（材料加工工程专业论文）氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计.pdf

一j f。净警毳h| 氮气闭环炎1 弋刚叫、 输送气体和物料的接受装置组成，系统几乎处于封闭状态，而且如果情况需要， 系统可以在无需移动任何部件的前提下就能达到完全控制物料输送的目的。本文 从气力输送机理研究出发，针对有潜在爆炸性、有放射性和强氧化性的物料，研 究设计了一种新型的氮气闭式式气力输送系统，通过完全封闭输送、氮气循环再 利用、自动控制，达到了节能降耗和安全环保的最终目的。 本文首先介绍了气力输送系统的优缺点，总结了国内外气力输送的发展状况 和研究成果，阐述了课题的研究背景，详细叙述了课题的研究内容、目的意义、 研究的方法与思路。 以气力输送的机理研究为基础，通过对气力输送的类别、粉体粒性、输送气 速、输送压力、料气比、输送管路管径及输送管道压力损失等参数的深入探讨， 针对输送易爆炸物料，研究分析了氮气闭环式气力输送系统的机理，介绍了氮气 闭环式气力输送系统设计所需的基本气体方程、气固两相流运动状态等内容。 在氮气闭环式气力输送机理研究的基础上，根据设计要求和设计目标，对氮 气闭环式气力输送进行了系统设计和计算，从工艺流程和控制流程两方面对氮气 闭环式气力输送系统进行了系统整体性能的阐述和系统运行流程的详细说明，然 后对系统内压缩空气制造系统、压缩氮气制取系统、供料压送系统、气力输送管 道、储存分离系统、氮气循环再利用系统和控制系统七个组成部分进行了设计计 算和选取配置，并对每个系统的性能与作用进行了深入的探讨，重点研究设计了 氮气循环再利用系统中的除尘过滤装置、氮气增压装置、氮气差压平衡装置、氮 气调压补气装置，通过双级除尘、超精过滤、变频增压、双路供气等多方面研究 使系统获得了优良的节能环保特性，并对氮气闭环式气力输送系统的经济效益进 行了计算分析。 以硫磺作为氮气闭环式气力输送系统的输送物料进行实验，根据系统的现场 布局和运行状况，得到了理想的实验结果，检验了氮气闭环式气力输送系统的节 能环保性和稳定可靠性。 最后，对本文的研究工作进行了总结陈述，对氮气闭环式气力输送系统在今 氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计 后地推广使用以及在节能环保方面的改进和完善提出了展望。 关键词：气力输送氮气节能压力损失闭环式回收变频 n 重鱼型垫奎堂堕塑圭兰垡垒奎 _ _ - 一 t h e o r yr e s e a r c ha n ds y s t e m d e s i g no f n i t r o g e nc l o s e d l o o p p n e u m a t i cc o n v e y i n g p n 即m a t i cc o n v e y i n gs y s t e m s a r eb a s i c a l l yq u i t es i m p l ea n d a r ee m i n e n t l y s u i t a b l ef o rt h et r a n s p o r to fp o w d e r e da n dg r a n u l a rm a t e r i a l si nf a c t o r y , s i t ea n dp l a n t s i t u a t i o i l s t h es y s t e mr e q u i r e m e n t sa r eas o u r c eo fc o m p r e s s e dg a s ，u s u a l l ya l l ，at e e d d e v i c e ac o n v e y i n gp i p e l i n ea n dar e c e i v e rt od i s e n g a g et h ec o n v e y e dm a t e r i a la 1 1 d c a r r i e rg a s t h es y s t e mi st o t a l l ye n c l o s e d ，a n di f i ti sr e q u i r e d ，t h es y s t e mca no p e r a t e t i r e l yw i t h o u tm o v i n gp a r t sc o m i n gi n t oc o n t a c tw i t h t h ec o n v e y e dm a t e r i a l t h et e x t b e g i n sw i t hp n e u m a t i cc o n v e y i n gt h e o r i e s ，a i m s a tm a t e r i a l sw h i c ha l ep o t e n t i a l l y e x p l o s i v e ，r a d i o a c t i v eo re a s i l yo x i d i z e dr e s e a r c h e sa n dd e s i g n sa n e wt y p eo fm t r o g 吼 c l o s e dl o o pp n e u m a t i cc o n v e y i n gs y s t e m , w i t he n t i r d yc l o s e dc o n v e y i n g ，n i t r o g 吼 r e c l a i m i n g a u t oc o n t r o le t e ，f i n a l l yr e a c h e st h ep u r p o s e so fe n e r g y c o i l s e r v a t l o n ， s a f e t ya n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a tt h eb e g i l l n i i l 岛t h et e x ti n t r o d u c e st h ee x c e l l e n tf e a t u r e sa n dd i s a d v a n t a g e so f p n e u i m t i cc o n v e y i n g , s u m m a r i z e st h eu p d a t e dd e v e l o p e ds t a t u sa n d r e s e a r c h e d 姗o t p n e u m a t i ce o n v e y i a gi nt h ew o r l d ，t a l k sa b o u tt h eb a c k g r o u n do f t h et h e s i s g o e si n t o p a r t i c u l a r st h er 髓e 缸c _ hc o n t e n t s ，p u r p o s e s ，s i g n i f i c a n c ea n dt h e r e s e a r c hm e t h o d sa n d r o u t e so ft h et h e s i s b a s e dw i t ht h et h e o r yr e s e a r c ho fp n e u m a t i cc o n v e y i n g ，d e e p l yd i s c u s s e st h e c o n v e y i n gp a r a m e t e r si n d u d i n gt h et y p e so fp n e u m a t i cc o n v e y i n g ，m a t e r i a lp r o p 叭弘 c o n v e y i n ga i rv e l o c i t y , c o n v e y i n gp r e s s u r e ，t h ed i a m e t e ro f c o n v e y i n gp i p e l i n e sa n d c , 0 1 1 v e 咖gp r e s s u r el o s se r e ，a i m e da tt h ee a s i l ye x p l o s i b l em a t e r i a l si nt h e c 0 n v e y m g ， r e s e a rc _ h e sa n da n a l y s i st h et h e o r yo fn i t r o g e nc l o s e dl o o pp n e u m a t i cc o n v e y i n g s y s t e m , b r i e f l yi n t r o d u c e sb a s i ca i re q u a t i o na n d t h em o t i o ne q u a t i o n so fa i r - g r a n u l e t w op h a s ef l o w b 嬲e dw i t ht h er e s e a r c ht h e o r i e so fn i t r o g e nc l o s e dl o o pp n e u m a t i cc o n v e y i n g s y s t e m , a c c o r d i n gt o t h ed e s i g nr e q u e s ta n dd e s i g nt a r g e t ，t h et h e s i sd e s i g n sa n d m 氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计 c a l c u l a t e st h en i t r o g e nc l o s e dl o o pp n e u m a t i cc o n v e y i n gs y s t e m , e x p a t i a t e so nt h e w h o l es y s t e mc a p a b i l i t ya n ds y s t e mc i r c u l a t i o nf l o wf r o mt w oa s p e c t so ft e c h n i q u e f l o wa n dc o n t r o lf l o wo fn i t r o g e nc l o s e dl o o pp n e u m a t i cc o n v e y i n gs y s t e m , a n dt h e n r e s e a r c h e sa n dd e s i g n st h es e v e np a r t so f s y s t e mw h i c ha r ea i rc o m p r e s s o rs y s t e m , t h e n i t r o g e np r o d u c t i o ns y s t e m , t h ef e e d i n ga n dp r e s s u r ec o n v e y i n gs y s t e m , p n e u m a t i c c o n v e y i n gp i p e l i n e , t h es t o r a g ea n ds e p a r a t i o ns y s t e m , n i t r o g e nc i r c u l a t i n gr e c y c l e s y s t e m , c o n t r o ls y s t e m t h ep a p e rm a k e st h es e l e c t i o na n dc o n f i g u r a t i o no f e q u i p m e n t si ns e v e np a r t s ，a n dd e e p l yd m c u s s 锱t h ec a p a b i l i t i e sa n df u n c t i o n so ft h e s e e q u i p m e n t si nt h es y s t e mc i r c u l a t i n gp r o c e s s t h en i t r o g e nc i r c u l a t i n gr e c y c l es y s t e m w h i c hi st h ek e y s t o n eo ft h ep a p e ri sr e s e a r c h e dw i t ht h ed e s i g na n dc a l c u l a t i o no f n i t r o g e nr e c y c l ef i l t e rd e v i c e ，n i t r o g e nb o o s t e rd e v i c e ，n i t r o g e np r e s s u r ed i f f e r e n t i a l b a l a n c ed e v i c e ，n i t r o g e nv o l t a g er e g u l a t i n ga n dc o m p e n s a t i o nd e v i c e ，t h r o u g ht h e r e s e a r c ho ft h ed o u b l e s t a g ed u s tc a t c h e r , n i t r o g e nu l t r a - p r e c i s i o nf i l t e r i n g ，s p e e d r e g u l a t i n gb y v a r i a b l ef r e q u e n c y , p a r a l l e ln i t r o g e n 凳e d ，t h es y s t e mh a sw o ne x c e l l e n t p r o p e r t i e so fs a v i n ge n e r g ya n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n , a n dt h ee c o n o m i cb e n e f i to f n i t r o g e nc b s e d l o o pt y p ep n e u m a t i cc o n v e y i n gs y s t e mi sc a l c u l a t e da n da n a l y z e d s u l p h u rw h i c hi s t a k e na st h ec o n v e y i n gm a t e r i a lo fn i t r o g e nc b s e dl o o p p n e u m a t i cc o n v e y i n gs y s t e mi sc o n v e y e di nt h ee x p e r i m e n t s ，a c c o r d i n gt ot h el o c a t e d l a y o u ta n dc i r c u l a t e ds t a t u s ，g e t st h ei d e a le x p e r i m e n tr e s u l t s c h e c k so u t t h ec h a r a c t e r s o fe n e r g ys a v i n ga n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n dt h er e l i a b i l i t ya n ds t a b i l i t yo f n i t r o g e nc b s e dl o o pp n e u m a t i cc o n v e y i n gs y s t e m i nt h ee n d ，s u m m a r i z e st h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so ft h et h e s i s ，p u t sf o r w a r dt h e p r o s p e c to fp e r s i s t e n t l ys p r e a d i n ga n da p p l y i n gi nt h ef u t u r ea n di m p r o v e m e n ta n d p e r f e c ti na s p e c t so fe n e r g y c o n s e r v a t i o na n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nc a r e e r k e yw o r d s ：p n e u m a t i c c o n v e y i n g ；n i t r o g e n ；e n e r g ys a v i n g ；p r e s s u r el o s s ； c b s e dl o o p ；n i t r o g e nr e c l a i m i n g ；f r e q u e n c yc o n v e r s i o n i v 符号说明i 1 绪j 沧1 1 1 气力输送简介1 1 2 课题研究背景2 1 3 论文综述及评论5 1 3 1 国外的发展o 一5 1 3 2 国内的发展6 1 3 3 氮气以及惰性气体气力输送的发展7 1 4 课题研究内容、目的、意义以及研究方法7 1 4 1 课题研究内容7 1 4 2 课题研究目的及意义8 1 4 3 课题研究的方法与思路9 2 氮气闭环式气力输送机理研究1 0 2 1 气力输送形式一1 0 2 1 1 按输送装置分类1 0 2 1 1 1 吸气式气力输送1 0 2 1 1 2 压气式气力输送系统1 1 2 1 1 3 混合式气力输送系统1 2 2 1 2 按输送用气是否循环利用分类1 3 2 1 2 1 开放式系统：l3 2 1 2 2 封闭式输送系统13 2 1 3 按物料在管道中的流动形式分类1 4 氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计 2 1 3 1 稀相气力输送1 5 2 1 3 2 密相气力输送1 6 2 1 3 小结1 7 2 2 气力输送设计参数17 2 2 1 粉体粒性1 7 2 2 1 1 粒子大小与粒度分布1 8 2 2 1 2 颗粒的填充状态1 9 2 2 1 3 颗粒的分散性质2 2 2 2 1 4 物料的爆炸性质2 5 2 2 1 5 粉体的其他性质2 7 2 2 2 输送气流速度2 7 2 2 3 输送气量一2 8 2 2 4 料气比2 9 2 2 5 输送管路管径。2 9 2 2 6 输送管道压力损失计算2 9 2 2 7 小结一3 3 3 氮气闭环式气力输送系统设计3 7 3 1 氮气闭环式气力输送系统的工艺流程一3 7 3 1 1 方案的提出3 7 3 1 2 系统的工作原理3 8 3 2 氮气闭环式气力输送系统设计与计算一3 9 3 2 1 压缩空气制造系统一3 9 3 2 1 1 空压机选型与计算3 9 3 2 1 2 压缩空气制造系统的组成4 3 3 2 2 压缩氮气制取系统一4 5 3 2 2 1 制氮原理一4 5 3 2 2 2 压缩氮气制取系统的组成4 6 3 2 3 供料压送系统_ 4 8 3 2 3 1 解包机4 8 3 2 3 2 压送罐4 9 3 2 4 气力输送管道系统。5 1 3 2 5 储存分离系统一5 2 4 3 实验分析7 7 4 3 1 输送压力对氮气闭环式气力输送管道压损的影响j 7 7 4 3 2 气体流量对硫磺气力输送能力的影响7 9 4 3 3 氮气闭环式气力输送系统输送能力实验j 8 1 4 3 4 氮气闭环式气力输送系统氮气循环使用率实验8l 4 4 实验结论8 2 5 氮气闭环式气力输送系统经济效益分析。8 3 总结与展望8 7 参考文献8 9 致谢9 3 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录9 3 独创性声明9 4 关于论文使用授权的说明9 4 h i 青岛科技大学研究生学位论文 符号说明 符号说明单位 占 粉体孔隙率无量纲 n 粉体粒子配位数无量纲 ， 某压强下水银所能进入的最小孔隙的 衄 半径 1 ，沉物体的沉降速度 n 以 u 输送气流速度 l s a u 0颗粒的沉降速度 1 1 1 s q输送气量 n m 3 m i n g输送氮气气量 n m 3 m i n ，行 被输送物料的质量流量与压缩气体的 k g k g 质量流量之比 g g 气体质量流量 蜒洳 g固体质量流量 k s d 输送管道直径 n h n 职单位时间内输送物料重量k m i n p 口空气密度埘矗 衅。 氮气初始管路压力损失 k p a 叱。 加速段压力损失 k p a 直管段压力损失 k p a 蛾f 屯 附加压损系数无量纲 屯 氮气摩擦阻力系数无量纲 k 沿程阻力附加系数无量纲 口 压损比无量纲 氮气的运动粘性系数无量纲 咏 弯管段压力损失 k p a 氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计 弯管的当量长度m 厶 万 弯管压损系数无量纲 矽 弯管总弯曲角度 嗥 分离器、除尘器压损 k p a 蝎 排气管道压力损失 k p a g c贮气罐容积 m 3 啦空压机供气量 m 3 s g气动系统中设备装置消耗的自由空气 m 3 s 流量 t气动系统一个工作循环所用的时间s p o大气压力，p o = 0 1 0 1 3 m p a m 口a p l贮气罐中气体能够上升达到的最高压 a 力 p 2贮气罐中气体允许下降到的最低压力 a 硫磺的堆积密度 t m - 3 p t ，l 压送罐每小时的压送次数无量纲 刁 压送罐内装入硫磺时的容积效率，本无量纲 设计取值为0 7 5 y 压送罐的有效容积 m 3 c除尘效率 g c除尘器被捕集的粉尘量k g 0进入除尘器的粉尘量k g q过滤除尘器的处理风量 m 3 h 矿 过滤速度( 表观过滤气速) m m i n 彳过滤除尘器滤料的过滤面积m 2 活塞式压缩机的排气量 m 3 m t n 吼 n 青岛科技大学研究生学位论文 1 1 气力输送简介 l 绪论 管道气力输送技术是方兴未艾的新学科和边缘学科【l 】，它是利用压缩气流的 能量，在密闭管道内沿气流方向输送粉粒状物料，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。这种管道技术对我国来说也是一门年轻而极具有光广阔营运前景的 有待研究开发和应用的技术。直到现在，不管是在理论方面还是在实际应用方面， 许多问题远未得得到很好地解决。管道物料输送技术属于两相流技术，它有别于 输水、输气和输油等单相流输送，是气固、固液两相流或多相流。粉体的气力输 送是利用气体为载体，在管道或容器中输送粉体物料的一种方法，在气力输送中， 混合介质是气体和粉粒体，一般使用的气体是空气。当要求输送的物料不能被氧 化或容易爆炸时，应使用氮气或惰性气体，因而属于气固两相流【2 】。气力输送及 相关技术广泛应用于建材、化工、粮食、冶金、采矿、环保、轻工、能源等部门， 并且往往成为设备的经济安全稳定运行、开发新的工艺流程、发展新型气固输送 的关键技术【3 】。管道气力输送技术虽然已有一百多年的历史，然而直到现在，由 于其机理的复杂性，直到现在还没有建立一套完善的理论。 图1 1 为常见的正压气力输送装置简图。 从气力输送的输送机理和应用实践均表明它具有一系列的优点嘲：物料在输 送过程中基本上处于密闭状态，受气候和环境的影响小，工人工作条件好，物料 不致受潮、污损或混入杂质，输送效率高，防尘效果好，设备简单，结构紧凑， 布置灵活，占地较小，设备费用低，维护管理方便，易于实现自动化以及有利于 环境保护等；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、冷却等，将输送过程和生产工艺相结合，这样有助于简化工艺过程的设备。 为此，可大大地提高劳动生产率、降低成本和减少占地空间。 但是气力输送也存在一定的缺点：对输送物料的要求非常严格，只适宜输送 松散的物料，而易碎、粘附性强、磨琢性大、有腐蚀性和易起化学变化以及容易 爆炸的物料则需特殊处理后才能输送；与其他输送设备相比动力消耗大较大；在 输送过程中物料与管壁接触多、磨损严重，物料损坏率高、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。 氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计 图l l 正压气力输送装置硒图 1 解包装置2 发送装置3 消音器4 - 罗茨风机5 一旋转阀6 喷嘴7 输送管 8 压力开关9 - 二4 i 分配器1 0 除尘器1 1 料位计1 2 储罐1 3 风机 f i g1 - 1s k e t c ho f p o s i t i v ep r e s s u r ep n e u m a t i cc o n v e y i n gd e v i c e 1 - u n l o a d i n gs t a t i o n2 - b l o wt a n k3 - m u f f l e4 - r o o t sb l o w e r5 - r o t a r yv a l v e6 - n o z z l e7 - c o n v e y i n g 。 p i p e l i n e8 - p r e s s u r es w i t c h9 - d i v a t c rv a l v e s10 - d u s tc o l l e c t o r l1 1 e v e ls e n s o r12 - s i l o13 b l o w e r 随着气力输送技术在理论上的不断完善，气力输送系统也在不断地创新和突 破以克服当前气力输送存在的缺点，诸如当今正在发展的一种静压式输送装置一 其基本原理是在输送管中形成许多彼此相间的料栓和气栓，用空气压力推送料 栓前进以达到输送的目的。此外，还有将气流充入粉状物料中，使物料流动性好而 便于输送的空气输送斜槽等。但是当前的气力输送系统在节能降耗、安全环保、 物料破碎、压力损失及自动化控制等方面还有进一步的发展潜力1 。通过人们对 气力输送技术的不断研究和探索，气力输送技术一定会向着更节能、更安全、更 环保、更自动、更人性化的方向发展。本课题就是为了满足既能输送易爆物料、 又能回收输送气体的要求下而提出的。 1 2 课题研究背景 近些年，节能减排已经成为了我国社会各界非常关心的一个问题，国家为此 也出台了一系列政策措施，但是必须注意到我国仍然面临着较大的节能减排压 力，如何选择发展路径，处理好节约能源资源、保护环境与促进经济发展之间的 关系仍然是我国经济发展中必须面对的一个重要问题。 由于中国人口众多，人均能源占有量远低于世界平均水平。据我国能源发 2 青岛科技大学研究生学位论文 展“十一五”规划分析，我国石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的7 7 和7 1 。但是另一方面，我国能源利用率仍然较低。尽管中国依靠技术进步，已 经大大降低了能源消费弹性系数，但中国能源工业的技术和管理水平仍然不高， 能源平均利用率仅为3 0 ，较发达国家低1 0 。中国产品单位能耗较高，与发达 国家的差距较大。如单位产值能耗是发达国家的3 4 倍，主要工业产品能耗是发 达国家的1 4 倍。我国目前正处于工业化中期阶段，重化工工业化特征非常明显， 这意味着我国工业在较长时间内不可避免地要产生污染物。我国的能源消费结构 以煤炭和石油为主，是世界上最大的煤炭和石油消费国，目前我国的二氧化碳排 放总量居世界第二位，甲烷、二氧化亚氮等温室气体的排放量也居世界前列。预 计到2 0 2 5 年，我国的二氧化碳排放总量将超过美国居世界第一位。 一方面，我国能源资源人均占有量较低，另一方面，我国资源利用率又较低， 污染物排放则较高，这必将对我国的可持续发展以及产业结构调整发生重要影 响。如果我国不采取相应措施控制温室气体的排放量，继续生产高排放、低产出 获得的产品，我国在参加联合国气候变化框架公约活动中，将越来越受到来 自国际的压力，发达国家可能会对我国生产的高排放、低产出获得的产品设置贸 易壁垒，从而引发我国与发达国家之间的贸易争端。 为了更好的解决节能减排压力，党的十六届五中全会建议将单位g d p 能耗降低2 0 左右作为两个重要量化目标之一，并将节约资源作为基本国策。十 届人大四次会议审议通过的“十一五”规划纲要提出，2 0 1 0 年每万元g d p 能耗比2 0 0 5 年降低2 0 左右，即从2 0 0 5 年的1 2 2 下降到0 9 8 吨标准煤左右， “十一五”期间年均节能率为4 4 左右，这意味着需累计节能5 6 亿吨标准煤左 右，年均节能要达到1 1 亿吨标准煤左右。 当前我国节能减排形势并不乐观。2 0 0 6 年我国单位g d p 能耗比2 0 0 5 年下降 1 2 3 ，这也是我国单位g d p 能耗出现了自2 0 0 3 年以来的首次下降，但未能实现 年初4 的预定目标。从近期情况来看，节能减排形势依然不容乐观。从国家统计 局发布2 0 0 7 年一季度国民经济运行情况来看，一季度，国内生产总值5 0 2 8 7 亿 元，同比增长1 1 1 ，超过“十一五规划”预期3 6 个百分点。从生产上看，一 季度工业特别是高耗能高污染行业仍然增长过快，占全国工业能耗和二氧化硫排 放近7 0 的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等6 大行业增长2 0 6 ， 同比加快6 6 百分点。一季度，这六个行业用电量增长1 8 2 ，比工业用电量增 速快1 4 个百分点，部分高耗能产品出口也呈大幅增长之势。如果这种趋势不加 以遏制，势必对今年全国节能减排任务的完成产生十分不利的影响。 2 0 0 9 年1 2 月1 9 日下午，联合国气候变化大会在丹麦哥本哈根落下帷幕。 全世界1 1 9 个国家的领导人和联合国及其专门机构和组织的负责人出席了会议。 3 氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计 会议的规模及各方面对会议的关注足以体现出国际社会对应对气候变化问题的 高度重视，以及加强气候变化国际合作，共同应对挑战的强烈政治意愿，并向世 界传递了合作应对气候变化的希望和信心。 经过各方的艰苦磋商，大会分别以联合国气候变化框架公约及京都议 定书缔约方大会决定的形式通过了有关的成果文件，决定延续“巴厘路线图 的谈判进程，授权公约和议定书两个工作组继续进行谈判，并在2 0 1 0 年底完成工作。会议发表的哥本哈根协议是国际社会共同应对气候变化迈出 的具有重大意义的一步。在“共同但有区别的责任 原则下，最大范围地将各国 纳入了应对气候变化的合作行动，在发达国家实行强制减排和发展中国家采取自 主减缓行动方面迈出了新的步伐。根据政府间气候变化专门委员会( i p c c ) 第四 次评估报告的科学观点，提出了将全球平均温升控制在工业革命以前2 的长期 行动目标。为了确保长期目标和相应的应对行动得到最新气候变化相关科学研究 成果的支持，对哥本哈根协议执行情况以及对包括长期目标在内的共同愿景 的综合评估，将与i p c c 已正式启动的第五次评估报告的出台时间相衔接。 我国作为负责任的发展中大国，将坚定不移地走可持续发展道路。正如温家 宝总理在这次大会上所作的庄严承诺，我国政府确定减缓温室气体排放的目标是 我国根据国情采取的自主行动，是对我国人民和全人类负责的，不附加任何条件， 不与任何国家的减排目标挂钩。无论哥本哈根结果如何，我国政府都将坚定不移 地为实现、甚至超过这个目标而努力。 妥善应对气候变化，事关我国经济社会发展全局和人民群众根本利益。面对 气候变化的严峻挑战，我们必须深入贯彻落实科学发展观，加强生态文明建设， 采取更加强有力的政策措施与行动，加快转变发展方式，努力控制温室气体排放， 建设资源节约型和环境友好型社会。要把应对气候变化作为国家经济社会发展的 重大战略。我国的减排目标将作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期 规划，保证承诺的执行受到法律和舆论的监督。加强对节能、提高能效、洁净煤、 可再生能源、先进核能、碳捕集利用与封存等低碳和零碳技术的研发和产业化投 入，加快建设以低碳为特征的工业、建筑和交通体系。制定配套的法律法规和标 准，完善财政、税收、价格、金融等政策措施，健全管理体系和监督实施机制。 我国将进一步完善国内统计、监测、考核办法，改进减排信息的披露方式，增加 透明度。积极开展国际交流、对话与合作，有效引进、消化、吸收国外先进的低 碳和气候友好技术，提高我国应对气候变化的能力。 要做到节能减排，发展环保技术，创建低碳型社会，科技是基础。气力输送 技术发展至今虽然已经有1 0 0 多年的历史，但是当前气力输送技术仍存在能耗较 大、输送特殊物料限制太多、安全系数太低等缺点，本课题就是在这一背景下应 4 青岛科技大学研究生学位论文 运而生，旨在通过深入研究气力输送理论，从中探索和创新研究出利用氮气输送 易爆物料、同时又能将氮气回收再利用的气力输送系统，建立一种既能大幅度降 低能耗又能安全无污染的输送特殊物料的新型气力输送系统，不断丰富和发展气 力输送理论，并应用到现实实践中。 1 3 论文综述及评论 1 3 1 国外的发展 早在1 8 1 0 年u e d h u r s t 就提出了邮件气力输送方案【6 】，1 8 2 4 年v a u a n s e 最先 建立了气力输送实验装置【7 】。1 8 5 3 年欧洲出现第一个气力输送装置【8 】，但由于当 时科学技术和工艺水平的限制，气力输送技术在较长的时间内没能得到广泛的应 用。只局限于某些大码头上的装卸。1 9 2 4 年g a s t e r s t a e d t 研究过气固悬浮体管内 流动【9 】。但是许多经验和研究成果分布在各个部门，交流不多。有意识的总结归 纳所遇到的各种现象，用气固两相流的统一观点系统地分析和研究，则是1 9 4 0 年后才开始。两相流( t w o p h a s ef l o w ) 的名词在1 9 4 9 年才见诸文献【l 们。五十年 代以后论文数量显著增加，内容包括两项流边界层、流态化技术、激波在两相流 混合介质中的传播、空化理论、喷管理论等。1 9 5 6 年i n g e b o 研究了颗粒群阻力 系数实验公式 1 u 。1 9 6 1 年s t r e e t e r 主编的流体力学手册有专门的一节介绍两相流 【1 2 1 。六十年代后，越来越多的学者探索描述两相流运动的基本方程。早期的工作 有m a r b l e 、m u r r a y 、p a n t o n 等。 2 0 世纪6 0 年代，英国b r a d f o r d 大学的d r w i l l i a m s 建立了粉粒技术研究院， 并创刊了p o w d e rt e c h n o l o g y 杂志【1 3 1 。c a m b r i d g e 大学的j e d a v i d s o n 和 d h a r r i s o n l 9 7 1 年出版了f l u i d i z a t i o nk l i n z i n g 在粉体的物性以及气力输送进行了 较深入地研刭1 4 】。t s u j i y 在气力输送气固两相流动的数值计算方面作了大量的工 作【l5 1 。z e n z 就气固流动特性进行了广泛的研究，提出了单颗粒在水平管线上的 沉积速度的关联式【1 6 1 ，前苏联学者克列因、高尔得什琴、李克洛夫斯基等对谷物、 水泥等材料以弹性力学理论和实验结果为基础，进行了散粒体结构力学的基本问 题研究，包括散粒体的性质及其应力状态等问题的研究【1 7 1 。井尹固赫、俊腾获得 了在水平输送线上固体和气体的速度分布【l8 1 ，w e n 对水平中曳力和压降进行了实 验研究，提出了气固两相存在滑动【l9 1 。 1 9 7 0 年，日本学者久保辉一郎、水渡英二，对粉体的力学特性和运动理论进 行了研究【2 0 1 。1 9 8 5 年，近尺正敏、金槔孝文针对颗粒间作用力进行了深入地研究。 上潼具贞用流体力学和固体摩擦理论的方法，建立管道颗粒流动的运动模型【2 i 】， 试图得到一种解析解，但由于建立了许多不合理的假设，虽然分析了可利用的理 氮气闭环式气力输送机理研究与系统设计 论速度，但与实际情况相差很大，其方法不适用于非均匀悬浮流管流。 研究流场中单颗粒或有着相互作用的多颗粒运动，以及考察含有颗粒的流场 本身可用来推测流场中有关的流动信息，如探讨作用在颗粒上的合力和通过对流 场平均得到的流变性质等，关于这方面的研究成果，有1 9 6 5 年e i n s t e i n 的有效 粘性理谢2 2 1 ，1 9 7 5 年t c h e n 提出的关于小颗粒在均匀紊流中运动受力和扩散的 理论1 2 引。颗粒流的研究得到了迅速的发展，这方面s a v a g e 、l u n 等都做出了相应 的论述【2 4 1 。 v o nk a r m a r l 学院的l o u r e n c o 等人所进行的气固两相紊流运动模型的研究有 独特的地方【2 5 1 。将固相与稀薄气体分子运动相比拟，用方程描述，而气相用连续 介质模型描述。对稀相管道紊动两相流，所应用的运动模型的数值计算结果与实 验能够很好符合。两相流的运动模型和连续介质模型分别从微观和宏观描述两相 流动。 1 3 2 国内的发展 我国的散料及气力输送技术的研究起步较晚，1 9 7 8 年，中国科学院化工冶金 研究说的李洪钟，就垂直气力输送压降计算方法进行了深入地研究 2 6 】。 8 0 年代，在中科院化冶所郭慕孙院士的倡议下，我国成立了“中国颗粒学会 。 中科院化冶所、清华大学、西安交通大学、浙江大学、大连理工大学、同济大学、 上海海运学院、山东建材学院等单位在散料颗粒学及气力输送技术方面作了一些 有益的工作【2 7 】。1 9 8 0 年，华东化工学院的杨伦对脉冲气刀式栓流密相气力输送进 行了研究【2 8 】。1 9 8 7 年，樊建人、岑可法等在单元内颗粒源模型的基础上，提出了 脉动频谱随机轨道模型，该模型采用湍流双对称模型求解气