一、概述

工业中许多具有极不相同粒子性能（如粒径、粒度分布、形状、密度及表面硬度）的物料正在采用气力输送。当物料在常规气力输送装置输送时，可观察到三种不同的输送模式：1）从稀相平稳转换到流态化密相；2）稀相、不稳定区及栓流；3）纯稀相。由于输送的物料料性对流动（输送）模式（或装置功能）有着极大的影响，因此在设计气力输送装置时，要确定物料能以何种流动模式来输送显得非常重要。

物料的流动模式主要由其料性决定，特别是与粒子／空气相互作用有关的性能（例如透气性、存气及去气特性）。

流动模式一般应用于细粉（例如粉煤灰、水泥、煤粉等），其典型的气力输送特性曲线见图1。从该特性图可以看到，当空气质量流量由高降低而物料质量流量不变时，压降也减小并达到一最小值，此最小压力点的右边区域通常归类为稀相气力输送。当空气质量流量进一步减少，压降反而增大，其增大率通常要高于在稀相中的压力减少率，此区域通常称之为流态化密相气力输送。压力最小点相连的轨线即为压力最小曲线（PMC），并常用作划定最低稀相气力输送限度的界线。

图1从稀相平稳转换到密相输送的典型气力输送特性曲线

近几年密相气力输送技术，由于其显著地节能环保优点，已在燃煤电厂的干除灰和粉煤灰输送中得到广泛地应用。

水利水电工程建设需要输送大量的水泥和粉煤灰，密相气力输送技术已开始得到应用，特别是我们LTR型密（浓）相气力输送系统在贵州光照水电站混凝土施工工程中取得了很好地节能环保效益。到目前为止，十套气力输送子系统已运行将近一年，不但稳定、可靠地以密相输送，料气比达到60以上，而且与在其它水电站工程广为采用的稀相输送相比较，整个系统的能耗可下降50％以上，在运行费用上更为可观。

二、示例

    贵州光照水电站气力输送工程

贵州光照水电站有三座拌和楼（即1#、2#及3#），按要求应向各座拌和楼提供水泥40t/h，粉煤灰40t/h。1#及2#拌和楼分别采用二座粉煤灰中间仓及一座水泥中间仓，3#拌和楼采用粉煤灰中间仓及水泥中间仓各一座。同时为了确保粉煤灰的供应，在另一处又设了二座备用粉煤灰中间仓，当1#及2#的常用粉煤灰中间仓不能供料时，备用粉煤灰中间仓可分别向1#及2#拌和楼供应粉煤灰。从而共有十座中间仓，分别为1#至10#中间仓，其中粉煤灰中间仓7座，水泥中间仓3座。

每座中间仓下接一台仓泵，每台仓泵接一根输送管道，按照中间仓标号，分别为灰管一至十。参考所附的系统图（图3），其中：

1#及2#粉煤灰中间仓（即灰管一、二）向1#拌和楼供应粉煤灰，3#水泥中间仓（即灰管三）向1#拌和楼供应水泥。

4#及5#粉煤灰中间仓（即灰管四、五）向2#拌和楼供应粉煤灰，6#水泥中间仓（即灰管六）向2#拌和楼供应水泥。

7#粉煤灰中间仓（灰管七）向3#拌和楼供应粉煤灰，8#水泥中间仓（灰管八）向3#拌和楼供应水泥。

备用的9#粉煤灰中间仓（灰管九）向1#拌和楼供应粉煤灰，备用的10#粉煤灰中间仓（灰管十）向2#拌和楼供应粉煤灰。

从而根据运行工艺，同时有六根输送管道在同时运行，其中：

1#及2#粉煤灰中间仓下的灰管一及二交叉输送。

3#水泥中间仓下的灰管三。

4#及5#粉煤灰中间仓下的灰管四及五交叉输送。

6#水泥中间仓下的灰管六。

7#粉煤灰中间仓下的灰管七。

8#水泥中间仓下的灰管八。

输送距离为：

粉煤灰：水平距离34m，提升高度46m，弯头约5个。

水泥：水平距离34.5m，提升高度34m，弯头约5个。

系统设计及稀、密相比较

根据上述原始数据，运用特有的气力输送系统设计软件包对上述十套气力输送子系统进行了系统设计，典型密相气力输送系统设计结果见表1。但在传统的水电站气力输送系统中，人们广泛采用稀相输送，并且管道内径多为150mm。以此加以系统设计计算，其结果见表2。

对比表1和2可清晰地看到：

稀相输送时所需的气量约为密相输送时的2.3倍。

稀相输送时管道出口速度也约为密相输送时的2.3倍。

在密相输送中，管道采用变径（由125mm变为150mm），不但使总耗气量下降，而且压损及流速下降。

对于本工程，当六根输送管道同时运行时所需的总耗气量约为54.9Nm3/min。考虑到空压机的出力率（95%）、管道的漏气率（5%）及安全余量（110%），空压机的名牌气量为66.9Nm3/min，从而只要选用四台21Nm3/min的空压机，实行三开一备，便可满足工程所需。与传统的配置相比较，节约了50％的投资成本及运行费用，尤其是长年累月的运行。对于密相气力输送只要运行三台21Nm3/min空压机，而对于稀相气力输送则要运行七台21Nm3/min空压机。每台21Nm3/min空压机的功率为150kW，则稀相气力输送每天多消耗的电能为12000度（假设每天运行20个小时）。假设电价为0.4元/度，则每年多花运行费用约为144万元（假设每年运行300天）。从这一简单计算可充分地看到，密相气力输送比稀相气力输送具有更强的优越性。

气力输送系统结构及运行结果

按照上述的系统设计，本工程密相气力输送系统示意简图见图3。

图3气力输送系统示意图

该系统主要由五大部分组成，它们是：气源（如空压机）、供料器8（如仓泵）、输送管道17、气固分离器14（即除尘器）及控制系统。

密相气力输送系统对水电站水泥及粉煤灰输送有着美好的前景，特别是对一些远距离的场合，运用密相气力输送系统无疑是一个最佳的选择。而掌握密相气力输送的一些特点、特性（如管道变径、物料的充分流化），合理选择运行参数（如最佳的运行状态），以及设施配置（如优质的进、出料阀及平衡阀）是使用好密相气力输送系统成功的关键所在。

其工作过程可分为以下四个阶段：

(1)  进料阶段：关闭所有气源及出料阀12，打开进料阀11及平衡（放气）阀9，物料借助重力落入仓泵体内。当料位上升至料位计10而发出已满信号时，自动关闭进料阀11和平衡阀9完成进料阶段。

(2)  流化加压阶段：当进料阶段完成后，自动开启气化气气阀7-1，压缩空气经流量调节阀7进入仓泵底部流化锥，使压缩空气均匀地包围在每一粒物料周围，同时壳体内压力上升。

(3)  输送阶段：当仓泵压力上升到系统设定值时，压力传感器发出信号，自动开启出料阀12和输送气气阀6-1。由于物料进入输送管道前，须经过流化锥，从而物料流化进一步加强，始终处于边流化边输送状态。

(4)  清扫阶段：当仓泵内的物料即将输送完毕时，输送管内的压力不断下降，当压力下降到设定值时，指示物料输送完毕，延续一段时间，关闭出料阀12和气化气气阀7-1，压缩空气清扫管道，然后关闭输送气气阀6-1，打开平衡阀9和进料阀11，全自动进入下一工作循环。

气力输灰系统投产后，实践证明具有如下特点：

⑴ 系统自动化程度高，全生产过程可由电脑自动控制，能实现远程无人操作；

⑵ 输送管堵管后，清堵简单方便，在电脑上人工干预或现场操作控制按钮即可轻松完成；

⑶ 输送管寿命长。除弯头外全部管道采用普通无缝钢管，通过管道优化与系统参数优化，管道寿命可大大延长。