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气力输送系统:原理、流程及尾气源强

  一、概述

  工业物料、产品的形态有固体、液体和气体,固体中粉状至小颗粒状的称为“粉体”。所有粉状至小颗粒状的产品的合成、加工、包装等过程,可以统称为“粉体加工过程”。

  各种形态的工业产品的合成、加工、包装等过程中,需要在各个工艺单元及设备间输送。

  气体物料的输送主要依靠风机、压缩机等气体动力设备;液体物料的输送主要依靠泵、真空设备或自身重力;粉体物料的输送方式有水力输送、机械输送和气力输送,工业上最常用的是机械输送和气力输送。

  粉体机械输送设备有螺旋输送机、皮带输送机、斗式提升机等。机械输送粉体时,在物料的加入点和出料口,有因粉体重力下落的空气扰动引起的粉尘扬起,形成逸散式尘源(无组织排放)。机械输送一般输送距离较短,输送量较小,设备密闭性差,布设的灵活性差,投资高,粉尘污染较严重。

  因此,粉体过程中,依据流态化理论建立起来的气力输送,成为各类粉体在各工艺单元及设备间输送的最常用方式。

  二、气力输送系统

  气力输送(air conveying)系统是以气体作动力,在密闭管道内沿气流方向通过密封管道把粉体物料从一处送到另一处的装置,是流态化技术的一种具体应用。广泛应用于精细化工、高分子材料合成与加工、电池制造、粮食加工、冶金、水泥建材、燃煤电站等部门,是适合散料输送的一种现代物流系统,在许多方面可以取代各种传统的机械输送和水力输送。

  气力输送有如下特点:

  ★输送的粉体粒径可以从1~104m,密度可以从0.5×103~2×103kg/m3;

  ★布置灵活、输送距离长;

  ★为无泄漏输送、无二次污染;

  ★节能高效;

  ★可以集中输送和回收利用;

  ★在输送过程中及输送终端,可同时进行粉碎、混合、加热、冷却、干燥(气流干燥等)、分级等其它工艺操作,甚至可同时进行某些化学反应过程;

  ★适宜计算机控制,自动化程度高;

  ★颗粒易受破损;物料硬度较高时,设备易受磨蚀;

  ★含水量多、有黏附性或在高速运动时易产生静电的物料,不宜于进行气力输送。

  气力输送的型式:

  根据粉体在输送管道中的浓度,气力输送系统可分为浓相、半浓相、稀相输送系统;根据输送压力,又可以分为正压系统(压送式)和负压系统(吸送式)。吸送式管道内压力低于大气压(工作压力为-0.04~-0.08 MPa),自吸进料,但须在负压下卸料,能够输送的距离较短,主要特点为可从低处(或散装处)、多点向高处、一点输送;压送式系统管道内压力高于大气压(工作压力为0.1~0.5MPa),卸料方便,能够输送距离较长,但须用加料器将粉粒送入有压力的管道中,正压稀相系统中物料浓度一般为5~10 kg/kg气。

  稀相输送通常采用较高的气流速度和较低的固气比,固体含量低于100 kg/m3或固气比(固体输送量与相应气体用量的质量流率比)为0.1~25的输送过程。操作气速较高(18~30 m/s)。输送距离可达数百米。输送气体常采用空气或氮气,动力一般由罗茨风机提供。

  密相气力输送系统是利用压缩空气将物料输送至目的地的一种输送方式,固体含量高于100 kg/m3或固气比大于25的输送过程。用较高的气压压送。其在环保、节能等方面大大优于机械输送、水力输送等输送方式。浓相输送分为发送罐输送和旋转阀输送。输送气体常采用空气或氮气,动力一般由压缩机、螺旋泵等提供,能耗低。

  气力输送系统计算非常复杂,且不属于环境工程范畴,故在此不赘述。

  三、气力输送系统工艺流程及尾气排放源

  物料从前道生产单元进入气力输送系统,通过一定输送距离后,由气固分离系统分离送至后单元,尾气排放。

  气力输送系统输送的是物料,属于生产工艺装置,粉体物料全部通过其气固分离系统,因此其通常由多级构成。如旋风分离器+高效除尘器(袋式除尘器、静电除尘器、塑烧板除尘器等)组合而成,

  吸送式气力输送系统(三级分离)流程及尾气排放。

  ,进料设施可以是进料器、也可以是上道工艺设备。如为上道工艺设备,则该设备不列为气力输送系统内。

  粉体物料与空气一起由高压风机形成的负压抽吸进入气力输送系统,粉体物料加料时产生粉尘无组织排放,源强编号为G1;经三级气固分离后尾气排放,尾气源节点设为G2;粉体物料经三级气固分离设备下部的锁气器分离出,直接或由螺旋输送器送入后道单元设备,落料时产生粉尘无组织排放,源强编号为G3。

  习惯上,将气力输送系统中多级气固分离的前几级视为物料分离设施,末级视为污染控制设施,故可以将尾气源节点设在如图所示的二级之后末级之前,其源强可由工程计算或实测得到。

  四、气力输送的环境特征

  气力输送系统的产污环节有:

  ★粉体进料口逸散式尘源(G1);

  ★气固分离系统尾气(G2);

  ★粉体进入后道生产单元的落料逸散式尘源(G3);

  ★如果采用正压式输送系统,则其管道的各静密封点(法兰等处)的微量粉尘泄漏。

  气力输送系统的环境特征为:

  ★通常气力输送系统总分离效率不低于99.9%;

  ★从环境管理的角度,其末端气固分离设施,可以称为“除尘器”,尾气中物料粉尘的浓度和速率应满足排放标准要求;

  ★气力输送系统的气固分离尾气与常规逸散式尘源的收集/除尘系统相比较:排气量小;浓度高。

  五、气力输送系统气固分离效率

  气力输送系统适用的物料粒径和密度范围非常大,对于高密度粉体和大粒径颗粒物,气力输送气固分离效率呈现出与常规通风除尘系统的除尘效率不一样的表征。



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