標準空氣溫度，２８８Ｋ。

由式(２)得到(３)：

Ｖ0＝πｄ２ｐＴ0ｖ／４ｐ0Ｔ(３)

將ｐ0和Ｔ0值代入(３)得：

Ｖ0＝２．２３ｄ２ｐｖ／Ｔ (４)

需要說明的是Ｖ′Ｏ值是在管道內輸送物料所需空氣的體積流量，而所選空壓機?風機排氣量必須考慮供料器和管道閥門等的泄漏量。對正壓系統來說，旋轉葉片供料器的空氣泄漏量約為鼓風機排氣量的１５％～２０％，而雙翻板閥供料器的空氣泄漏量約為鼓風機排氣量的１０％。

３．３壓力適用范圍

正壓系統中各類空壓機(風機)的壓力適用范圍如圖３所示。對 低 壓 系 統 ( 約 １０ｋＰａ),，軸流式或離心式風機都是適宜的，具體選擇取決于系統負荷和需要的操作壓力特性。這類風機常用于稀相輸送，作為文丘里式和旋轉葉片供料器的供氣源，系統中使用薄壁管道。?

當排氣壓力小于１００ｋＰａ時，廣泛使用羅茨鼓風機。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。

當排氣壓力大于１００ｋＰａ時，往復式和螺桿式空壓機都能滿足氣力輸送系統中所需最高壓力。單級回轉滑片式空壓機的工作壓力可達到４００ｋＰａ(表壓)。

真空泵在圖３中沒有列出，因為這類設備選用比較少。對負壓系統，如真空不是太大，常使用離心式通風機和羅茨鼓風機；對于較高真空，則采用水環或液環式真空泵。

４經濟性分析

當幾種氣力輸送系統都適用于某一具體應用時，應選擇最經濟的。這里主要以倉式泵的實測數據為例，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。

４．１投資費用

總的來說，高壓密相輸送中空壓機和供料器的價格比較昂貴；低壓稀相輸送系統中管道和收塵器的費用較貴。當輸送距離小于５０ｍ，使用稀相系統的投資費用低；超過５０ｍ，密相系統的投資費用較低。對磨琢性物料的輸送，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。

４．２操作費用

主要動力費用來自空壓機，其次是旋轉葉片供料器和螺旋泵及袋除塵器，其它設備的動力消耗相對空壓機來說是很小的。

使用集中氣源可減少系統投資費用，但其操作費用比單獨供氣要高得多。如工廠集中氣源壓力為(６００～７００)ｋＰａ，而氣力輸送系統所需壓力僅為１００ｋＰａ，則使用集中供氣費用要比單獨供氣高出一倍左右。如果必須使用集中供氣，那末高壓空氣將主要用于倉式泵和分級管道。

密相系統的操作費用總是較低的。當輸送距離為５０ｍ時，稀相輸送操作費用是密相輸送的５倍以上(依據倉式泵使用情況)；隨輸送距離增大，這個差異將減少。操作費用主要來自電機的功率消耗，可用式(５)進行粗略估算。

Ｐ＝１６５ｍａ１ｎ(ｐ１／ｐ２)?(５)

或 Ｐ＝２０２ＶＯ１ｎ(ｐ１／ｐ２)?(５－１)

式中：Ｐ--電機消耗功率，ｋＷ

ｐ１--空氣進氣壓力，ｋＰａ(絕對)

ｐ２--空氣排氣壓力，ｋＰａ(絕對)

電機消耗功率乘以單位電價即為每小時操作費用。

４．３倉式泵實測結果

４．３．１最佳罐尺寸

倉式泵的壓力罐有效容積ＶＢ影響系統所需能量。圖４為一個實際運行倉式泵輸送裝置的壓力罐有效容積特性曲線。其中實際輸送階段功率消耗Ｐ是在空壓機聯軸節處測得。在雙倉系統中，ＶＢ,ｇｅｓ是二個相同的單罐容積之和(＝２ＶＢ)。輸送水泥時空壓機輸出壓力為ｐｖ＝４００ｋＰａ(表壓)，輸送粉煤灰時空壓機輸出壓力為ｐｖ＝３００ｋＰａ(表壓)。圖中還定性地顯示了隨著罐尺寸減少，每小時所需輸送周期次數ｎｃｈ增加的趨勢。

如圖４所示，當罐尺寸大于臨界容積時，其功率消耗獨立于罐尺寸；當罐尺寸小于臨界容積并降至極限容積時，相應的無效時間會成倍增加。為了完成給定的額定輸送量Ｇｅ，就需要在剩余的有效輸送時間內用一個較高的實際輸送量ＧＳ來補償。

雙倉系統(一個罐加壓和輸送，另一個罐排氣和進料)罐的臨界容積比單倉系統罐的臨界容積低。比較圖４中兩個系統功率消耗Ｐ可以看出,雙倉系統比單倉系統的能耗更低。

從能量觀點來看，最佳罐容積就是其臨界容積。粉煤灰和水泥相比，粉煤灰具有更好流動和輸送性能，其能耗也明顯減少。

作者：程 群