摘要:
通過分析討論各類常用氣力輸送系統(tǒng)的性能、特點(diǎn)和適用范圍，較系統(tǒng)地?cái)⑹隽藲饬斔蛢?yōu)化設(shè)計(jì)的五個(gè)要點(diǎn)
３．１供氣壓力
空壓機(jī)（風(fēng)機(jī)）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(gè)安全系數(shù)（約為1.1）；如果空壓機(jī)(風(fēng)機(jī))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(diào)節(jié)空氣量裝置?如節(jié)流噴嘴等的壓損也必須考慮進(jìn)去。
３．２體積流量
如果空氣的質(zhì)量流量 ma(ｋｇ／ｓ)已確定，那末可用近似方法求得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)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(dá)。首先依據(jù)輸送參數(shù)(由理想氣體定律產(chǎn)生)可計(jì)算輸送空氣初始速度；然后根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓，１０１．３ｋＰａ(絕對)；
Ｔ--輸送空氣溫度，Ｋ；
ｄ--管道內(nèi)徑，ｍ；
ｐ--管道起始端空氣壓力，ｋＰａ；
Ｔ0--標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)輸送物料所需空氣的體積流量，而所選空壓機(jī)?風(fēng)機(jī)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(tǒng)來說，旋轉(zhuǎn)葉片供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的１５％～２０％，而雙翻板閥供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的１０％。
３．３壓力適用范圍
正壓系統(tǒng)中各類空壓機(jī)(風(fēng)機(jī))的壓力適用范圍如圖３所示。對 低 壓 系 統(tǒng) ( 約 １０ｋＰａ),，軸流式或離心式風(fēng)機(jī)都是適宜的，具體選擇取決于系統(tǒng)負(fù)荷和需要的操作壓力特性。這類風(fēng)機(jī)常用于稀相輸送，作為文丘里式和旋轉(zhuǎn)葉片供料器的供氣源，系統(tǒng)中使用薄壁管道。?
當(dāng)排氣壓力小于１００ｋＰａ時(shí)，廣泛使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。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(dāng)傳遞壓力增加時(shí)，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(dòng)狀態(tài)。
當(dāng)排氣壓力大于１００ｋＰａ時(shí)，往復(fù)式和螺桿式空壓機(jī)都能滿足氣力輸送系統(tǒng)中所需最高壓力。單級回轉(zhuǎn)滑片式空壓機(jī)的工作壓力可達(dá)到４００ｋＰａ(表壓)。
真空泵在圖３中沒有列出，因?yàn)檫@類設(shè)備選用比較少。對負(fù)壓系統(tǒng)，如真空不是太大，常使用離心式通風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)；對于較高真空，則采用水環(huán)或液環(huán)式真空泵。
４經(jīng)濟(jì)性分析
當(dāng)幾種氣力輸送系統(tǒng)都適用于某一具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)選擇最經(jīng)濟(jì)的。這里主要以倉式泵的實(shí)測數(shù)據(jù)為例，證實(shí)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(fèi)用。
４．１投資費(fèi)用
總的來說，高壓密相輸送中空壓機(jī)和供料器的價(jià)格比較昂貴；低壓稀相輸送系統(tǒng)中管道和收塵器的費(fèi)用較貴。當(dāng)輸送距離小于５０ｍ，使用稀相系統(tǒng)的投資費(fèi)用低；超過５０ｍ，密相系統(tǒng)的投資費(fèi)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(fèi)用。
４．２操作費(fèi)用
主要?jiǎng)恿M(fèi)用來自空壓機(jī)，其次是旋轉(zhuǎn)葉片供料器和螺旋泵及袋除塵器，其它設(shè)備的動(dòng)力消耗相對空壓機(jī)來說是很小的。
使用集中氣源可減少系統(tǒng)投資費(fèi)用，但其操作費(fèi)用比單獨(dú)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(tǒng)所需壓力僅為１００ｋＰａ，則使用集中供氣費(fèi)用要比單獨(dú)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(tǒng)的操作費(fèi)用總是較低的。當(dāng)輸送距離為５０ｍ時(shí)，稀相輸送操作費(fèi)用是密相輸送的５倍以上(依據(jù)倉式泵使用情況)；隨輸送距離增大，這個(gè)差異將減少。操作費(fèi)用主要來自電機(jī)的功率消耗，可用式(５)進(jìn)行粗略估算。
Ｐ＝１６５ｍａ１ｎ(ｐ１／ｐ２)?(５)
或 Ｐ＝２０２ＶＯ１ｎ(ｐ１／ｐ２)?(５－１)
式中：Ｐ--電機(jī)消耗功率，ｋＷ
ｐ１--空氣進(jìn)氣壓力，ｋＰａ(絕對)
ｐ２--空氣排氣壓力，ｋＰａ(絕對)
電機(jī)消耗功率乘以單位電價(jià)即為每小時(shí)操作費(fèi)用。
４．３倉式泵實(shí)測結(jié)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(tǒng)所需能量。圖４為一個(gè)實(shí)際運(yùn)行倉式泵輸送裝置的壓力罐有效容積特性曲線。其中實(shí)際輸送階段功率消耗Ｐ是在空壓機(jī)聯(lián)軸節(jié)處測得。在雙倉系統(tǒng)中，ＶＢ,ｇｅｓ是二個(gè)相同的單罐容積之和(＝２ＶＢ)。輸送水泥時(shí)空壓機(jī)輸出壓力為ｐｖ＝４００ｋＰａ(表壓)，輸送粉煤灰時(shí)空壓機(jī)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(shí)所需輸送周期次數(shù)ｎｃｈ增加的趨勢。
如圖４所示，當(dāng)罐尺寸大于臨界容積時(shí)，其功率消耗獨(dú)立于罐尺寸；當(dāng)罐尺寸小于臨界容積并降至極限容積時(shí)，相應(yīng)的無效時(shí)間會(huì)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(shí)間內(nèi)用一個(gè)較高的實(shí)際輸送量ＧＳ來補(bǔ)償。
雙倉系統(tǒng)(一個(gè)罐加壓和輸送，另一個(gè)罐排氣和進(jìn)料)罐的臨界容積比單倉系統(tǒng)罐的臨界容積低。比較圖４中兩個(gè)系統(tǒng)功率消耗Ｐ可以看出,雙倉系統(tǒng)比單倉系統(tǒng)的能耗更低。
從能量觀點(diǎn)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(dòng)和輸送性能，其能耗也明顯減少。
作者：程 群