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粉體長距離氣力輸送研究現(xiàn)狀
2019-07-31
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1 長距離氣力輸送技術(shù)的研究現(xiàn)狀
影響粉體長距離氣力輸送的兩個關(guān)鍵因素是能耗和穩(wěn)定性。能耗是粉體隨輸送氣體在管道內(nèi)運(yùn)動的能量消耗，即壓降;穩(wěn)定性即輸送過程的平穩(wěn)性，輸送不平穩(wěn)將可能導(dǎo)致堵塞，使輸送無法進(jìn)行。因此研究粉體長距離氣力輸送，并保證輸送的穩(wěn)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(guān)，其中復(fù)雜多變的就是輸送物料的性質(zhì)。不同種類、粒徑、水分的粉體氣力輸送規(guī)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(nèi)固粒的運(yùn)動狀態(tài)既有滾動又有懸浮，同時還發(fā)生固粒與固粒、固粒與壁面的碰撞，固粒旋轉(zhuǎn)還產(chǎn)生舉力，完全考慮這些問題是相當(dāng)復(fù)雜的。因此很多研究者在試驗的同時也借助數(shù)值模擬的方法對氣力輸送機(jī)理進(jìn)行研究。
1.2穩(wěn)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(dāng)輸送氣速下降到超出密相穩(wěn)態(tài)的輸送的邊界時，就會形成不穩(wěn)定的沙丘流，其特點(diǎn)是壓力波動增強(qiáng)，繼續(xù)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(wěn)定性，使輸送系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定的狀態(tài)，對于實現(xiàn)長距離氣力輸送具有重要意義。
雙套管氣力輸送系統(tǒng)最初是為了解決電力行業(yè)粉煤灰長距離輸送的堵塞問題而設(shè)計的，其輸送管道具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，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(nèi)設(shè)置一有開孔的小管，開孔間距與輸送物料有關(guān)。當(dāng)輸料管內(nèi)的粉體堆積過高時，氣流就會優(yōu)先從小管內(nèi)流動，并以較高氣速從下一孔處噴出，沖刷堆積粉體的背風(fēng)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(wěn)定很重要。流態(tài)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(zhuǎn)變?yōu)轭愃朴诹黧w的狀態(tài)，達(dá)到有利于顆粒物料流動的工藝要求。
流態(tài)化倉泵就是利用流態(tài)化原理設(shè)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(dāng)混合室。倉泵工作時，下部室出來的壓縮氣體經(jīng)流化板使輸送粉體處于流化狀態(tài)，輸送粉體與空氣在進(jìn)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(jìn)入管道的加速壓損;另外，充分混合的流化狀態(tài)，使粉體在輸送氣體中分布得比較均勻，減小了發(fā)生沉積堵塞的可能性，有利于粉體長距離輸送。
影響粉體長距離氣力輸送的兩個關(guān)鍵因素是能耗和穩(wěn)定性。能耗是粉體隨輸送氣體在管道內(nèi)運(yùn)動的能量消耗，即壓降;穩(wěn)定性即輸送過程的平穩(wěn)性，輸送不平穩(wěn)將可能導(dǎo)致堵塞，使輸送無法進(jìn)行。因此研究粉體長距離氣力輸送，并保證輸送的穩(wěn)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(guān)，其中復(fù)雜多變的就是輸送物料的性質(zhì)。不同種類、粒徑、水分的粉體氣力輸送規(guī)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(nèi)固粒的運(yùn)動狀態(tài)既有滾動又有懸浮，同時還發(fā)生固粒與固粒、固粒與壁面的碰撞，固粒旋轉(zhuǎn)還產(chǎn)生舉力，完全考慮這些問題是相當(dāng)復(fù)雜的。因此很多研究者在試驗的同時也借助數(shù)值模擬的方法對氣力輸送機(jī)理進(jìn)行研究。
1.2穩(wěn)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(dāng)輸送氣速下降到超出密相穩(wěn)態(tài)的輸送的邊界時，就會形成不穩(wěn)定的沙丘流，其特點(diǎn)是壓力波動增強(qiáng)，繼續(xù)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(wěn)定性，使輸送系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定的狀態(tài)，對于實現(xiàn)長距離氣力輸送具有重要意義。
雙套管氣力輸送系統(tǒng)最初是為了解決電力行業(yè)粉煤灰長距離輸送的堵塞問題而設(shè)計的，其輸送管道具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，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(nèi)設(shè)置一有開孔的小管，開孔間距與輸送物料有關(guān)。當(dāng)輸料管內(nèi)的粉體堆積過高時，氣流就會優(yōu)先從小管內(nèi)流動，并以較高氣速從下一孔處噴出，沖刷堆積粉體的背風(fēng)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(wěn)定很重要。流態(tài)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(zhuǎn)變?yōu)轭愃朴诹黧w的狀態(tài)，達(dá)到有利于顆粒物料流動的工藝要求。
流態(tài)化倉泵就是利用流態(tài)化原理設(shè)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(dāng)混合室。倉泵工作時，下部室出來的壓縮氣體經(jīng)流化板使輸送粉體處于流化狀態(tài)，輸送粉體與空氣在進(jìn)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(jìn)入管道的加速壓損;另外，充分混合的流化狀態(tài)，使粉體在輸送氣體中分布得比較均勻，減小了發(fā)生沉積堵塞的可能性，有利于粉體長距離輸送。
