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粉體長距離氣力輸送研究現狀

2019-07-31
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1 長距離氣力輸送技術的研究現狀

影響粉體長距離氣力輸送的兩個關鍵因素是能耗和穩定性。能耗是粉體隨輸送氣體在管道內運動的能量消耗,即壓降;穩定性即輸送過程的平穩性,輸送不平穩將可能導致堵塞,使輸送無法進行。因此研究粉體長距離氣力輸送,就是研究如何降低能耗,并保證輸送的穩定性。

1.1能耗
能耗是氣力輸送過程中的動力消耗 (壓降),降低能耗可使單位輸送長度壓降減小,延長輸送距離。氣力輸送壓降與很多因素有關,其中復雜多變的就是輸送物料的性質。不同種類、粒徑、水分的粉體氣力輸送規律不同,對于同一種粉體,粒度及分布、含水率是影響粉體流動性的主要因素。粒度越小,分布越寬,水分越高,其流動性越差,則氣力輸送越困難。

在長距離氣力輸送管內固粒的運動狀態既有滾動又有懸浮,同時還發生固粒與固粒、固粒與壁面的碰撞,固粒旋轉還產生舉力,完全考慮這些問題是相當復雜的。因此很多研究者在試驗的同時也借助數值模擬的方法對氣力輸送機理進行研究。

1.2穩定性
長距離氣力輸送表觀氣速沿管道不斷增加,氣固兩相流流型也隨之變化。當輸送氣速下降到超出密相穩態的輸送的邊界時,就會形成不穩定的沙丘流,其特點是壓力波動增強,繼續降低輸送氣速,物料將沿管線堆積直至管道堵塞。因此,研究粉體氣力輸送的穩定性,使輸送系統能夠保持穩定的狀態,對于實現長距離氣力輸送具有重要意義。

雙套管氣力輸送系統最初是為了解決電力行業粉煤灰長距離輸送的堵塞問題而設計的,其輸送管道具有獨特的結構,能保證在輸送過程中管道不易堵塞,提高了粉體輸送的安全性和可靠性。在輸送管道內設置一有開孔的小管,開孔間距與輸送物料有關。當輸料管內的粉體堆積過高時,氣流就會優先從小管內流動,并以較高氣速從下一孔處噴出,沖刷堆積粉體的背風面,減少粉體堆積的高度和長度,從而保證粉體的正常輸送。

粉體能夠輸送是因為在一定程度上它具有流動的特性,而之所以會堵塞管道是因為流動性較差而引起沉積造成的,因此粉體具有良好的流動性對輸送穩定很重要。流態化是使固體顆粒層與通過其間的氣體或液體相接觸,從而轉變為類似于流體的狀態,達到有利于顆粒物料流動的工藝要求。

流態化倉泵就是利用流態化原理設計的一種有利于粉體長距離輸送的供料裝置。出料口位于流化板上部中央,倉泵本體充當混合室。倉泵工作時,下部室出來的壓縮氣體經流化板使輸送粉體處于流化狀態,輸送粉體與空氣在進入輸送管道之前得到了充分混合,這樣就消除了氣固兩相流進入管道的加速壓損;另外,充分混合的流化狀態,使粉體在輸送氣體中分布得比較均勻,減小了發生沉積堵塞的可能性,有利于粉體長距離輸送。

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