第五节固体流态化 §3.5.1、概述 将大量固体颗粒悬浮于运动的流体中，使颗粒具有类似于流体的某些特性，这种流固接触状态称为固体流态化。 化工中使用固体流态化技术的例子很多，如催化流化床反应器、流化床干燥器、沸腾床焙烧炉及颗粒的输送。催化流化床反应器所用的催化剂颗粒要比固定床的小得多，颗粒的比表面积大，这样流体与固体之间的传热，传质速率就比固定床的高；对于流化床干燥器沸腾床焙烧炉也有类似的特点。 §3.5.2、流化床的基本概念 现在让我们一起来观察流体通过均匀颗粒时所出现的床层现象。 一、固定床阶段 当空床速度（表观速度）较低，此时
即颗粒间空隙中流体的实际流速 小于颗粒的沉降速度 ，床层现象为颗 粒基本静止不动，颗粒层为固定床。颗粒床层高度为 ，此时流体通过颗粒床 层的压降为： ，可以用康采尼方程来估算； 在较大的 范围内，可以用欧根方程来估算，一般误差不超过 25%。 保持固定床的最大表观速度 二、流化床阶段 流化床阶段为表观速度增大至一定程度， 时，此时 ， 颗粒开始松动，颗粒位置可以在一定的区间内进行调整，床层略有膨胀，当 颗粒仍不能自由运动，这时床层处于初始或临界化状态，床层高度增至 ，如 左图所示，而当继续增加，即
此时床内全部颗粒将“浮起”，颗粒层将更膨胀，床层高度增大至L，床层内颗粒可以在流体中作随机运动，并同时发生固体颗粒沿不同的回路作上下运动，固体颗粒的这种运动就好象液体沸腾，故流化床也称为沸腾床。流化床内颗 粒与流体之间的摩擦力恰好与颗粒的净重力 相平衡，且 ，但 基本不变。 三、颗粒输送阶段 若继续增大，且 ，则颗粒将获得向 上上升的速度，其大小为 ， 此时，颗粒将带出容器外，这一阶段称为颗粒输送阶段。§3.5.3、两种不同流化形式
第一章通风除尘与气力输送系统的设计 第一节概述 在食品加工厂中，车间的通风换气、设备和物料的冷却、粉尘的清除等都需要通风除尘系统来完成。粉状、颗粒状的物料(如奶粉、谷物等)的输送都可借助气力输送系统实现。通风除尘和气力输送系统是食品加工厂的常用装置。 食品加工厂中粉尘使空气污染，影响人的身体健康。灰尘还会加速设备的磨损，影响其寿命。灰尘在车间或排至厂房外，会污染周围的大气，影响环境卫生。由于粉尘的这些危害性，国家规定工厂中车间部空气的灰尘含量不得超过10mg/m3，排至室外的空气的灰尘含量不得超过150mg/m3，为了达到这个标准，必须装置有效的通风除尘设备。 图1是食品加工厂常见的通风除尘装置。主要由通风机、吸风罩、风管和除尘器等部分组成。当通风机工作时，由于负压的作用，外界空气从设备外壳的缝隙或专门的风管引入工作室，把设备工作时产生的粉尘、热量和水汽带走，经吸风罩沿风管送入除尘器净化，净化后的空气排出室外。 气力输送系统的形式与通风除尘系统相似，但其目的是输送物料，主要由接料器（供料器）、管道、卸料器、除尘器、风机等部分组成。气力输送系统除了起到输送作用外，还可以在输送过程中对物料进行清理、冷却、分级和对作业机完成除尘、降温等。小型面粉厂气力输送工艺流程如图2。
风机 气力输送具有设备简单、一次性投资低、可以一风多用等特点，与机械输送相比，气力输送的缺点主要是能耗较大，对颗粒物料易造成破碎。 通风除尘和气力输送都是利用空气的流动性能来进行空气的净化或物料的搬运的，因此，流体力学是本章的基础知识。有关流体力学的知识可参阅相关书籍资料，在此不再敷述。本章主要讨论食品加工厂通风除尘和气力输送系统的设计。 第二节通风除尘系统的设计与计算 1 通风除尘系统的设计原则和计算容 通风除尘系统也叫除尘网路或风网。通风除尘网路有单独风网和集中风网两种形式。在确定风网形式时，当： 1)吸出的含尘空气必须作单独处理； 2)吸风量要求准确且需经常调节； 3)需要风量较大；或设备本身自带通风机；
高压仓泵气力输送系统技术要求规范书 1气力输送系统要求 （1）系统采用正压浓相气力输送系统 本气力输送工程是采用栓流式输送，利用压缩空气的静压能将物料在管道内形成一段灰柱，推移至储料仓的过程，输送浓度高，输送压力低。 （2）采用软质密封的进料圆顶阀，系统稳定、可靠运行的保证 进料阀是整个系统的咽喉，它的可靠和稳定对整个系统起致关重要的作用，本进料阀是利用光滑坚硬的球面圆顶阀芯，与橡胶密封圈良好的紧密接触，以保证可靠的密封。进料阀在开关过程中，阀芯与阀体密封口处保持一定的间隙，使之可以无接触的运动。当阀门关闭时，密封圈充气实现弹性变形，这样的软质密封即使有粉煤灰夹在阀芯和密封圈之间，也可实现可靠的密封，减少磨损，延长阀门寿命。 （3）系统没有开泵压力，主要阀门使用寿命长 本系统输送时在进气之前打开出料阀，没有开泵压力，降低了输送初速度，减少了阀门的冲击和磨损，增加了阀门的使用寿命。 （4）系统输送压力低，流速低，管道和阀门几乎无磨损 系统输送压力低，气力输送时输送压力一般只需0.15Mpa，系统输送时流速为3~8m/s。保证系统管道和阀门不会产生磨损。 （5）系统运行维护量小 系统中进料阀密封圈应能保证完整密封性，不得产生泄漏现象。 （6）独特的灰气预混合技术 在输送气源打开的同时，在发送器出口设置灰气预混合，既保证了高浓度输送，又保证灰持续进入输灰管道，以保证较高的灰气比，可以使灰圆滑地过度到输送管道中，避免输送装置的磨损。 2主要设备说明： （1）进料圆顶阀 圆顶阀采用国外气力输送除灰专用阀门，该阀用作系统进出料阀，壳体采用精密铸钢件，阀芯采用 Cr-Mo钢，内有可充气的特种橡胶的密封圈，圆顶阀上已预先加工好连接隔离空气和电气控制的管路,装有到位开关,压力检测装置。 无摩擦启闭，开启自如，不易卡涩，由于在阀门开启时密封圈与阀芯间存在1-2mm间隙量,结构上独特设计可保证密封面在启闭过程中无摩擦损耗； 关闭后充气密封，密封圈在压缩空气作用下产生弹性变形，与阀芯紧密接触，其接合面呈带状，密封性能好； 独特阀芯结构，能够横向切断物料柱； 阀门开启时全截面通流，并保护圆顶密封面； 高温或特殊场合，采用不同材料的密封圈，具备内水冷功能； 自动监测密封气压并有报警功能，确保密封良好； 阀芯及密封圈应用耐磨材料制造，密封圈使用寿命不小于8000小时，阀芯使用寿命不小于40000小时; （2）库顶切换阀 库顶切换阀专用于灰库间输送管线切换用的阀门。该阀为两位三通阀,结构独特,阀芯两侧设有2个可充气密封圈,采用气缸驱动,当阀门关闭时，电磁阀延时对密封圈进行充气加压，并由压力开关确认密封是否正常。 无摩擦启闭，开启自如，在阀门开启时密封圈与阀芯间存在1-2mm间隙量,结构上独特设计,可保证密封面在启闭过程中无摩擦损耗；
气力输送系统介绍 气力输送是一项综合性技术，它涉及流体力学、材料科学、自动化技术、制造技术等领域，属输送效率高、占地少、经济而无污染的高新技术项目。随着我国经济的快速发展，各行各业的生产也在不断扩大，有些行业如火力发电厂、化工厂、水泥厂、制药厂、粮食加工厂等的一些原材料、粉粒料在输送生产工程中产生的环境污染越来越得到广泛的重视。气力输送技术于是得到了逐步的推广。气力输送是清洁生产的一个重要环节，它是以密封式输送管道代替传统的机械输送物料的一种工艺过程，是适合散料输送的一种现代物流系统。将以强大的优势取代传统的各种机械输送。 气力输送系统具有以下特点： ◆气力输送是全封闭型管道输送系统 ◆布置灵活 ◆无二次污染 ◆高放节能 ◆便于物料输送和回收、无泄漏输送 ◆气力输送系统以强大的优势。将取代传统的各种机械输送。 ◆计算机控制，自动化程度高 气力输送形式： ◆气力输送系统按类型分：正压、负压、正负压组合系统 ◆正压气力输送系统：一般工作压力为0.1～0.5MPa ◆负压气力输送系统：一般工作压力为-0.04～0.08 MPa ◆按输送形式分：稀相、浓相、半浓相等系统。 气力输送系统功能表: 常见适合气力输送物料 可以气力输送的粉粒料品种繁多，每种物料的料性对气力输送装置的适合性和效率都有很大的影响。因此在选定输送装置前要先对物料进行性能测定。现在常见适合气力输送物料示例如下：
浓相气力输送系统 浓相气力输送系统根据国外先进技术及经验，结合科学实验，经过数年实践，被确认为是一种既经济又可靠的气力输送系统。该系统输送灰气比高，耗气量少，输送速度低，有效降低管道磨损。该系统主要由压缩空气气源，发送器、控制柜、输送管、灰库五大部分。 1、压缩空气气源： 由空气压缩机、除油器、干燥器、储气罐及管道组成，主要为发送器及气控元件提供高质量的压缩空气。 2、发送器： 器集灰斗的飞灰，经流化后通过输送管道送至灰库。 3、控制柜： 以电脑集中控制各种机械元件动作，并附有手动操作机构。 4、输送管道： 经实验，输送距离可达1300米，管路寿命可达20000小时以上。 5、灰库： 由灰库本体、布袋除尘器、真空释放阀、料位计、卸灰设备等组成。 浓相气力输送系统示意图
一：实验目的： 1）. 观察聚式和散式流化现象； 2）. 掌握流体通过颗粒床层流动特性的测量方法； 3）. 测定床层的堆积密度和空隙率； 4）. 测定流化曲线（p~u曲线）和临界流化速度。 二：基本原理： 1）固体流态化过程的基本概念 将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有类似于流体的某些表观性质，这种流固接触状态称为固体流态化。而当流体通过颗粒床层时，随着流体速度的增加，床层中颗粒由静止不动趋向于松动。床层体积膨胀，流速继续增大至某一数值后，床层内固体颗粒上下翻滚，此状态的床层称为“流化床”。 床层高度L、床层压强降Δp对流化床表现流速u的变化关系如图（a）、（b）所示。图中b点是固定床与流化床的分界点，也称临界点，这时的表观流速称为临界流速或称最小流化速度 以u mf表示。 流化床的L、△P对流化床表观速度u的变化关系 图1—9 流化床的L、△P对流化床表观速度u的变化关系 对于气固系统，气体和粒子密度相差大或粒子大时气体流动速度必然比较高，在这种情况下流态化是不平稳的，流体通过床层时主要是呈大气泡形态，由于这些气泡上升和破裂，床层界面波动不定，更看不到清晰的上界面，这种气固系统的流态化称为“聚式流态化”。 对于液固系统，液体和粒子密度相差不大或粒子小、液体流动速度低的情况下，各粒子的运动以相对比较一致的路程通过床层而形成比较平稳的流动，且有相当稳定的上界面，由于固体颗粒均匀地分散在液体中，通常称这种流化状态为“散式流态化”。 2）床层的静态特性 床层的静态特性是研究动态特征和规律的基础，其主要特征（如密度和床层空隙率）的定义和测法如下： (1) 堆积密度和静床密度ρb=M/V（气固体系）可由床层中的颗粒质量和体积算出，它与 床层的堆积松紧程度有关，要求测算出最松和最紧两种极限状况下的数值。 (2)静床空隙率ε=1-（ρb/ρs）
第十五章气力输送设备 一、概述 1、工作原理和分类 粉状物料、粒状物料除采用运输机械输送外，还常采用气力输送。气力输送的作用原理是利用空气的动压和静压，使物料颗粒悬浮于气流中或成集团沿管道输送。前者称为物料悬浮输送，后者称为物料集团输送。物料悬浮输送早已广泛应用，物料集团输送也在研究 应用。 物料悬浮输送有吸送式、压送式、混合式和流送式四种形式。 (1)吸送式 当输送管道内气体压力低于大气压力时，称为吸送式气力输送，其装置如图5—70所示。当风机5启动后，管道2内达到一定的真空度时，大气中的空气便携带着物料由吸嘴1进入管道2，并沿管道被输送到卸料端的分离器3。在分离器中，物料和空气分离，分离出的物料由分离器底部卸出，而空气通过除尘器4除尘后经风机5排放到大气中。 吸送式气力输送装置的主要优点是供料装置简单，能同时从几处吸取物料，而且不受吸料场地空问大小和位置限制。其主要缺点是因管道内的真空度有限，故输送距离有限；装置的密封性要求很高；当通过风机的气体没有很好除尘时，将加速风机磨损。 (2)压送式 当输送管路内气体压力高于大气压时，称为压送式气力输送，其装置如图5—71所示。风机1将压缩空气输入供料器2内，使物料与气体混合，混合的气料经输送管道3进入分离器4。在分离器内，物料和气休分离，物料由分离器底部卸出，气体经除尘器5除尘后排放到大气中。 压送式气力输送装置的主要优点是输送距离较远；可同时把物料输送到几处。其主要缺点是供料器较复杂；只能同时由一处供料。 (3)混合式 混合式气力输送是由吸送式和压送式 联合组成的，如图5 72所示。在吸送部 分，输送管道2内为负压，物料由吸嘴1 吸入，经管道2进入分离器3分离。在压 送部分，输送管道6内为正压，将由分离 器3底部卸出的物料压送到分离器7进行 分离。管道2内的负压和管道6内的正压 都是由同一台风机5造成的。 混合式气力输送装置的主要优点是可 以从几处吸取物料，又可把物料同时输送
上海康利实业有限公司 压力密相气力输送装置 密相气力输送是以空压机中的压力气源作媒介，在管道中输送粉末或颗粒物料的方法。 一、特点： ?输送距离长，采用适当的措施，输送距离可达1000米以上 ?可实现一点对多点的输送。 ?使用小直径（50－120mm）的输送管道，便于在厂房中布置 安装。 ?耗气量小，输送时物料/空气的重量比可达30－100。 ?输送速度6－12米/秒，输送管道不易磨损，物料不易破碎。 ?由于是低速密相输送，耗气量小，输送尾气处理量也小，所 以除尘方便，有利于环境保护。 ?整机除气动阀门外，可动机械装置很少，日常维修保养工作 量少。 二、主要部件介绍： ?发送罐：又称仓泵，由压力容器、进料阀、排料阀、进气阀、 排气阀、流态化阀组成，压力容器的按8kg压力设计制造， 物料放在罐内，利用压缩空气的压力和少量空气，将物料压 送到远处。 ?料位计：用于检测料仓中物料空满的装置，有多种原理的料位计，密相气力输送中常用料位计是音叉式，压电振子料位计是由压电晶体（振子）、电子电路和探测音叉构成。在接通电源后，物料未触及探测音叉，电子电路和压电振子则产生一个一定频率的振动，使音叉振动，此时料位计内的继电器吸合，触点对外输出物料未触及信号（料空）；当物料触及探测音叉时，因物料阻力作用，音叉就会阻尼停振，于是继电器释放，料位计输出物料触及的信号（料满）。 ?压力开关：用于检测发送罐的压力，控制相应阀门的启闭。 ?除尘器：布袋除尘器收尘效率较高，可达99％以上，一般采用布袋除尘器，收集输送过程中的物料，使排出的空气达到环保所允许的标准。如室内要求很高，可用多级除尘的方法或把除尘器放在室外除尘。 ?气源装置：由空压机，气源净化装置、储气罐组成。空压机一般采用效率较高螺杆式空压机；气源净化装置采用冷冻方法，清除压缩空气中的水分，用于对气源要求较高的场合；储气罐用于稳定气源压力，可以提高空压机的利用率。 我公司成功地用于河北涿州华夏胶带和日本电工（松江）有限公司CaCO3、 PVC等地的原料输送。
实验六 固体流态化的流动特性实验 一、 实验目的 在化学工业中，经常有流体流经固体颗粒的操作，诸如过滤、吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。凡涉及这类流固系统的操作，按其中固体颗粒的运动状态，一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类。近年来，流化床设备得到愈来愈广泛的应用。 固体流态化过程又按其特性分为密相流化和稀相流化。密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。一般情况下，气固系统的密相流化床属于聚式流化床，而液固系统的密相流化床属于散式流化床。 本实验的目的，通过实验观察固定床向流化床转变的过程，以及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异；实验测定流化曲线和临界流化速度，并实验验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。通过本实验希望能初步掌握流化床流动特性的实验研究方法，加深对流体流经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。 二、 实验原理 当流态流经固定床内固体颗粒之间的空隙时，随着流速的增大，流态与固体颗粒之间所产生阻力也随之增大，床层的压强降则不断升高。为表达流体流经固定床时的压强降与流速的函数关系，曾提出过多种经验公式。现将一种较为常用的公式介绍如下： 流体流经固定床的压降，可以仿照流体流经空管时的压降公式（Moody 公式）列出。即 2 20u d H p p m m ρλ??=? （1） 式中，H m 为固定床层的高度，m 、d p 为固体颗粒的直径，m 、u 0为流体的空管速度，m ·s －1；ρ为流体的密度，Kg ·m －3；λm 为固定床的摩擦系数。 固定床的摩擦系数λm 可以直接由实验测定，根据实验结果，厄贡(Ergun)提出如下经验公式： ???? ??+???? ??-=75.1Re 150123m m m m εελ （2） 式中，εm 为固定床的空隙率；Re m 为修正雷诺数。Re m 可由颗粒直径d p ，床层空隙率εm ，流体密度ρ，流体粘度μ和空管速度u 0，按下式计算： m p m u d εμρ-?=11Re 0 （3） 由固定床向流化床转变式的临界速度u mf ，也可由实验直径测定。实验测定不同流速下的床层压降，再降实验数据标绘在双对数坐标上，由作图法即可求得临界流化速度，如图1所示。 ΔP mf u 0 图1流体流经固定床和流化床时的压力降 为计算临界流化速度，研究者们也曾提出过各种计算公式，下面介绍的为一种半理论半
5 低压吸运气力输送系统设计计算示例 （1）单管气力输送系统设计计算示例 例7.3 如图7.78所示，由压榨车间将破碎饼粕送至浸出车间的气力输送系统。浸出车间日处理25 T/d （1）设计输送量G 计的确定 根据浸出车间要求处理饼25T/d ，按24h 计，则 G =25/24=1000（kg/h ） 由公式7-25，得： G 计=α×G =1.1×1000=1100（kg/h ） （2）输送风速V 的选择 由表7.56，取V 为21m/s 。 （3）输送浓度μ的选择 取μ=0.4。 （4）输送风量Q a 的确定 由公式7-27，得： 29924 .02.11100 =?= = μ ρa a G Q 计 （m 3/h ） （5）确定管径D 的确定 由公式7-28，得： 195.021 14.336002992 4.36004=???= = V Q D a π（m ） 取200mm 。则实际输送浓度为： 39.02378 2.11100=?==a a Q G ρμ计 （6）压力损失计算 输料输送压力损失H 物 ①空气通过作业机的压力损失H 机 由表7.1，H 机=0 ②接料器压力损失H 接 采用诱导式接料器，由表7.57，阻力系数为0.7。由公式7-31，得： g V H a j 22 ρζ=接 9.1881.92212.17.02 =???= （mmH 2O ） ③加速物料压力损失H 加 查表7.60得，i 谷粗=17mmH 2O/t ，由公式7-， H 加= i 谷粗G 算=17×1.1=18.7 （mmH 2O ） ④摩擦压力损失H 摩 查表7.65，R =2.21mmH 2O/m ，K 粗=0.669；由公式7-35，得： 236)39.0669.01(70.8421.2)1(=?+?=+=μm K RL H 摩（mmH 2O ） ⑤弯头压力损失H 弯 采用弯头90°，曲率半径为6D ，ζw 为0.083，查表7.60，K w =1.6，由公式7-45，得： 6.3)39.06.11(81 .92212.1083.0)1(22 2=?+???=+=μρζw a w K g V H 弯（mmH 2O ） ⑥恢复压力损失H 复 查表7.61和表7.62，△=0.35，β=1.5，由公式7-47，得： H 复=βΔΗ加=1.5×0.35×18.7=9.8 （mmH 2O ）
山东海德粉体稀相气力输送与密相气力输送的区别 山东海德粉体气力输送是利用气流的能量，气力输送又称气流运送或风送体系。密闭管道内沿气流偏向运送颗粒状物料，流态化技能的一种具体应用。气力输送装置的布局简略，操作方便，可作水平的垂直的或倾斜偏向的运送，运送进程中还可同时举行物料的加热、冷却、干燥友好流分级等物理操作或某些化学操作。与呆板运送相比，这种输送方法能量损失较大，颗粒易受破坏，配置也易受磨蚀。含水量多、有粘附性或在高速活动时易孕育产生静电的物料，不宜于举行气力输送。 根据颗粒在管道运送中的密集情况，气力输送分为： 1、稀相输送：固体含量低于100kg/m3或固气比（固体运送量与相应气体用量的质量流率比）为0.1~25运送进程。操作气速较高（约1830ms按管道内气体压力，又分为吸引式和压送式。前者管道内压力低于大气压，自吸进料，但须在负压下卸料，可以大概运送的距离较短；后者管道内压力高于大气压,卸料方便,可以大概运送距离较长，但须用加料器将粉粒送入有压力的管道中。 2、密相输送：固体含量高于100kg/m3或固气比大于25运送进程。操作气速较低，用较高的气压压送形成风送体系。间歇充气罐式密相运送。将颗粒分批参加压力罐，然后通气吹松，待罐内达肯定压力后，打开放料阀，将颗粒物料吹入
运送管中运送。脉冲式运送是将一股压缩氛围通入下罐，将物料吹松；另一股频率为2040min-1脉冲压缩氛围流吹入输料管入口，管道内形成交替分列的小段料柱和小段气柱，借氛围压力推动前进。密相运送的运送本领大，可压送较长距离，物料破坏和配置磨损较小，能耗也较省。水平管道运送体系中举行稀相运送时，气速应较高，使颗粒疏散悬浮于气流中。 山东海德粉体气力输送系统的选型是更具，企业生产工况、输送物料性质所决定的。在选择稀相输送或密相输送是，是要根据输送产量和粉体物料性能设计的。不论是用稀相还是密相，有粉体输送方面的问题均可来电咨询。
1、固体流态化方法以提高氨合成塔的工作强度 在合成氦厂中,氨含量在混合气中的增加量总共只有10~玲%。由于触媒层中部的过热,就不可能应用蛟活渡的触媒,并提高尾气中的氨含量。 采用固体流态化层来合成氨,就能防止触媒层中的过热现象。在适宜的温度条件下,用蚊活俄触媒操作,并采用蚊小颗粒的触媒提高其内表面的利用率, 使操作过程得以实行。如动力学方面的研究所指出,合成氨触 媒内表面的利用率构为50%。牌粒子尺寸精小到1.5毫米,郎 可保愈翠位容积触媒的生产率提高一倍。 使用固体流态化层的氮合成塔如图所示。原始混合气樱换 热器,加热到330oC,进入第一层触媒(在现有固定层塔的耗稀 中温度等于450oC)。降低入口温度可大大精小换热器的尺寸, 并增大塔中触媒所占有的容积分率。触媚层中的温度对应于 每一层中最后棘化牵的适宜温度。樱合成塔后,氨在混合气中 的滇度可提高到22%。由于能够装埙蛟大数量的活澳触媒,更 好地利用了它的内表面,井实施了适宜的温度条件,整个塔的 生产率就可以提高一倍。 应用固体流态化方法以提高氨合成塔的工作强度，r.K.波列斯 抖夫,M.r.斯林尼柯著平成舫摘祥 2、 采用流态化气力输送技术设计一套应用于施工现场的水泥输送系统。流态化实际上是一种状态,是固体物料颗粒在流体介质作用下的流化状态,是一种介于固定床与输送床之间的相对稳定状态。 流态化气力输送系统,该系统在高于大气压力的状态下工作流态化气力输送系统是一种更加高效、可靠的气力输送系统,适用于流动性较好的物料。流态化气力输送具有输送压力低、气流速度小、管路磨损小等优点,而且可以有较高的混合比,一般在30左右,气流速度低于20in/s,最长输送距离可达1500m。流态化力气输送采用气固两相流理论,利用压缩空气的动压和静压来输送物料,其关键技术是使物料在输送器内充分流化,在输送管内边流化边输送。如图5-1所示:空气压缩机提供压缩气体,设置储气罐和汽水分离器来收集由于压力脉动和冷凝水的产生。空气与发送罐装入的物料形成气固混合物,通过输料管送到卸料点,在卸料处气固分离器将物料卸出,空气经风管和除尘器排入大气中。电子皮带秤和料位计为辅助设备,主要是为了实现自动计量和料位测量的功能。流态化气力输送水泥系统的研究，毛北平，2012年6月
简析浓相正压输送高压仓泵气力输送系统 正压浓相气力输送系统主要由进料装置、发送仓泵、管道、阀门、库底除尘装置、库底气化装置、库底卸料装置、动力气源、程控装置等结构组成，采用全自动PLC智控制，也可切换手动，操作简单易维护。 正压密相气力输送系统是输送颗粒、粉状型、块状型物料常用的输送设备之一，主要由压缩空气作为输送介质，采用强制性气力输送，依靠密闭压力容器作为发送器，一般气源压力为0.5Mpa-0.7Mpa,运行压力0.3Mpa-0.5Mpa，发送罐只能采取间歇性输送方式，输送距离可达1000米以上。物料在管道内以较低速度，、沙丘状态、流态化或团聚状态输送，输送效率高，输送质量好。输送能耗远低于其形式的气力输送系统，吨输送量每百米能耗为1.5kw，是其他形式气力输送系统的65%左右。 工作原理 1.进料阶段 进料阀和排气阀打开，物料自由落入泵体内，料满后，料位计发出信号，进料阀和排气阀自动关闭，完成进料过程； 2.流化加压阶段 打开进气阀，压缩空气进入泵体上部及底部，上部加压，下部空气扩散后穿过流化床，使物料呈流态化状态，同时泵内压力上升； 3.输送状态 当泵内压力达到一定值时，压力表或压力开关发出信号，出料阀自动打开，流化床上的物料流化加强，输送开始，泵内物料逐渐减少，此时流化床上的物料始终处于边流化边输送的状态； 4.吹扫阶段 当泵内物料输送完毕，压力下降到管道阻力时，压力表或压力开关发出信号，通气延续一定时间，压缩空气清扫管道，然后进气阀关闭，间隔一段时间，关闭出料阀，打开进料阀，完成一次输送循环。
系统特点 正压浓相气力输送系统是以空压机为气源，仓泵输送物料的一种密相高压气力输送系统。正压浓相气力输送系统具有流速低，耗气量小，适宜长距离，大容量的输送，便于实现流态化输送，具有噪声低、破碎少的特点，适宜输送水泥、粉煤灰、矿粉、铸造型砂、化工原料等磨削性大的物料。 1、输送管道配置灵活，使工厂生产工艺流程更合理； 2、输送系统完全密闭，粉尘飞扬少，可实现环保要求； 3、运动零部件少，维护保养方便，易于实现自动化； 4、物料输送效率高，降低了包装和装卸运输费用； 5、能避免输送的物料受潮，污损和混入其他杂物，保证了输送质量； 6、在输送过程中可同时实现多种工艺操作过程； 7、对于化学物质不稳定的物料，可采用惰性气体输送。 8、流速低，对管道的磨损小；耗气量小，适合长距离输送；单罐输送是间歇输送，实现连续输送，须用双罐；破碎少，噪音低；自动化程度较高。 我们目前正压浓相气力输送系统的气力输送泵是在汲取国内外同类产品的先进技术与结构的基础上，采用正压气力输送方式输送粉粒状物料，使用于电厂粉煤灰，水泥，铸造型沙，矿粉，粮食，化工原料等粉粒状物料的输送，可根据具体地形布置输送管道，实现集中，分散大高度长距离输送，输送过程不受条件限制，能确保物料不受潮湿，利用生产和环境保护，本设备配置自动化操作台，可实现手动和自动控制，自动控制采用继电器或PLC微处理器两种形式，通过长期运行，实践证明，其性能稳定，质量可靠，无粉尘污染，是较理想的气力输送设备。
第三章机械分离和固体流态化 具有不同物理性质（如密度差别）的分散物质和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非均相物系。 颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称为沉降分离。流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称为过滤。 工业上分离非均相混合物的目的是：1、回收有价值的分散物质。2、净化分散介质以满足后继生产工业的要求。3、环境保护和安全生产。 第一节颗粒及颗粒床层的特性 ；表 单一的颗粒：1、球形颗粒体积： 面积：；比表面积： 2、非球形颗粒：体积当量直径 形状系数（又称球形度）： ，任何非球形颗粒 的形状系数皆小于1。 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，即粒径分
布。 当使用某一号筛子时，通过筛孔的颗粒量称为筛过量，截留于筛面上的颗粒量则称为筛余量。称取各号筛面上的颗粒筛余量即得筛分分析的基础数据。 颗粒的平均直径：最常用的是平均比表面积直径： 由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率来表示： 床层的比表面积： 壁面附近床层的空隙率总是大于床层内部的，较多的流体必然趋向近壁处流过，使床层截面上流体分布不均匀，这种现象称为壁效应。 第二节沉降过程 沉降操作是指在某种力场中利用分散相和连续相 之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。实现沉降操作的作用力可以是重力，也可以是惯性离心力。因此，沉降过程有重力沉降和离心沉降两种方式。静止流体中颗粒的沉降过程可分为两个
阶段，起初为加速段而后为等速段。 滞流区或斯托克斯定律区（10-4 密相高压气力输送系统 密相高压气力输送系统物料从料斗中由进料阀控制加入发送罐（仓泵），空压机产生高压气体，以一定的速度把物料输送到指定料库，料气分离后，气体经除尘后排入大气或接入除尘风网。 气力输送设备具有防尘效果好；便于实现机械化、自动化，可减轻劳动强度，节省人力；在输送过程中，可以同时进行多种工艺操作，如混合、粉碎、分选、干燥、冷却；防止物料受潮、污染或混入杂物等优点，因而在铸造、冶金、化工、建材、粮食加工等部门都得到应用。它的主要缺点是动力消耗较大；设备(主要是分离器入口)和管道(主要是弯头)磨损较快，如果设计、施工或运转不当，则容易造成物料沉积，以致堵塞，使输送中断；不宜输送湿度大、黏性大或易破碎的物料等。 密相高压气力输送系统主要设备和部件 密相高压气力输送系统一般由仓泵、补气器、输送管、风管、分离器(常用的有容积式和旋风式两种)、锁气器(常用的有翻板式和回转式两种，既可作为喂 料器，又可作为卸料器)、除尘器和风机(如离心式风机、罗茨鼓风机、水环真空泵、空压机等)、控制系统等设备和部件组成。仓泵的作用是进入物料，造成合适的料气比，使物料启动、加速。分离器的作用是将物料与空气分离，并对物料进行分选。锁气器的作用是均匀供料或卸料，同时阻止空气漏入。罗茨鼓风机或空压机提供动力。 密相气力输送系统的类型和特点 密相气力输送是国外于20世纪60年代发展起来的一项新技术，我国于20世纪70年代中开始引进。近年来已在化工、机械、建材、冶金、轻工等部门得到应用。其工作原理(见图)是：被输送物料由料斗进入仓泵(仓泵内压力约为60～220kPa)，在压缩空气作用下进入输料管。在仓泵的出口安装脉冲气流通过气刀(气刀压力约为80～240kPa)进入管道。这样，物料即被气刀分隔成不连续的固体流(柱塞流)而被输送。物料柱塞的长度可由气刀的脉冲气流来控制，气刀间断地向输料管内通入空气，切割料柱，使之成为不连续的柱塞流(即一段料柱塞，一段气柱塞)，靠气体静压推动输送。气刀是一种由电磁阀控制的通气阀门，电磁阀由脉冲信号发生器控制，按所需的启闭时间作脉冲送气，使由压送罐下来的粉粒状物料被空气割刀切成相同长度的物料柱塞。 密相气力输送系统由于具有生产率高(料气比M可达30～300)，输送距离长(可达500m)，耗气量少，输送风速低(一般只有1～2m／s)，管道磨损少，输送过程中物料不易破碎，能耗较低等优点，因而是一种很有发展前途的气力输送方式。 pneumatic conveying 又称气流输送。利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气力输送装置的结构简单，操作方便，可作水平的、垂直的或倾斜方向的输送，在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、干燥和气流分级等物理操作或某些化学操作。与机械输送相比，此法能量消耗较大，颗粒易受破损，设备也易受磨蚀。含水量多、有粘附性或在高速运动时易产生静电的物料，不宜于进行气力输送。 密相气力输送固体含量高于100kg／m3或固气比大于25的输送过程。操作气逮较低，用较高的气压压送。密相输送的输送能力大，可压送较长距离，物料破损和设备磨损较小，能耗也较省。 4 固体流态化实验 实验目的 (1) 掌握测定颗粒静态床层时的静床堆积密度ρb 和空隙率ε的方法； (2) 测定流体通过颗粒床层时的压降Δp m 与空塔气速u 的曲线和临界流化速u mf ; 实验原理 4.2.1 固定床 1) 基本概念 当流体以较低的空速u 通过颗粒床层时床层仍处于静止状态，称这种固体颗粒床层为固定床。床层的静态特性是研究床层动态特性和规律的基础，其主要的特征有静床堆积密度ρb 和空隙率ε两个，它们的定义分别如下： 1. 静床堆积密度：ρb =M/V, 它由静止床层中的固体颗粒的质量M 除以静止床层的体积V 计算而得。ρb 数值的大小与床层中颗粒的堆积松紧程度有关，因此ρb 在流体通过颗粒床层时不是一个定值，如颗粒床层在最紧与最松两种极限状态时，ρb 就有两种数值，它们的大小在床层最紧与最松时分别测量出相应的床层高度就可以计算得到。 2. 静床空隙率ε : ε=1–(ρb /ρs ), 它是由颗粒的静床堆积密度ρb 和固体颗粒密度ρs 计算而得。 2) 固定床阶段压降Δp m 与空速u 的关系 当流体通过固定床的空速较小时，床层的高度基本不变；当流体空速趋于某一临界速度时，颗粒开始松动，床层才略有膨胀。因此，在此临界速度以前，单位高度的床层的压降(Δp m /L)与空速u 的关系可由欧根公式来表示，并把欧根公式改写成如下形式： m m m d u K d K uL p ψ-+ψ-=?ρεεμεε322 321)1() ()1( (1) 式(1)中，以实验数据的空速u 为横坐标，以（Δp m /uL ）为纵坐标画图得一直线，从直线的 斜率中求出欧根系数K 2，从直线的截距中计算出欧根系数K 1。 4.2.2 流化床 1) 基本概念 当流体空速趋近某一临界速度u mf 时，颗粒开始松动，床层略有膨胀，床层高度有所增加；当空速继续加大，此时固体颗粒悬浮在流体中作上下、自转、摇摆等随机运动，好象沸腾的液体在翻腾，此时的颗粒床层称为流化床或沸腾床，临界速度u mf 称为起始流化速度。 流化床现象在一定的流体空速内出现，在此流速范围内，随着流速的加大，流化床高度不断增加，床层空隙率相应增大。流化床根据流体有性质不同，可分为以下两种类型。 1. 散式流化——若流化床中固体颗粒均匀地分散于流体中，床层中各处空隙率大致相等， 床层有稳定的上界面，这种流化型式称为散式流化。当流体与固体的密度相差较小时会发生散式流化，如液-固体系。 2. 聚式流化——对气固体系，因流化床中气体与固体的密度相差较大，气体对固体的浮力很小，气体对颗粒的支撑主要靠曳力，此时气体通过床层主要以大气泡的形式出现，气泡上升到一定高度处会自动破裂，造成床层上界面有较大的波动，这种气固体系的流态化称为聚式流化。 2) 流化床阶段压降Δp m 与空速u 的关系 1. 流化床层的压降Δp m 对散式流化，流化阶段床层修正压强降Δp m 等于单位截面积床层固体颗粒的净重，即 Δp m = m( ρs –ρ)g/(A ρs )=L(1–ε)( ρs –ρ)g (2) 气力输送系统的设计要点 【摘要】本文简要介绍了气力输送系统的分类和组成，并对气力输送系统设计中存在的一些重要问题进行归纳总结，为以后的工程设计提供参考。 【关键词】气力输送；分类；组成；设计要点 0.前言 气力输送是借助负压或正压气流通过管道输送粉料的技术。与其他机械输送方式如斗提、皮带等相比，具有设备简单、布置灵活、占地面积小、操作及维修方便等特点，在钢铁、煤炭、电力、化工、粮食等行业得到广泛应用[1]。气力输送系统设计的合理与否，对输送效率、运行成本和使用寿命都有重要影响，因此本文对气力输送系统设计中着重考虑的问题进行归纳总结，希望引起工程设计同行的重视，为将来的工程设计提供参考。 1.气力输送系统 1.1气力输送的分类 根据输送管中物料的密集程度，气力输送可分为稀相输送和密相输送。稀相输送的混合比一般为0.1～25，输送气速为18～30m/s，高于浓相输送[2]。 根据输送管中气体的压力大小，气力输送可分为吸送式和压送式。吸送式的输送管内压力低于大气压，能自吸进料，缺点是必须负压卸料，而且物料输送距离较短；压送式的输送管内压力高于大气压，卸料方便，物料输送距离较长，其缺点是须用给料器将物料送入带压的管道中[3]。 1.2气力输送系统的组成 气力输送系统主要包括给料系统、输料系统、集料系统、动力系统和控制系统五大部分。 给料系统的作用是保证粉尘能够连续、均匀地进入输送管中，主要包括粉料缓冲斗、插板阀、旋转给料阀、给料器等。由于吸送式气力输送的输送管内存在一定负压，能够自吸进料，故其给料器通常采用L型或V型给料器，压送式的给料器较复杂，一般采用船型给料器或仓泵。 输料系统是粉料输送的关键环节，由输送直管、弯管、吸气口、吹扫口等组成，输送管的布置对气力输送系统的压力损失、连续稳定运行有至关重要的影响。 集料系统的作用是使料气分离，并将粉料收集后集中处理，主要包括集料器、卸料阀、粉料储罐等。集料器即除尘器，烟尘粒径小、混合比大时，应采用二级 正压浓相气力输灰工作原理及分步流程 正压浓相气力输送系统的工作原理：浓相干输灰是根据固气两相流的气力输送原理，利用压缩空气的静压和动压高浓度、高效率输送物料。飞灰在仓泵内必须得到充分流化，而且是边流化边输送。整个系统由五个部分组成：气源部分、输送部分、管路部分、灰库部分和控制部分。其中输送部分根据输灰量的要求，配以相应规格的输送机（仓泵）组成，每台输送机都是一个独立体，既可单机运行，也能多台组成系统运行。 仓泵 它是系统的核心部分，通过它将干灰与压缩空气充分混合并流态化，从而得以顺利在系统中运行。它是一个密闭的钢罐，上面装有进出料阀、流化盘、料位计、安全阀等配套设备。 仓泵工作原理： 仓泵是一个带有空气喷嘴的压力容器，这种设备具有输灰距离远、工作可靠、自动化程度高等特点，且需要用比较高压力的压缩空气作为输送介质，要配备一套空压机。它的工作过程是：先打开排气阀和进料阀进行装料，料满后关闭进料阀和排气阀，打开缸体加压阀，压缩空气将缸体内的粉尘带走。如此循环往复，就可将粉尘输送出去。 1、进料阶段：进料阀呈开启状态，一次进气阀和出料阀关闭，仓泵上部与灰斗连接，除尘器捕集的飞灰藉重力自由或经卸料机落入仓泵内，当灰位高至使料位计发出料满信号，或按系统进料设定时间到，进料阀关闭，排气阀关闭，进料状态结束。 2、加压流化阶段：进料阶段完成后，系统自动打开一次进气阀，经过处理的压缩空气经过流量调节阀进入仓泵底部流化锥，穿过流化锥后使空气均匀包围在每一粒飞灰周围，同时仓泵内压力升高，当压力高至使压力传感器发出信号时，系统自动打开出料阀，加压流化阶段结束。 3、输送阶段：出料阀、二次进气阀打开，一次进气阀不停，此时仓泵一边继续进气，边气灰混合物通过出料阀进入输灰管，飞灰始终处于边流化边进入输送管道进行输送，当仓泵内飞灰输送完后，管路压力下降，仓泵内压力降低，使压力传感器发出信号时，二次进气阀关闭，当仓泵内压力继续下降，至使压力传感器发出信号时，输送阶段结束，进气阀和出料阀保持开启状态，进入吹扫阶段。 4、吹扫阶段：进气阀和出料阀保持开启状态，压缩空气吹扫仓泵和输灰管道，定时一段时间后，吹扫结束，关闭进气阀，待仓泵内压力降至常压时，关闭出料阀，打开进料阀、排气阀，进入进料阶段，至此，系统完成一个输送循环，自动进入下一个输送循环。 密相气力输送系统的组成 密相气力输送是一种高浓度比、高混合比，低流速状态输送，物料在管道内成栓状或沙丘状，以集团的方式向前推动，输送动力来源主要是依靠料栓前后的压差来实现物料的输送，其主要包括压缩空气气源系统、供料系统、控制系统、管路系统、料库及其附属系统等。 1）、压缩空气气源系统主要由空气压缩机、除油机、干燥机、储气罐及管道组成，主要为物料输送及气控元件提供高质量的压缩空气。在短距离输送中也可以采用高压罗茨鼓风机代替。 2）、供料系统主要目的是将物料由低压容器向高压输送管道中供给，并尽可能的保证物料在进入高压管道时尽可能的保证与压缩空气均匀混合。目前常见的供料装置主要有仓式气力输送泵，在输送距离不远的情况下也可以采用高压旋转供料器。目前我公司使用的主要供料装置有F型仓式气力输送泵、V型仓式气力输送泵及L型仓式气力输送泵等。 3）、控制系统主要是采用以微处理器为基础的可编程控制器PLC控制，可实现就地手动控制、自动控制或远程计算机集中控制等，各机械元器件的动作，实现输送系统各个控制元器件的自动运行及数据采集，并附有手动操作切换功能。 4）、管路系统包括输送管道、弯头，必要的变径及补气阀门等，主要是为了保证物料在密闭状态下实现输送，不对外界造成污染，并保证物料在输送过程中与气体的混合状态，防止堵管现象的发生。 5）、料库及其附属系统主要包括料库、料位计、压力真空释放阀、除尘器、卸料阀等装置。 气力输送发送罐 密相气力输送的特点： ·设备配置简单，占地少，维修费用低； ·料气比高，物料输送浓度高，系统耗气量低； ·物料输送流速低，减少物料自身的破损以及设备、管道的自身磨损； ·输送管路布置灵活，实现集中、分散、大高度、中长距离、大容量的输送； ·仓式泵可根据现场实际需要并联或串联使用，实现物料的连续输送； ·控制系统采用PLC集中控制，设置手动或自动控制，自动化程度高； ·密封输送，物料不受潮、不污染，不受各种气候条件影响，有利于生产和环境保护；·对于化学性质不稳定的物料，可以采用惰性气体输送； ·在输送过程中可同时实现多种工艺操作过程，如混合、粉碎、分级、干燥、冷却、除尘等。 ·适宜输送煤粉、电厂飞灰、钢厂煤灰粉、氧化铝粉、各种矿粉、铸造型砂、水泥、化工原料等磨削性较大的物料。 浓相输送仓泵 第十四章固体流态化现象 使颗粒状物料与流动的气体或液体相接触，并在后者作用下呈现某种类似于流体的状态，这就是固体流态化。借助这种流化状态以完成某种处理过程的技术，称为流态化技术。 流态化技术用于工业操作有以下优点： (1)颗粒流动平稳，类似液体流动，操作易于实现连续化和自动化。 (2)由于固体颗粒的激烈运动和迅速混合，使床层温度均匀，便于凋节和维持所需的韫度。 (3)由于流化床所用固体颗粒尺寸小，比表面大，因此，气体与固体颗粒之间的传热、传质速率高。又因为流化床颗粒的运动使得流化床与传热壁面之间有较高的传热速率。 由于上述优点，近几十年来，流态化技术广泛用在化学工业中的物理操作和化学操作中。 但是，流态化技术在应用中还存在以下一些问题： (1)由于气体返混和气泡的存在，使气固接触效率降低。 (2)由于固体颗粒在床层内迅速混合，在连续进料的情况下，将导致颗粒在床层内停留时间不均，使得产品质量不均匀。 (3)由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的壁面磨损严重。脆性固体颗粒易被磨成粉末被气流带走，需要考虑由此引起的各种问题。 对上述的存在问题应有充分认识，以便在应用时扬长避短，获得更好的技术经济效果。另外，由于流态化现象比较复杂，人们对它的规律性了解还很不够，无论在设计方面或操作方面，都还存在许多有待进一步研究的内容。而且，鉴于目前绝大多数工业应用都是气一固流化系统，因此，本章主要讨论气一固流化系统。 一.固体流态化过程的几个阶段 在玻璃圆筒底部装一块多孔板，板上堆放一层砂粒，从多孔板下方通入空气。当气速小时，砂粒静止不动，空气仅仅是从砂粒间缝隙穿过，这就是固定床。如图14-1(a)。 气流速度加大，则固体颗粒开始松动，有些颗粒虽然轻微地抖动，但不能脱离其原来的位置，各颗粒仍然保持接触，床层高度无明显增加。此称为膨胀床。 流速再增到某一数值，各颗粒刚好被上升气流推起，彼此脱离接触，床层高度也有明显增加。达到这一状态时，称为起始流态化。如图14-1(b)所示。 流速超过起始流态化速度以后，颗粒便在床内翻滚，作不规则运动，总体上是在中央上升而沿器壁落下。气流速度愈大，运动愈剧烈，此即为流化床，如图14-1的（c1）与（c2）(代表两种不同形式的流态化，见后)所示。此阶段中颗粒虽然剧烈运动，但基本上并不脱离床层，被吹起之后仍要落回，因此床层仍维持一个明显的上界面，与沸腾水的表面相似。 如果继续提高气流速度，到了一定数值，则颗粒便为气流所夹带而从圆筒顶部被吹走，原来的床层不复存在，自然就无所谓上界面。这种状况，称为气力输送，如图14-1(d)所示。 二.流化床类似于液体的特性 从流化床所显示出的流化现象来看，很象沸腾中的液层，因此流化床又称沸腾床。实质上，处于流化状态下的颗粒群的确具有许多与液体相似的特性。例如，流化床不仅具有基本上呈水平的上界面，而且若将较轻的物体按进床层内部，则放开以后，轻物便冒出浮在界面上，如图14-2(a)、(b)所示；在床层的侧壁上开孔，固体颗粒可以像液体一样流出，如图14-2(c)所示；若将不等高的两流化床连通，两床的床面可以彼此拉平，如图14 -2(d) 所示；床层内部任何两点间的静压差，密相高压气力输送系统
固体流态化实验
气力输送系统的设计要点
正压浓相气力输送系统的工作原理及流程
密相气力输送系统的组成和特点
第十四章 固体流态化现象
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