第三节固体输送机械

1第三节固体输送机械一、流态化技术与气力输送1、流态化的基本概念简单来说，固体流态化就是将固体物质流体化。流体以一定的流速通过固体颗粒组成的床层时，可将大量固体颗粒悬浮于流动的流体中，颗粒在流体作用下上下翻滚，犹如液体。这种状态即为流态化。22、流态化现象固定床（a）临界流化床（b）流化床（c）气力输送(d)3流态化的形成：流体自上而下流过固体床层时，根据流体流速的不同，床层经历三个阶段：固定床阶段：u0＜umf时，固体粒子不动，床层压降随u增大而增大。流化床阶段：umf≤u0≤ut时,固体粒子悬浮湍动,床层分为浓相段和稀相段，u增大而床层压降不变。输送床阶段：u0＞ut时,粒子被气流带走,床层上界面消失,u增大而压降有所下降。4流化床的操作速度范围：umf—utumf—临界流化速度，是指刚刚能够使固体颗粒流化起来的气体空床流速度，也称最小流化速度。ut—床层的沉降速度。也是颗粒的带出速度，当气体速度超过这一数值时，固体颗粒就不能沉降下来，而被气流带走，此带出速度也称最大流化速度。(是颗粒本身和流体系统所具有的特性速度）5（1）固定床阶段当流体通过床层的空截面流速较低时，床层空隙中流体的实际流速u小于颗粒的沉降速度ut，则颗粒静止不动，为固定床，如图（a）。（2）流化床阶段1）临界流化床当u增大到一定程度时，颗粒开始松动，床层开始膨胀，u继续升高，床层开始继续膨胀，直到刚好全部颗粒都悬浮在向上流动的流体中。此时，颗粒所受浮重力与流体和颗粒之间的摩擦力相平衡，称初始或临界流化床，如图（b）。62）流化床当流速继续增加，床层L亦不断升高，此即为流化床。液固系统床层平稳渐增，气固系统则出现鼓泡和气体沟流现象，搅动剧烈，固体颗粒运动活跃，象沸腾的液体，因此亦称沸腾床。如图（c）。（3）颗粒输送阶段当流体在床层中的实际流速超过颗粒的沉降速度ut时，流化床上界面消失，颗粒将随流体被带出容器外，此为输送床，如图（d）。7气体流化床类似液体的特性轻的物体浮起表面保持水平床面拉平连通效应3、流化床的主要特性（1）液体样特性8（2）固体的混合（3）恒定压力降P94、流化床的不正常现象（1）沟流定义：气体通过床层时，其流速虽超过umf，但床内只形成一条狭窄，大部分庆层仍处于固定状态，这种现象称为沟流。沟流分局部沟流和贯穿沟流。危害：产生死床，气—固接触不良；不能达到预定工艺要求。造成原因：颗粒太细、潮湿、易粘结；床层薄；气速过低或气流分布不合理；气体分布板不合理。消除方法：加大气速；干燥颗粒；加内部构件；改善分布板。沟流现象10出现沟流时的床层压降P11（2）腾涌现象腾涌现象：主要发生在气—固流化床中。若床层高度与直径之比过大，或气速过高，就会小气泡→大气泡。当气泡直径与床径相当时，将床层分为几段，形成相互间隔的气泡与颗粒层。颗粒层像活塞那样被气泡向上推动，在达到上部后气泡崩裂，颗粒分散下降，此为腾涌。后果：气—固接触不良；器壁磨损加剧；增加了固体颗粒的机械磨损和带出；设备振动床内构件易磨损。造成原因：L/D较大；u较大消除方法：床内设内部构件；降低u腾涌现象12出现腾涌时的床层压降△PP13克服腾涌的方法：当床层过高时可加挡板内旋挡板外旋挡板14外旋挡板内部构件：包括档网、档板和填充物等。作用：破碎气体在床层中产生的大气泡，增大g-s相间的接触机会，减少返混，从而增加反应速度和提高转化率。15多旋挡板内旋挡板内部构件：16包括气体预分布器和气体分布板。其作用是使气体均匀分布，以形成良好的初始流化条件，同时支承固体颗粒。以下为常见气体分布板形式：凹型筛孔板单个直孔泡帽气体分布装置：17泡帽侧缝分布板泡帽侧孔分布板气体分布装置：18条形侧缝分布板直孔泡帽分布板19直孔筛板锥型侧缝分布板锥型侧孔分布板锥型侧缝分布板20气体预分布器同心圆锥壳式分布器帽式分布器21充填式分布器开口式分布器弯管式分布器气体预分布器22气固接触方式多层流化床的逆流接触分隔床中交叉接触5、气固接触方式单层流化床的气固流接触2324二、气力输送1、气力输送系统的应用2、气力输送系统的特点优点（1）系统密闭，避免了物料的飞扬、受潮、受污染；（2）输送过程中可同时进行诸如粉碎、分级、加热、冷却以及干燥等其他操作；（3）占地少（减少30~50%），可以根据条件灵活安排线路；（4）设备简单、紧凑，高效、减少装卸成本（5）易于实现连续化操作及同连续化工过程的衔接，自动化程度高。25缺点:(1)动力消耗大(2)颗粒尺寸受限（小于30mm）；(3)输送过程中物料易于破碎；管壁磨损，不适于输送粘性或高速运动易产生静电的物料。26上海世博园区生活垃圾气力输送收集系统273、气力输送系统的一般形式（1）吸气式气力输送系统1456231.吸嘴2.输料管3.重力分离器4.离心分离器5.风机6.布袋除尘器2829特点：1）管路为负压2）可同时几处吸料3）工作环境好，无粉尘飞扬4）负压输送，水易于挥发，可与干燥工艺结合5）输送距离短，输送量小6）密封要求高，卸料复杂30123456（2）压送式气式气力输送系统1.鼓风机2.供料器3.重力分离器4.离心分离器5.布袋除尘器6.输料管311234532特点：1）正压输送，工作压力：1—7大气压2）卸料灵活，可分散卸料3）适用范围大，输送距离长，输送量大，输送浓度高4）对风机而言，除尘要求不高，一般一次除尘5）供料复杂低压高压卸料方便高压低压正压输送系统337312456正压负压1.布袋除尘器2.离心分离器3.输料管4.供料器5.离心分离器6.风机7.吸嘴（3）混合式气力输送系统34特点：1）综合了吸送式与压送式的优点2）可同时多处吸料，也可同时多处卸料3）系统复杂4）含杂质的空气进入风机，风机磨损较大35气力输送系统36气力输送系统374、气力输送系统的基本构件气力输送系统的基本构件包括：供料器、分离器、卸料器、除尘器及管路等(1)供料器1）吸嘴适用于输送流动性好的粒状物料382）叶轮式供料器均压管：设在叶轮回程段作用：平衡管内与大气压的压力差特点：结构紧凑操作方便供料稳定密封性要求高漏气容积效率低压损较大1-均压管2-防卡挡板3-格室4-叶轮5-壳体39叶轮式供料器403）喷射式加料器依靠高速喷射压缩空气的作用对粉粒物料进行吸引，使物料随喷出的空气一起被输送。这种供科器的独有特点是没有运动部件，它的受料口为负压，无空气上吹现象，扩压后为正压，所以可向正压处供料。缺点是高压空气耗量大，效率较低，并且在输送硬颗粒时，喉部磨损严重。414）螺旋供料器1-闸门2-加料斗3-螺旋4-阀门5-混合室6-配重7-杠杆8-输料管9-喷嘴42这种加科器是把粉状物料送入高混合比的输料管时广泛应用的一种加料置．物料借转动的加料螺旋被推送至混合室后，又被装在混合室下部的喷嘴喷出的压缩空气带出到输料管中。它的优点是结构坚固，适用于高温、高混合比物料的输送。其缺点是动力消耗比其它型式大。435）其他形式的供料器44（2）物料分离器1）容积式分离器（重力式分离器）特点：结构简单制造方便体积大分离效率低不适于粉状物料的分离452)旋风分离器外圆筒内圆筒锥形筒切向入口关风器(防止空气进入)含尘气体(气速约为15～20m/s)从圆筒上部长方形切线进口进入。含尘气体沿圆筒内壁作旋转流动。颗粒的离心力较大，被甩向外层，气流在内层。气固得以分离。在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，气流与颗粒作下螺旋运动。在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，最后由上部出口管排出；固相沿内壁落入灰斗。动画含尘气体固相净化气体外螺旋内螺旋46472）离心分离器（旋风分离器)1.一般用于除去直径为5μm以上的颗粒。2.对于粗大颗粒应先用重力沉降法除去。3.对于为5μm以下的颗粒旋风分离器分离效率不高，应由袋滤器去除。4.旋风分离器不适于粘性粉尘、含湿高的粉尘及腐蚀性粉尘。特点：48标准型旋风分离器h=D/2B=D/4H1=2DH2=2DD1=D/2D2=D/4S=D/8DhBH1H2D2D1含尘气体粉尘颗粒净化空气S49主要结构与操作参数1.气体处理量Vs=uiBh式中：Vs——旋风分离器处理量，m3/sUi——进口气速。m/sB——进气口宽度，mh——进气口高度，m2.分离效率1201CCC式中：C1——旋风分离器进口气体含尘浓度g/m3C2——旋风分离器出口气体含尘浓度g/m3503.临界直径临界直径：理论上能够分离的最小颗粒直径。临界直径是判断旋风分离器效率的重要依据之一假设：1）气流按螺旋运动，与进口速度相同做切向运动2）颗粒在分离器内作层流下的自由沉降3）颗粒在器壁内的沉降距离=进口宽度51颗粒的离心沉降速度：2222()1818psfipsitcmmduduuRR式中：dp——颗粒的粒径ui——进口气速ρs——颗粒的的密度μ——含尘气体的黏度ρf——含尘气体的密度Rm——平均旋转半径颗粒到达器壁所需要的沉降时间2218mttcpsiRBBudu52颗粒在器壁内的停留时间设：气力的旋转圈数为：N对标准型旋风分离器N=5颗粒在器壁内的运行距离：2mLRN颗粒在器壁内的停留时间:颗粒在器壁内的停留时间≥颗粒到达器壁所需要的沉降时间则：τ≥τt2miRNu≥2miRNu2218mpsiRBdu53颗粒的临界直径dc:129()csiBdNuccBDdDDd分离效果结论（1）旋风分离器的结构尺寸不宜过大（2）若气体处理量过大时，可用多个小尺寸的旋风分离器并联使用，以维持较高的分离效率54双联四联55（3）除尘器1）布袋式除尘器分类：吸送式布袋除尘器压送式布袋除尘器①吸送式布袋除尘器工作原理：粉尘净化空气含尘气体21456371-进气管2-闭风器3-积尘箱4-布袋5-排气管6-振打清理机构7-挡板56适用机械、冶金、橡胶、面粉、化工、制药、碳素、建材、矿山等单位脉冲袋式除尘器57型号规格过滤面积m2含尘浓度g/m3过滤风速m/min过滤风量m3/n阻力H2omm效率％外型尺寸长×宽×高(mm)重量(Kg)MC36-Ⅱ27＜152-43240-6480120-15099.51490×1678×36671485MC60-Ⅱ45＜152-45400-10800120-15099.52290×1678×36671730MC84-Ⅱ63＜152-47560-15120120-15099.53090×1678×36672230MC120-Ⅱ99＜152-410800-21600120-15099.54450×1678×36672870脉冲袋式除尘器技术性能58②压送式布袋除尘器含尘气流粉尘净化空气123451-分配箱2-布袋3-清理机构4-积尘箱5-闭风器59布袋式除尘器60(4)输送管输料管直径：通常d=50-300mm输料管壁厚：通常输料管壁厚与被输送物料的性质和形式有关固定式气力输送料管：粉状物料：壁厚：1-4mm细粒状物料：壁厚：4-8mm小块状物料：壁厚：6-8mm移动式气力输送料管：壁厚：1-3mm薄壁管，或橡胶软管61弯管：因弯管处受到物料的强烈冲击，因此易于磨损，弯管处应采取措施：降低输送速度采用耐磨材料，提高寿命尽量减少弯管的数目弯管的曲率半径随输送物料的不同而不同粉状物料：R=6D细粒状物料：R≥6D小块状物料：R≥10DRD625.气力输送装置的设计（1）气力输送装置的设计任务及依据1）任务根据工艺条件确定系统的组合形式计算系统所需的风量和风压确定管路及设备的规格尺寸选择风机和电机绘制系统装配图2）设计依据生产规模——生产能力工艺流程基本要求工厂结构、布置情况经济成本发展规划63（2）气力输送系统基本参数选择输送物料量G物输送浓度Rs基本参数气流速度Ui风量动力风压功率消耗选择风机选择电机基本参数的选择合理与否，将直接影响气力输送系统的使用与性能。641）物料输送量G物是指输送装置单位时间内所输送的物料量。G物=ρsQ物kg/sρs——物料密度kg/m3Q物—