粉體氣流輸送形式的研究及運(yùn)用

摘

要：介紹了氣流輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)及其四種不同的輸送方式，采用實(shí)驗(yàn)對(duì)比方法，分析和研究了餅干生產(chǎn)所用的正壓密相、正壓稀相、負(fù)壓密相、負(fù)壓稀相這四種粉體氣流輸送方式，同時(shí)闡述了粉體氣流輸送形式在餅干生產(chǎn)中的運(yùn)用技術(shù)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：粉體氣流輸送；正壓密相；正壓稀相；負(fù)壓密相；負(fù)壓稀相

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引言在餅干生產(chǎn)中，面粉及糖粉投料時(shí)若采用人工手動(dòng)投料或其他離線操作，會(huì)產(chǎn)生大量粉塵（圖1），影響生產(chǎn)操作環(huán)境以及操作人員的人身安全，粉塵濃度超標(biāo)還會(huì)引起粉塵爆炸等事件的發(fā)生。因此，衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車間空氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度、空氣溫度、空氣相對(duì)濕度和流動(dòng)速度以及對(duì)排放在大氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度等都作了規(guī)定，它是工業(yè)通風(fēng)設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)通風(fēng)效果的重要依據(jù)。例如，衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，車間空氣中一般粉塵的最高容許濃度為10

mg/m3。為了改善餅干生產(chǎn)環(huán)境，生產(chǎn)企業(yè)在采用單點(diǎn)投料至多臺(tái)和面機(jī)的生產(chǎn)方式時(shí)，采用密閉式氣流輸送系統(tǒng)。氣流輸送是一種利用空氣（或者其他氣體）流作為輸送動(dòng)力，在管道中搬運(yùn)粉粒狀固體物料的方法。氣流輸送系統(tǒng)有多種投料輸送方式，究竟何種氣流輸送方式適用于餅干生產(chǎn)值得研究。本文結(jié)合氣流輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)以及氣流輸送系統(tǒng)的不同輸送方式，采用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法，對(duì)餅干生產(chǎn)所用的四種不同氣流輸送方式進(jìn)行分析和研究，同時(shí)闡述了氣流輸送系統(tǒng)在餅干生產(chǎn)中的運(yùn)用技術(shù)要點(diǎn)。1

氣流輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)投料輸送方式相比，粉體氣流輸送系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）輸送管道配置靈活，使得工廠生產(chǎn)工藝流程合理化；（2）輸送系統(tǒng)完全封閉，避免粉塵飛揚(yáng)和逸出，可保證環(huán)境衛(wèi)生；（3）運(yùn)動(dòng)零部件少，設(shè)備維修保養(yǎng)方便，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；（4）散料輸送效率高，減少了包裝、裝卸和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用；（5）避免被輸送物料出現(xiàn)受潮、受污損、混入線繩等異物的現(xiàn)象，從而保證輸送產(chǎn)品的質(zhì)量；（6）在輸送過程中可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種工藝操作，如混合、粉碎、分級(jí)、干燥、冷卻、除塵等；（7）可實(shí)現(xiàn)將分散于多點(diǎn)的物料集中送往一處或由一處物料分散發(fā)往多點(diǎn)的遠(yuǎn)距離操作，根據(jù)配方工藝要求，分批量輸送，減少浪費(fèi)；（8）可實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)稱量，稱量精準(zhǔn)，誤差小。2

氣流輸送系統(tǒng)的不同輸送方式粉體在管道中的流動(dòng)狀態(tài)實(shí)際上很復(fù)雜，隨氣流速度及氣流中所含物料量和物料本身特性等的不同而顯著變化，主要分為以下四種輸送方式，如圖2所示。（1）正壓密相：采用正壓氣源為輸送介質(zhì)，物料以低速團(tuán)聚狀在管道中輸送的方式；（2）正壓稀相：采用正壓氣源為輸送介質(zhì)，物料以高速分散狀在管道中輸送的方式；（3）負(fù)壓密相：采用真空為輸送介質(zhì)，物料以中速沙丘狀在管道中輸送的方式；（4）負(fù)壓稀相：采用負(fù)壓氣源為輸送介質(zhì)，物料以高速分散狀在管道中輸送的方式。

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氣流輸送方式對(duì)比實(shí)驗(yàn)要想充分了解各種氣流輸送方式，就需要進(jìn)行專業(yè)的實(shí)驗(yàn)論證，采用多種方式（正壓密相輸送、正壓稀相輸送、負(fù)壓稀相輸送）完成面粉的輸送，用面粉進(jìn)行分批量試機(jī)，并分析對(duì)比各輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)和能耗。3.1

實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程3.1.1

實(shí)驗(yàn)物料中筋面粉，堆積密度：0.50～0.52kg/m3，試驗(yàn)用量：25kg×4袋。3.1.2

實(shí)驗(yàn)線路中試線（2寸）旋轉(zhuǎn)閥密相輸送管道：φ57cm×2cm，輸送高度：8m，輸送距離：50m，彎頭數(shù)量：8個(gè)。3.1.3

實(shí)驗(yàn)流程氣流輸送方式的實(shí)驗(yàn)流程如圖3所示，圖4為實(shí)驗(yàn)裝置圖示。3.2

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)3.2.1

實(shí)驗(yàn)一（旋轉(zhuǎn)閥正壓密相）物料由料倉通過自身重力下落至旋轉(zhuǎn)閥接料斗，通過控制旋轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)速來控制輸送量（連續(xù)輸送），由ACU（氣控制單元）控制輸送壓力，以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的密相輸送狀態(tài)，該輸送方式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2.2

實(shí)驗(yàn)二（發(fā)送罐正壓密相）物料由料倉通過自身重力下落至發(fā)送罐，每次輸送的物料量為恒定值（定量輸送），由ACU（氣控制單元）控制輸送壓力，以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的密相輸送狀態(tài)，該輸送方式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。3.2.3

實(shí)驗(yàn)三（旋轉(zhuǎn)閥正壓稀相）物料由料倉通過自身重力下落至旋轉(zhuǎn)閥逃氣槽，通過控制旋轉(zhuǎn)閥的頻率來控制輸送量（連續(xù)輸送），羅茨風(fēng)機(jī)（變頻）正壓輸送，并通過變頻來改變輸送壓力及風(fēng)量，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，該輸送方式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。3.2.4

實(shí)驗(yàn)四（旋轉(zhuǎn)閥負(fù)壓稀相）物料由料倉通過自身重力下落至旋轉(zhuǎn)閥逃氣槽，通過控制旋轉(zhuǎn)閥的頻率來控制輸送量（連續(xù)輸送），羅茨風(fēng)機(jī)（變頻）正壓輸送，并通過變頻來改變輸送壓力及風(fēng)量，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，該輸送方式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

3.3

實(shí)驗(yàn)分析由表1～表4可知：（1）正壓密相輸送較負(fù)壓稀相輸送更節(jié)能；（2）正壓密相輸送較負(fù)壓稀相輸送存在一定的堵管和泄漏風(fēng)險(xiǎn)；（3）正壓密相輸送設(shè)備成本較負(fù)壓稀相輸送設(shè)備成本高20%～30%。四種輸送方式優(yōu)缺點(diǎn)比較如表5所示。3.4

實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析以及綜合對(duì)比，負(fù)壓稀相的粉體氣流輸送方式更滿足餅干生產(chǎn)工藝要求。

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氣流輸送形式在餅干生產(chǎn)中的運(yùn)用4.1

生產(chǎn)物料要求4.1.1

面粉原料規(guī)格：粉狀，水分≤14.0%；輸送能力≥390

kg/鍋，6鍋/h；工藝要求：輸送過程需過30目篩。4.1.2

白糖原料規(guī)格：顆粒狀，粒徑0.45～1.25

mm；輸送能力≥110kg/鍋，6鍋/h；工藝要求：顆粒粉碎至80目，粉碎后不得再結(jié)晶。4.2

生產(chǎn)工藝流程4.2.1

面粉面粉經(jīng)過篩、稱量后投料，其生產(chǎn)流程如圖5所示。4.2.2

白糖白糖經(jīng)過篩、精檢、粉碎、冷卻等工序處理后稱量投料，其生產(chǎn)流程如圖6所示。4.3

其他配置要求4.3.1

面粉輸送系統(tǒng)4.3.1.1

系統(tǒng)整體要求（1）輸送能力≥2.4t/h，速度可調(diào)；（2）輸送距離：約60m。4.3.1.2

投料站（1）投料口：單開口，寬度＞800mm，高度＞500mm；（2）投料口距地面高度700～900mm；（3）內(nèi)部配置不銹鋼格柵，防止掉入異物；（4）頂部配有濾袋式除塵器，且具備自動(dòng)反吹功能；（5）底部設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)閥，保證物料均勻進(jìn)入輸送管道。旋轉(zhuǎn)閥材質(zhì)為不銹鋼304，密封方式為氣密封。4.3.1.3

面粉室內(nèi)料倉（1）采用高料位計(jì)，以防計(jì)量失準(zhǔn)時(shí)物料溢出，堵塞除塵器；（2）料位開關(guān)選用防爆料位開關(guān)；（3）下料采用活動(dòng)料斗，振動(dòng)下料；（4）料倉底部配有螺旋出料裝置，密封方式為氣密封，保證物料均勻進(jìn)入輸送管道；（5）下料后配有抽屜式磁棒過濾器。4.3.1.4

旋分篩（1）配有兩套30目不銹鋼篩網(wǎng)；（2）采用在線過篩形式，連續(xù)過篩，不產(chǎn)生粉塵；（3）清理篩出的物料時(shí)可以不需要停機(jī)。4.3.1.5

面粉暫存罐（1）面粉暫存罐有效容積≥2m3；（2）配有稱重模塊，采用減重法稱量、螺旋下料方式，精度≤5‰；（3）下料時(shí)間≤3min（390kg面粉）；（4）生產(chǎn)結(jié)束后，稱量罐內(nèi)殘留量≤50g；（5）與外部管道連接部位均采用軟連接形式，避免輸送和下料過程對(duì)稱量造成影響。4.3.2

白糖輸送系統(tǒng)4.3.2.1

系統(tǒng)整體要求（1）輸送能力≥660kg/h，速度可調(diào)；（2）輸送距離：約60m；（3）管道輸送進(jìn)風(fēng)需進(jìn)行冷卻、干燥、除濕處理（20℃，≤25%RH）。4.3.2.2

投料站（1）投料口：單開口，寬度＞800mm，高度＞500mm；（2）投料口距地面高度700～900mm；（3）內(nèi)部配置不銹鋼格柵，防止掉入異物；（4）配有圓形振動(dòng)篩，配5目篩網(wǎng)。4.3.2.3

管道式金屬檢測(cè)機(jī)（1）管道式金屬檢測(cè)機(jī)精度：Fe

φ0.8mm/Cu

φ0.9mm/SUS

φ1.0mm；（2）防靜電屏蔽；（3）配有高速剔除裝置。4.3.2.4

粉碎機(jī)（1）粉碎后糖粉可過100目篩；（2）防爆設(shè)計(jì)要求：粉碎機(jī)耐壓10kg以上；（3）進(jìn)、出料口配備隔爆旋轉(zhuǎn)閥；（4）粉碎機(jī)進(jìn)風(fēng)為冷卻干燥空氣，輸送過程可降低糖粉溫度。4.3.2.5

攪拌器（1）攪拌器對(duì)糖粉具有降溫、防止結(jié)晶、暫存的功能；（2）攪拌器料倉配有高/低料位計(jì)，磨粉機(jī)根據(jù)信號(hào)自動(dòng)開機(jī)或停機(jī)；（3）配備泄爆片以及泄爆管路（泄爆管路排向室外，約有8m，具備防雨水滴入設(shè)計(jì)）。4.3.2.6

糖粉暫存罐（1）配有稱重模塊，采用減重法稱量、螺旋下料方式，精度≤5‰；（2）下料時(shí)間≤2min（110kg糖粉）；（3）生產(chǎn)結(jié)束后，稱量罐內(nèi)殘