氣力輸送系統分類

1  氣力輸送系統分類方法的概述

傳統的分類方法，是根據氣源設備的位置與壓力，大致分為吸送式和壓送式兩種。吸送式系統的特征是，氣源裝置（真空風機等）位于輸送管道的末端，物料被從管道入口吸入的空氣帶動實現輸送。此種情況，輸送管道內壓力低于大氣壓，因此也被稱作負壓式或真空式。壓送系統中，氣源裝置（風機、壓縮機等）位于輸送管道的前端，物料隨著從風機噴出的氣體實現輸送。此種情況，輸送管道內壓力大于大氣壓，因此也被稱為正壓式輸送。

同時，根據輸送壓力的大小及使物料進入輸送管道的供料設備種類進行細分也是慣用的方法，如：高壓輸送系統、低壓輸送系統、旋轉閥輸送系統、發送罐輸送系統、噴射泵系統等。

但傳統的分類方法過于拘泥于機械的特征，忽視了直接影響輸送品質（物料破碎與磨損以及輸送系統的穩定性等）在輸送管道內粉粒料的流動狀態。因此，在實際裝置中就出現了物料流動狀態完全偏離設計預想的問題。

本公司為了解決此種問題，一直致力于系統分類方法的改進。其成果是，形成基于重視管道內粉粒料流動狀態（=流動樣式）的特征而非機械式特征的理念，進行系統分類。

在設計方面，也形成與分類方式相同的理念，開始重視物料的流動特性。首先將由基礎研究得出的流動狀態的界限條件融入設計計算當中，對設計手段進行改進，其次為了保持流動狀態，也可采用風量控制裝置等對系統加以優化。

通過這些努力，本公司能夠實現更佳的氣力輸送系統的分類，設計上能夠實現保持更佳的流動狀態的計算，從而為用戶提供更經濟、穩定運轉的系統。

2  氣力輸送系統的分類

氣力輸送系統是利用空氣等媒介氣體的流動，通過管道（輸送管道）進行物料輸送的系統。根據粉粒料的流動狀態可大致分為：栓流、沙丘流、懸浮流等三種。

流動方式不同，其系統構成及裝置中的機器設備規格也不同。因此氣力輸送的設計是從確定流動方式開始的。

2.1栓流（Plug Flow）

栓流就是物料呈非飛翔式的，而是集團成栓的流動方式，是高濃度輸送形態的一種。采用這種形態的輸送系統，其氣體消耗量小，輸送效率高，并且不易產生破碎和管道磨損的情況。而且，輸送樹脂粒料時，幾乎不會產生拉絲的情況。

栓流輸送是通過采用超低風速來實現的。成栓風速是根據輸送管道口徑、粒子徑、粒子密度、氣體密度（壓力）等不同而發生變化的。輸送物料為通用樹脂（例如PP）粒料時，以小于10m/s為大致標準。計算時以2～10m/s的風速范圍進行設計。輸送粉料時，其所需風速為粒料的40%～50%左右。

注：栓流氣力輸送系統輸送壓力高，多用于氣源采用壓縮機的長距離輸送，因此也被稱為高壓輸送系統。但輸送壓力是取決于輸送距離的，距離越短壓力越低。因此短距離輸送中，氣源采用羅茨風機也可實現穩定輸送。同時供料設備采用非高壓規格的低壓規格常用型（低壓型）旋轉閥（或低壓發送罐）即可。

2.2沙丘流（Dune Flow）

沙丘流是粉粒料在管底像沙丘似的成集團滑動的流動方式，屬于高濃度輸送形態的一種。輸送粗粉時，其形成原理與栓流幾乎相同。與栓流相比，其特點是像栓流那樣粒子集團堵塞整個管道斷面的現象幾乎沒有，或者很少。輸送微粉時，利用流態化原理，最適于輸送易含空氣的微粉。在實際的輸送系統中，粗粉與微粉不加以區分，按相同的風速區間進行設計。因此，對于兩種基于不同原理的兩種輸送方式不做區分，統稱為集團沙丘流。這種方式與栓流一樣具有相當好的輸送效果。物料的破損及管道摩損情況明顯好于懸浮流。

此種流動方式的所需風速也屬于超低風速范圍，其大小受到輸送管徑、粒子徑、氣體密度（壓力）等因素的影響，大約區間為4～16m/s。

2.3懸浮流（Floating Flow : Dilute Phase）

懸浮管底流(Layer Flow)：低速輸送

懸浮分散流(Suspension Flow)

懸浮流是輸送管內風速高，物料呈飛翔狀態移動的流動方式，屬于低濃度輸送形態。懸浮流分為兩種，其中一為風速較低，接近于懸浮極限風速。物料集中在管底部位的懸浮管底流（或稱低速懸浮流）；其二為風速高，物料呈分散狀態流動的懸浮分散流。應用此形態進行輸送的系統限制要求少，設計簡單，一直以來被廣泛應用。

保持懸浮流的所需最低風速因輸送管管徑、粒徑、粒子密度、氣體密度（壓力）等不同而變化的。例如輸送通用樹脂粒料時，采用DN100管道，以接近大氣壓的低壓進行輸送時，所需風速為16～17m/s。在高壓狀態下，例如0.2～0.3Mpa進行輸送時，所需風速為8～10m/s。

管底流（低速懸浮流）與懸浮分散流相比較，①固氣比高，輸送效率高②物料破損小③管壁摩損小等優點。其缺點是風速接近于懸浮流臨界風速，因此輸送量負荷發生變化時，容易產生線路堵塞。另外，其管道內的風速根據輸送負荷（輸送量×距離）發生變化，對于風速變動大的輸送管道內會出現管底流和分散流并存的情況。同時，輸送粉料時，很多情況下形成管底流與沙丘流并存的狀態。

本公司的管底流系統旨在同時解決①末端風速過大造成輸送物料品質低下、管道磨損、拉絲的情況。②風速不足引起進料部附近粉體滯留及堵塞、輸送壓力不穩的現象。不僅降低了設備及運轉費用，系統也得以穩定運轉。

注：采用懸浮流方式輸送的高壓輸送系統的固氣比要高于低壓系統。但固氣比再高，始終是懸浮流，其粉粒料高速移動，管道內物料少，濃度相較于栓流是非常低的。因此高壓=高濃度，這一傳統理念是不合理的。

2.4  附加描述

在實際裝置中，為了表現裝置特征及輸送品質，經常按需要在裝置名稱前附加各種額外描述。

例如，為表現輸送壓力范圍或氣源壓力多采用高壓、中壓、低壓、負壓（吸送）這樣的描述。

同時，為表示直接與輸送品質（破碎、磨損等）相關的風速，多采用高速、低速、超低速等附加表示方式。

而且，為了表現供料器的特征，也多采用旋轉閥式及發送罐式的描述。采用單筒型發送罐時，多采用間歇式運轉，因此常被稱為間歇式。

3  其他相關分類

4.1  表示所需氣源裝置的特征

輸送壓力的區間是輸送負荷（輸送距離及輸送量）的結果，與系統的本質（流動樣式）無關。關于高壓、低壓這一說法，沒有嚴密的界限，按照通用氣源裝置的常用壓力范圍加以表示是慣例。本公司采取以下表示方法。

輸送壓力區間          常用氣源裝置

高壓（注1）       0.1Mpa～                 壓縮機

低壓               0～0.1Mpa            單級式羅茨風機

吸送               0～（-）50kpa        單級式羅茨風機

注1：凡是超過單級式風機的壓力區間（-0.1Mpa）時，習慣性稱之為高壓系統。但輸送壓力接近0.1Mpa，例如0.1-0.15Mpa區間時，為了強調輸送壓力區間及氣源裝置的特征，采用中壓的表示方式。此時，為了降低成本，不采用壓縮機，而推薦雙級式羅茨風機。

4.2  風速區間的表示及與流動狀態的關聯