物料管理_气力输送装置技术管理

第七节气力输送装置 运用风机 或其他动力设备 使管道内形成一定速度的气流 将散粒物料沿一定的管路从一处输送到另一处 称为气力输送 食品工厂散粒物料种类很多 如面粉 大米 糖 麦芽等 优点 系统结构简单 只有风机是运动部件 输送路线能随意组合 变更 输送距离远 输送过程中能使物料直接降温 有利于产品质量及物料贮存 密封性好 可有效地控制粉尘外扬 工艺过程容易实现自动化 一 工作特点及应用范围 缺点 1 动力消耗较大 噪声高 2 管道以及与物料接触的构件易于磨损 3 对输送物料有一定的限制 适宜输送粉料粒料及轻质物料 不宜输送易于成块粘结和易破碎的物料 组成 主要由供料器 输料管 分离器 卸料器 风机 除尘器等组成 按设备组成及工作原理分 吸送式压送式混合式 二 组成及基本类型 1 吸送式气力输送装置是借助于压力低于0 1MPa的空气流来输送物料的 工作时 系统的输料段内处于负压状态 物料被气流携带进入吸嘴1 并沿输料管移动到物料分离器3中 在此装置内 物料和空气分离 而后由分离器底部卸出 而空气流被送入除尘器4 回收其中的粉尘 经过除尘净化的空气排入大气 特点 系统处于负压状态 粉尘不会飞扬 适宜于物料从几处向一处集中输送 适用于堆积面积广或存放在低 深处物料的输送 如仓库 货船等散粮的输送 喂料 即供料 方式简单 要求在气密条件下排料 对卸料器和除尘器的密闭性要求高 输送量和输送距离受限制 小于50米 动力消耗高 为了保证风机可靠工作及减少零件磨损 进入风机的空气必须预先除尘 2 压力式气力输送装置是在高于0 1MPa的条件下进行工作的 进料端的鼓风机1运转时 把具有一定压力的空气压入导管 物料由密闭的供料器2输入输料管3 空气与物料混合后沿着输料管运动 物料通过分离器4 卸料器卸出 空气则经过除尘器5净化后进入大气 压送式气力输送装置特点 压送式气力输送装置便于设置分支管道 可同时将物料从一处向几处输送 适合大流量 长距离输送 生产效率高 对空气的除尘要求不高 但管道磨损较大 密封性要求高 且供料器较复杂 3 混合式气力输送装置混合式气力输送装置由吸送式和压送式两部分组合而成 在吸送段 通过吸嘴1将物料由料堆吸入输料管2 并送到分离器3中 从这里分离出的物料 又被送入压送段的输料管6中继续输送 优点 充分利用了风机的动力 输送距离和输送量的适应范围较广 兼具气送式和压送式的优点 既可以从几处吸取物料 又可以把物料同时输送到几处 适宜制成流动机组 缺点 带粉尘的空气要通过风机 使工作条件变差 整个装置结构复杂 由供料器 输送管道及管件 分离器 卸料器 除尘器 风机等组成 三 主要工作部件 一 供料器 供料器又称接料器 是气力输送系统中供给或排放物料的装置 同时要闭风 分为吸送式供料器和压送式供料器两类 1 吸送式供料器 吸送式接料器用于向负压输料管中供料 其构造一般较简单 如各种吸嘴 诱导式 补气式及三通式接料器等 常用吸嘴及诱导式接料器 1 吸嘴 吸嘴是常用的吸送式气力输送接料器 它适用于输送流动性较好的粒状物料及小块物料 如小麦 大豆 玉米等 吸嘴形式多样 有单筒吸嘴和双筒吸嘴等多种不同形式 常用的为双筒式直吸嘴 常用为双筒式直吸嘴 动画 a 单筒形吸嘴 输料管口就是单管形吸嘴 空气和物料同时吸入 结构简单 应用较多 但易堵塞 b 双筒吸嘴 双筒式直吸嘴主要由与输料管连通的内筒和可以上下移动的外筒构成 物料和空气混合物在吸嘴的底部 沿内筒进入输料管 而促进料气混合的补充空气由外筒顶部经两筒环腔后 从底部的环形间隙导入内筒 通过改变环形间隙即可调节补充风量的大小 获得较高的效率 双筒喇叭口吸嘴由内部的喇叭形单管 加外部套管组成 双筒式直吸嘴1 内筒2 外筒 诱导式接料器 广泛用于低压吸送系统 物料沿矩形截面自流管1下落 经过圆弧淌板的诱导 转向上抛 在接料器底部进入气流的推动下直接向上输送 混合物流先通过气流速度较高的小截面通道 然后进入输料管 在进料管的下端 安装插板活门4以便接料器堵塞时 清除堆积的物料 特点 料 气混合好 克服逆向喂料阻力小的特点 是一种较好的接料形式 形式较复杂 操作比较麻烦 对粉状及颗粒物都较适用 目前在低压吸送中应用极广 在食品工业中 输送面粉的接料器大都采用这种诱导式接料器 用于正压输料管中的供料过程 压送式供料器密封性好 可保证输送量及避免大量压缩空气泄漏 结构较为复杂 按供料器的作用原理 可分为喷射式 叶轮式 螺旋式和容器式等 2 压送式供料器 1 叶轮式供料器 也叫关风器 闭风机 广泛应用于中 低压正压气力输送装置中 将卸料器内的负压或输料管中的高压与外界隔离 完成在吸送式输送系统中用作卸料器 而在压送式气力输送系统中用作供料器 叶轮式供料器1 料斗2 均压管3 叶轮4 输送管道 叶轮式供料器 物料由加料斗自流落入叶轮3的上部叶片槽内 当叶片槽转到下部位置时 物料在自重作用下进入输料管中 装置中设有与大气相通的均压管2 使叶片槽在到达装料口前 将槽内高于大气压力的气体排出 降低槽内压力 便于装料 特点 这种供料器气密性好 不损伤物料 可定量供料 供料量可通过叶轮转速调节 常用于粉状和小块物料的中 低压输送 2 喷射式供料器 喷射式供料器是一种最简单的压送式供料器 其结构形式如图2 34所示 喷射式供料器工作时 压缩空气从喷嘴的一端高速喷入 使料斗底部的静压低于大气压力 这样料斗内的一小部分空气随同物料一起进入供料器 这种供料器一般用于低压 短距离的正压气力输送装置 喷射式供料器 压缩空气从喷嘴的一端高速喷入 因料斗下方的通道狭窄 气流速度较高 静压低于大气压力 使得料斗内的物料进入供料器 在供料出口端有一段渐扩管 其作用是降低管内气流速度 提高静压 达到输送物料所必需的压力能 其料斗下部处于负压状态 所以没有空气上吹现象 这样料斗可以为敞开式的 特点 由于气流速度变化而导致能量转换的这部分损失很大 使得整个系统的输送量和输送距离均受影响 该供料器适用于低压短距离输送 3 螺旋输送器式供料器 螺旋输送器式供料器 适用于工作压力不高于0 25MPa的粉料输送 螺旋叶片的螺距沿出料口方向逐渐变小 物料逐渐充满机槽 并被压实而形成气密结构 以防止漏气 螺旋叶片的进口端与出口端的螺距比1 5 1 65 进料部分不少于两个螺距 压实部分应有3 4个螺距 螺旋供料器的螺旋叶片易磨损 应用耐磨材料制成 如图所示 螺旋输送器式供料器 输料管是连接供料器和分离器的管道 并用来输送物料 一般采用圆管 输料管的布置形式及结构尺寸的选择对气力输送装置的生产率 能耗和可靠性等有重要影响 在设计 选择输料管及其管件时 应力求密封质量好 运动阻力小 拆装方便和不污染物料 气力输送的输料管直径通常为50 200mm 其内径取决于空气流量和所取得气流速度 输料管的厚度根据被输送物料的物理性质和输送类型选定 二 输料管 用于将被运送物料从混合气流中分离出来 分离器的形式很多包括 重力沉降的重力式冲击沉降的惯性分离式摩擦沉降的离心式其中离心式分离器最为常见 三 分离器 1 重力式 沉降式 分离器 带有悬浮物料的气流 进入一个较大的圆柱形空间里 气流速度大大降低 悬浮的颗粒由于自身的重力而沉降 气体由上部排出 如图所示 这种分离器对大麦 玉米等谷物能百分之百的分离 筛筒 2 离心式分离器离心式分离器 又称旋风分离器 利用两相流旋转时离心力的作用使料气分离 物料及空气两相流由上部进气口4沿切向方向进入 物料在离心力作用下 被抛向筒壁 同壁面撞击 摩擦而逐渐失去速度 并在重力作用下向下作螺旋线运动 最后滑落到圆锥筒下部出口 螺旋向下运动的气流在到达锥体的底部后 沿分离器的轴心转而向上 形成螺旋向上的气流从分离器上部的出口2排出 旋风分离器的结构型式有圆柱型和涡壳型两种 提高旋风分离器分离效率和处理能力的措施包括 提高气流速度 缩小分离器直径 并联若干个旋风分离器 可在保证分离效率的同时 提高处理能力 用于将物料从分离器中连续或间歇卸出 因同时具有防止空气进入气力输送系统的功能 又被称为关风器 通常的卸料器有 叶轮式螺旋式双阀门式 四 卸料器 叶轮式卸料器 叶轮式卸料器1 均压管2 防卡挡板3 壳体4 叶轮 双阀门出料器 由两个灰尘箱连接而成 中间装有挡板 出料时 利用物料重量使上 下挡板交替开闭 将分离器内的物料不断排出 适用上下压差小的系统 1 上挡板2 上箱3 下挡板4 下箱5 平衡锤 用于拦截或回收排出的含尘气流的微细粉粒 类型 空气除尘器的种类很多 气力输送系统中常用的有袋式除尘器 离心式除尘器 湿式除尘器 水浴除尘器 此外还有惯性除尘器 静电除尘器及超声波除尘器等其中离心式除尘器的构造及工作原理类似离心式分离器 湿式除尘器则通过使含尘气流通过淋水空间或水体而将微细分离或纤维分离出来 五 除尘器 1 袋式除尘器 是一种利用有机或无机纤维过滤布 将气体中的粉尘过滤出来的净化设备 过滤布多做成布袋形 因此又称为布袋除尘器 图所示脉冲吸气式布袋除尘器 具有完善的清理机构和反吹气流装置 因此除尘效率高达98 以上 脉冲吸气式布袋除尘器1 控制阀2 脉冲阀3 气包4 文氏管5 喷吹管6 排气口7 上箱体8 过滤布袋9 下箱体10 进气口11 叶轮式卸料器 动画 2 离心式除尘器 离心式除尘器的构造及工作原理与离心式分离器类似 3 水浴式除尘器 以下除尘器自习 是通过使含尘气流通过淋水空间或水体而将微细粉粒或纤维分离出来 主要有 重力喷淋除尘器 旋风洗涤除尘器 卧式旋风水膜除尘器 中心喷雾旋风除尘器 自激喷雾除尘器 泡沫除尘器 射流洗涤除尘器 填料床洗涤除尘器 文丘里除尘器等 1 重力喷淋除尘器 又称喷雾塔或洗涤塔 含尘气体通过喷淋液的液滴空间时 因尘粒和液滴之间碰撞 拦截和凝聚等作用 较大尘粒因重力沉降下来 与洗涤液一起从塔底排走 压力损失小于25mm水柱 常用于去除粒径大于50 m的尘粒 这种除尘器具有结构简单 阻力小 操作方便等特点 但耗水多 占地面积大 效率较低 2 旋风洗涤除尘器 捕集粒径小于5 m的尘粒 适用于气量大 含尘浓度高的场合 常用的有旋风水膜除尘器 旋筒式水膜除尘器和中心喷雾旋风除尘器 旋风水膜除尘器是由除尘器筒体上部的喷嘴沿切线方向将水雾喷向器壁 使壁上形成一层薄的流动水膜 含尘气体由筒体下层以入口流速约15 22m s的速度切向进入 旋转上升 尘粒靠离心力作用甩向器壁 粘附于水膜 随水流排出 气流压力损失为50 75mm水柱 除尘效率可达到90 95 卧式旋风水膜除尘器 又称鼓式除尘器或旋筒式除尘器 如图所示 气流进入除尘器后沿螺旋通道作旋转运动 在离心力作用下 尘粒被甩向筒壁 气流以高速冲击水箱内的水面 尘粒便落入水中 气流冲击水面激起的水滴和尘粒碰撞 也能把尘粒捕获 携带水滴的气流继续作旋转运动 水滴被甩向器壁 形成水膜 把落在壁上的尘粒被捕获 气流压力损失为80 100mm水柱 中心喷雾旋风除尘器 中心喷雾旋风除尘器中心设喷雾多孔管 如图所示 含尘气流由下部切向引入 尘粒被离心力甩向器壁 由于水滴同尘粒的碰撞作用和器壁水膜对尘粒的粘附作用而除去尘粒 气流压力损失为50 200mm水柱 适用于小于0 5 m的尘粒 除尘效率为95 98 3 自激喷雾除尘器 依靠气流自身的动能 冲击液体表面而激起水滴和水花的除尘器 如冲击水浴式除尘器 如图 含尘气流从喷口高速喷入 冲击水面后改变方向 大颗粒粉尘便被水捕获 气流继续通过水层流动 激起大量水花 泡沫和雾滴 尘粒又被捕获 除尘效率可达80 95 压力损失约为100 150mm水柱 此外 还有按同样工作原理制成的冲激式和双叶片冲激式除尘机组 4 泡沫除尘器 又称泡沫洗涤器 或简称泡沫塔 如图 塔中有一块或几块多孔筛板 洗涤液流到塔板上 保持一定的液层高度 含尘气流从塔下部导入 均匀穿过塔板上的小孔而分散于液流中 同时产生大量泡沫 增加了气液两相接触表面积 使尘粒被液体捕集 除尘效率主要取决于泡沫层厚度 泡沫层厚30mm时 除尘效率为95 99 泡沫层厚120mm时 除尘效率可达99 5 以上 气流压力损失50 80mm水柱 5 射流洗涤除尘器 这种除尘器 如图 的工作原理是 水在高压 3 5 7kgf cm2 下注入喷射器 抽吸含尘气体 使气流中的尘粒与水滴碰撞而被捕集 然后水滴和气体的混合物进入沉降室 水滴同尘粒从气流中被分离出来 达到除尘目的 这种除尘器适用于去除粒径0 5 m以上的尘粒 除尘效率约90 因用水量大 运转费用较高 不适用于大量含尘气体的处理 6 文丘里除尘器 又称文氏管除尘器 由文氏管凝聚器和除雾器组成 凝聚器由收缩管 喉管和扩散管组成 如图 含尘气体进入收缩管后 流速增大 进入喉管时 流速达到最大值 洗涤液从收缩管或喉管加入时 气液两相间相对流速很大 液滴在高速气流下雾化 气体湿度达到饱和 尘粒被水湿润 尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激烈碰撞和凝聚 在扩散管中 气流速度减小 压力回升 以尘粒为凝结核的凝聚作用加快 凝聚成粒径较大的含尘液滴 而易于被捕集 文氏管除尘器适用于去除粒径0 1 100 m的尘粒 除尘效率为80 95 压力损失达300 800mm水柱 文氏管如带有调节喉管直径的装置 在处理的气体流量变化时 除尘效率不会降低 文氏管构造有多种形式 按断面形状分为圆形和方形两种 按喉管构造分为喉管直径可调的和喉管直径固定的两种 按液体雾化方式可分为预雾化和不预雾化的 从70年代初开始 有的工厂用蒸汽和热水湿式除尘器 除尘效率可提高到99 9 而且可以利用工厂的余热 4 惯性式除尘器 利用惯性力 有碰撞型和回转型两类 惯性除尘器适用于捕集粒径10 m以上的尘粒 易堵塞 对粘结性和纤维性粉尘不适用 其压力损失因结构而异 一般为30 70mm水柱 除尘效率为50 70 输送装置是依靠风机所产生的具有一定压力的气流携带物料 克服系统中的沿途阻力 而完成输送任务 常用风机离心式风机与轴流式风机 此外还经常用到回转式及往复式风机 悬浮输送的气力输送系统需要采用流量较大的离心式风机 后面介绍 六 气力输送的动力设备 风机 七 料仓与喂料器 物料在输送过程中 为协调工作和暂时存储物料 需要设置料仓 1 料仓形状及尺寸设计常见几何形状有锥形 角锥形和带锥底的圆柱形 仓壁的倾角应能保证物料无停歇地卸出 其角度最小值取决于物料对仓壁的摩擦因数 一般比物料对仓壁的静摩擦角大5 10度 一 料仓 料仓的形状 尺寸设计必须满足 1 足够的强度和刚度且轻便 2 能最充分利用其有效容积 3 物料在自重作用下 以流动方式通过料仓排料孔并完全卸出 2 物料从料仓卸出过程 不同粒度的散粒物料从料仓排料孔卸出时 会出现两种基本的排料形式 1 标准 排料形式 排料孔上方物料呈柱状运动 物料面呈漏斗状 出现于仓壁倾角较小的料仓 物料卸出的速度随排料孔尺寸的增大而提高 仅用于周期性存料的料仓 2 流体 排料形式 全部物料如流体般向下移动 出现于仓壁倾角超过 临界 值 料仓处于强烈振动状态下或料仓内具有类似流体物料的情况下 物料卸出速度与排料孔尺寸无直接关系 用于连续动作的料仓 排料形式的确定和存储仓的操作方式 工作条件及物料的状态等因素有关 必须进行具体分析 3 料仓排料孔上方的物料成拱现象及其消除措施 由于相互粘结或应力分布的原因 物料在料仓排料孔上方有时会形成坚固的拱 破坏了料仓工作的可靠性 甚至造成整个系统工作的中断 通过排料孔附近的料仓结构设计 可避免稳定拱结构的形成 料仓的排料孔尺寸必须大于成拱孔尺寸 对于圆形排料孔 颗粒物料的料仓排料孔最小直径为颗粒最大尺寸的3 6倍 避免成拱的料仓锥部形状可设计为非对称形状 象鼻形 二次料斗等 还可通过设置减压构件 嵌入体来实现 如在排料孔上方装设挡板 从而减少了排料孔附近物料所受的压力 为破坏已形成的拱 需要设法消除或削弱已成拱物料自由