第三節(jié)固體輸送機(jī)械.ppt

1、1,第三節(jié) 固體輸送機(jī)械 一、流態(tài)化技術(shù)與氣力輸送 1、流態(tài)化的基本概念 簡單來說，固體流態(tài)化就是將固體物質(zhì)流體化。流體以一定的流速通過固體顆粒組成的床層時(shí)，可將大量固體顆粒懸浮于流動(dòng)的流體中，顆粒在流體作用下上下翻滾，猶如液體。這種狀態(tài)即為流態(tài)化。,2,2、流態(tài)化現(xiàn)象,固定床（a）,臨界流化床（b）,流化床（c）,氣力輸送(d),3,流態(tài)化的形成： 流體自上而下流過固體床層時(shí)，根據(jù)流體流速的不同，床層經(jīng)歷三個(gè)階段： 固定床階段： u0umf時(shí)，固體粒子不動(dòng)，床層壓降隨u增大而增大。 流化床階段： umfu0ut時(shí),固體粒子懸浮湍動(dòng),床層分為濃相段和稀相段，u增大而床層壓降不變。 輸送床階段：

2、 u0 ut 時(shí),粒子被氣流帶走,床層上界面消失,u增大而壓降有所下降。,4,流化床的操作速度范圍：umf ut umf 臨界流化速度，是指剛剛能夠使固體顆粒流化起來的氣體空床流速度，也稱最小流化速度。 ut 床層的沉降速度。也是顆粒的帶出速度，當(dāng)氣體速度超過這一數(shù)值時(shí)，固體顆粒就不能沉降下來，而被氣流帶走，此帶出速度也稱最大流化速度。 (是顆粒本身和流體系統(tǒng)所具有的特性速度）,5,（1）固定床階段 當(dāng)流體通過床層的空截面流速較低時(shí)，床層空隙中流體的實(shí)際流速u小于顆粒的沉降速度ut，則顆粒靜止不動(dòng)，為固定床，如圖（a）。 （2）流化床階段 1）臨界流化床 當(dāng)u增大到一定程度時(shí)，顆粒開始松動(dòng)，床

3、層開始膨脹，u繼續(xù)升高，床層開始繼續(xù)膨脹，直到剛好全部顆粒都懸浮在向上流動(dòng)的流體中。此時(shí)，顆粒所受浮重力與流體和顆粒之間的摩擦力相平衡，稱初始或臨界流化床，如圖（b）。,6,2）流化床 當(dāng)流速繼續(xù)增加，床層L亦不斷升高，此即為流化床。液固系統(tǒng)床層平穩(wěn)漸增，氣固系統(tǒng)則出現(xiàn)鼓泡和氣體溝流現(xiàn)象，攪動(dòng)劇烈，固體顆粒運(yùn)動(dòng)活躍，象沸騰的液體，因此亦稱沸騰床。 如圖（c） 。 （3）顆粒輸送階段 當(dāng)流體在床層中的實(shí)際流速超過顆粒的沉降速度ut時(shí)，流化床上界面消失，顆粒將隨流體被帶出容器外，此為輸送床，如圖（d）。,7,3、流化床的主要特性 （1）液體樣特性,8,（2）固體的混合 （3）恒定壓力降,P,9,4

4、、流化床的不正?，F(xiàn)象 （1）溝流,定義：氣體通過床層時(shí)，其流速雖超過umf，但床內(nèi)只形成一條狹窄，大部分慶層仍處于固定狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為溝流。溝流分局部溝流和貫穿溝流。 危害：產(chǎn)生死床，氣固接觸不良； 不能達(dá)到預(yù)定工藝要求。 造成原因： 顆粒太細(xì)、潮濕、易粘結(jié)；床層??；氣速過低或氣流分布不合理；氣體分布板不合理。 消除方法：加大氣速；干燥顆粒；加內(nèi)部構(gòu)件；改善分布板。,溝流現(xiàn)象,10,出現(xiàn)溝流時(shí)的床層壓降,11,（2）騰涌現(xiàn)象 騰涌現(xiàn)象：主要發(fā)生在氣固流化床中。若床層高度與直徑之比過大，或氣速過高，就會(huì)小氣泡大氣泡。當(dāng)氣泡直徑與床徑相當(dāng)時(shí)，將床層分為幾段，形成相互間隔的氣泡與顆粒層。顆粒層像活

5、塞那樣被氣泡向上推動(dòng)，在達(dá)到上部后氣泡崩裂，顆粒分散下降，此為騰涌。 后果：氣固接觸不良；器壁磨損加?。辉黾恿斯腆w顆粒的機(jī)械磨損和帶出；設(shè)備振動(dòng)床內(nèi)構(gòu)件易磨損。 造成原因：L/D較大；u較大 消除方法：床內(nèi)設(shè)內(nèi)部構(gòu)件；降低u,騰涌現(xiàn)象,12,出現(xiàn)騰涌時(shí)的床層壓降,13,克服騰涌的方法： 當(dāng)床層過高時(shí)可加擋板,內(nèi)旋擋板,外旋擋板,14,外旋擋板,內(nèi)部構(gòu)件：,包括檔網(wǎng)、檔板和填充物等。作用：破碎氣體在床層中產(chǎn)生的大氣泡，增大g-s相間的接觸機(jī)會(huì)，減少返混，從而增加反應(yīng)速度和提高轉(zhuǎn)化率。,15,多旋擋板,內(nèi)旋擋板,內(nèi)部構(gòu)件：,16,包括氣體預(yù)分布器和氣體分布板。其作用是使氣體均勻分布，以形成良好的初

6、始流化條件，同時(shí)支承固體顆粒。以下為常見氣體分布板形式： 凹型篩孔板 單個(gè)直孔泡帽,氣體分布裝置：,17,泡帽側(cè)縫分布板 泡帽側(cè)孔分布板,氣體分布裝置：,18,條形側(cè)縫分布板,直孔泡帽分布板,19,直孔篩板,錐型側(cè)縫分布板,錐型側(cè)孔分布板,錐型側(cè)縫分布板,20,氣體預(yù)分布器,同心圓錐殼式分布器,帽式分布器,21,充填式分布器,開口式分布器,彎管式分布器,氣體預(yù)分布器,22,5、氣固接觸方式,單層流化床的氣固流接觸,23,氣力輸送,24,二、氣力輸送 1、氣力輸送系統(tǒng)的應(yīng)用 2、氣力輸送系統(tǒng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)（1）系統(tǒng)密閉，避免了物料的飛揚(yáng)、受潮、受污染； （2）輸送過程中可同時(shí)進(jìn)行諸如粉碎、分級(jí)、加

7、熱、冷卻以及干燥等其他操作； （3）占地少（減少3050%），可以根據(jù)條件靈活安排線路； （4）設(shè)備簡單、緊湊，高效、減少裝卸成本 （5）易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作及同連續(xù)化工過程的銜接，自動(dòng)化程度高。,25,缺點(diǎn): (1)動(dòng)力消耗大 (2)顆粒尺寸受限（小于30mm）； (3)輸送過程中物料易于破碎；管壁磨損，不適于輸送粘性或高速運(yùn)動(dòng)易產(chǎn)生靜電的物料。,26,上海世博園區(qū)生活垃圾氣力輸送收集系統(tǒng),27,3、氣力輸送系統(tǒng)的一般形式 （1）吸氣式氣力輸送系統(tǒng),1.吸嘴 2.輸料管 3.重力分離器 4.離心分離器 5.風(fēng)機(jī) 6.布袋除塵器,28,29,特點(diǎn)：1）管路為負(fù)壓 2）可同時(shí)幾處吸料 3）工作環(huán)境

8、好，無粉塵飛揚(yáng) 4）負(fù)壓輸送，水易于揮發(fā)，可與干燥工 藝結(jié)合 5）輸送距離短，輸送量小 6）密封要求高，卸料復(fù)雜,30,（2）壓送式氣式氣力輸送系統(tǒng),1.鼓風(fēng)機(jī) 2.供料器 3.重力分離器 4.離心分離器 5.布袋除塵器 6.輸料管,31,32,特點(diǎn)：1）正壓輸送，工作壓力：17大氣壓 2）卸料靈活，可分散卸料 3）適用范圍大，輸送距離長，輸送量 大，輸送濃度高 4）對(duì)風(fēng)機(jī)而言，除塵要求不高，一般 一次除塵 5）供料復(fù)雜 低壓 高壓 卸料方便 高壓 低壓,正壓輸送系統(tǒng),33,正壓,負(fù)壓,1.布袋除塵器 2.離心分離器 3.輸料管 4.供料器 5.離心分離器 6.風(fēng)機(jī) 7.吸嘴,（3）混合式氣力

9、輸送系統(tǒng),34,特點(diǎn)：1）綜合了吸送式與壓送式的優(yōu)點(diǎn) 2）可同時(shí)多處吸料， 也可同時(shí)多處卸料 3）系統(tǒng)復(fù)雜 4）含雜質(zhì)的空氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)磨損較大,35,氣力輸送系統(tǒng),36,氣力輸送系統(tǒng),37,4、氣力輸送系統(tǒng)的基本構(gòu)件 氣力輸送系統(tǒng)的基本構(gòu)件包括：供料器、分離器、卸料器、除塵器及管路等 (1)供料器 1）吸嘴,適用于輸送流動(dòng)性好的粒狀物料,38,2）葉輪式供料器 均壓管：設(shè)在葉輪回程段 作用：平衡管內(nèi)與大氣壓的壓力差 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊 操作方便 供料穩(wěn)定 密封性要求高 漏氣 容積效率低 壓損較大,1-均壓管2-防卡擋板 3-格室 4-葉輪 5-殼體,39,葉輪式供料器,40,3）噴射式加料器,

10、依靠高速噴射壓縮空氣的作用對(duì)粉粒物料進(jìn)行吸引，使物料隨噴出的空氣一起被輸送。 這種供科器的獨(dú)有特點(diǎn)是沒有運(yùn)動(dòng)部件，它的受料口為負(fù)壓，無空氣上吹現(xiàn)象，擴(kuò)壓后為正壓，所以可向正壓處供料。缺點(diǎn)是高壓空氣耗量大，效率較低，并且在輸送硬顆粒時(shí)，喉部磨損嚴(yán)重。,41,4）螺旋供料器,1-閘門 2-加料斗 3-螺旋 4-閥門 5-混合室 6-配重 7-杠桿 8-輸料管 9-噴嘴,42,這種加科器是把粉狀物料送入高混合比的輸料管時(shí)廣泛應(yīng)用的一種加料置 物料借轉(zhuǎn)動(dòng)的加料螺旋被推送至混合室后，又被裝在混合室下部的噴嘴噴出的壓縮空氣帶出到輸料管中。 它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適用于高溫、高混合比物料的輸送。其缺點(diǎn)是動(dòng)力消

11、耗比其它型式大。,43,5）其他形式的供料器,44,（2）物料分離器 1）容積式分離器（重力式分離器） 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 體積大 分離效率低 不適于粉狀 物料的分離,45,2)旋風(fēng)分離器,含塵氣體(氣速約為1520m/s)從圓筒上部長方形切線進(jìn)口進(jìn)入。 含塵氣體沿圓筒內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。顆粒的離心力較大，被甩向外層，氣流在內(nèi)層。氣固得以分離。 在圓錐部分，旋轉(zhuǎn)半徑縮小而切向速度增大，氣流與顆粒作下螺旋運(yùn)動(dòng)。 在圓錐的底部附近，氣流轉(zhuǎn)為上升旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后由上部出口管排出；固相沿內(nèi)壁落入灰斗。,動(dòng)畫,46,47,2）離心分離器（旋風(fēng)分離器),1.一般用于除去直徑為5m以上的顆粒。 2.對(duì)于粗大

12、顆粒應(yīng)先用重力沉降法除去。 3.對(duì)于為5m以下的顆粒旋風(fēng)分離器分離效率不高，應(yīng)由袋濾器去除。 4.旋風(fēng)分離器不適于粘性粉塵、含濕高的粉塵及腐蝕性粉塵。,特點(diǎn)：,48,標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器,h= D/2 B= D/4 H1 =2D H2 =2D D1 = D/2 D2 = D/4 S= D/8,49,主要結(jié)構(gòu)與操作參數(shù),1.氣體處理量 Vs=uiBh 式中： Vs旋風(fēng)分離器處理量，m3/s Ui 進(jìn)口氣速。m/s B 進(jìn)氣口寬度，m h 進(jìn)氣口高度，m 2.分離效率,式中： C1旋風(fēng)分離器進(jìn)口氣體含塵濃度g/m3 C2旋風(fēng)分離器出口氣體含塵濃度g/m3,50,3.臨界直徑 臨界直徑：理論上能夠分離的

13、最小顆粒直徑。 臨界直徑是判斷旋風(fēng)分離器效率的重要依據(jù)之一 假設(shè)： 1）氣流按螺旋運(yùn)動(dòng)，與進(jìn)口速度相同做切向運(yùn)動(dòng) 2）顆粒在分離器內(nèi)作層流下的自由沉降 3）顆粒在器壁內(nèi)的沉降距離=進(jìn)口寬度,51,顆粒的離心沉降速度：,式中：dp顆粒的粒徑 ui 進(jìn)口氣速 s 顆粒的的密度 含塵氣體的黏度 f 含塵氣體的密度 Rm 平均旋轉(zhuǎn)半徑,顆粒到達(dá)器壁所需要的沉降時(shí)間,52,顆粒在器壁內(nèi)的停留時(shí)間,設(shè)：氣力的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為：N 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器N=5 顆粒在器壁內(nèi)的運(yùn)行距離：,顆粒在器壁內(nèi)的停留時(shí)間: 顆粒在器壁內(nèi)的停留時(shí)間顆粒到達(dá)器壁所需要的沉降時(shí)間 則： t,53,顆粒的臨界直徑dc:,結(jié)論（1）旋風(fēng)分

14、離器的結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大 （2）若氣體處理量過大時(shí)，可用多個(gè)小尺寸的 旋風(fēng)分離器并聯(lián)使用，以維持較高的分離效率,54,55,（3）除塵器 1）布袋式除塵器 分類： 吸送式布袋除塵器 壓送式布袋除塵器 吸送式布袋除塵器 工作原理：,1-進(jìn)氣管 2-閉風(fēng)器 3-積塵箱4-布袋 5-排氣管 6-振打清理機(jī)構(gòu) 7-擋板,56,適用機(jī)械、冶金、橡膠、面粉、化工、制藥、碳素、建材、礦山等單位,脈沖袋式除塵器,57,脈沖袋式除塵器技術(shù)性能,58,壓送式布袋除塵器,1-分配箱 2-布袋 3-清理機(jī)構(gòu) 4-積塵箱 5-閉風(fēng)器,59,布袋式除塵器,60,(4)輸送管 輸料管直徑：通常d=50-300mm 輸料管壁厚

15、：通常輸料管壁厚與被輸送物料的性質(zhì)和形式有關(guān) 固定式氣力輸送料管：粉狀物料 ： 壁厚：1-4mm 細(xì)粒狀物料 ：壁厚：4-8mm 小塊狀物料 ：壁厚： 6-8mm 移動(dòng)式氣力輸送料管：壁厚： 1-3mm薄壁管， 或橡膠軟管,61,彎管： 因彎管處受到物料的強(qiáng)烈沖擊，因此易于磨損，彎管處應(yīng)采取措施： 降低輸送速度 采用耐磨材料，提高壽命 盡量減少彎管的數(shù)目 彎管的曲率半徑隨輸送物料的不同而不同 粉狀物料 ： R=6D 細(xì)粒狀物料 ： R6D 小塊狀物料 ： R 10D,62,5.氣力輸送裝置的設(shè)計(jì) （1）氣力輸送裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)及依據(jù) 1）任務(wù) 根據(jù)工藝條件確定系統(tǒng)的組合形式 計(jì)算系統(tǒng)所需的風(fēng)量和

16、風(fēng)壓 確定管路及設(shè)備的規(guī)格尺寸 選擇風(fēng)機(jī)和電機(jī) 繪制系統(tǒng)裝配圖 2）設(shè)計(jì)依據(jù) 生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)能力 工藝流程基本要求 工廠結(jié)構(gòu)、布置情況 經(jīng)濟(jì)成本 發(fā)展規(guī)劃,63,基本參數(shù)的選擇合理與否，將直接影響氣力輸送系統(tǒng)的使用與性能。,64,1）物料輸送量 G物 是指輸送裝置單位時(shí)間內(nèi)所輸送的物料量。 G物=s Q物 kg/s s 物料密度kg/m3 Q物 單位時(shí)間內(nèi)所輸送的物料的體積 m3 /s 考慮到輸送過程的不穩(wěn)定因素，通常計(jì)算輸送量G物略大于工藝要求的輸送量G物。 G物= G物 貯備系數(shù) =1.051.2,65,2）輸送濃度（混合比） Rs,不同的輸送濃度有不同的輸送效果， Rs可通過查資料獲得。

17、3）輸送氣流速度U氣 理論上：U氣 Ut 就能輸送物料 。 但實(shí)際所需： U氣 Ut U氣可通過查資料獲得。 或,=10-25（物料粒徑小取小值）,66,4）輸送空氣量與輸送管路的直徑 輸送空氣量,Q氣=（1.11.2） Q氣 輸送管路的直徑,67,5）空氣壓力,理論上： 實(shí)際上:,P=(1.02)P,6）壓氣機(jī)所需的功率,68,四、流化床及氣力輸送系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用,（1）噴霧干燥制粒機(jī),69,（2）沸騰床干燥機(jī),1.給風(fēng)機(jī) 2.加熱器 3.主機(jī) 4.溢料管 5.加料器 6.旋風(fēng)分離器 7.布袋除塵器8.引風(fēng)機(jī),70,工作原理：物料從床身上部加入，熱風(fēng)從底部加入，并穿過多孔分布板與一定的料層

18、厚度的物料接觸，物料呈流化、沸騰狀態(tài)，在氣流中上下翻動(dòng)，互相混合與碰撞，氣固之間接觸面積大，進(jìn)行劇烈的傳熱傳質(zhì)，較大提高了干燥速度和干燥效率，是一種理想干燥設(shè)備。對(duì)一些較濕物可一次干燥達(dá)到要求水份指標(biāo)。主要特點(diǎn)：流化沸騰狀態(tài)，熱效率高。停留時(shí)間可以調(diào)節(jié)，易于得到低水份的成品。大小顆粒在床面上可得到分級(jí)，粗粒可從床身排出，細(xì)粉由集塵器排出。有的物料，布袋除塵可做在主機(jī)內(nèi)（內(nèi)置式），節(jié)約占地面積，結(jié)構(gòu)簡單，投資少適合于粉、顆粒、絲、條狀物料干燥。,71,72,開放系統(tǒng)當(dāng)有水份需要清除時(shí)使用單程大氣。通常要用一個(gè)推拉裝置來平衡流化床內(nèi)的游離板使其間的壓力稍微偏小。是使用直接或是間接加熱方式取決于被加

19、工產(chǎn)品的性質(zhì)和可以得到的熱源。廢氣將通過布袋過濾器，帶或不帶滌氣器的旋風(fēng)器等裝置清潔。如果被加工產(chǎn)品具有粉塵爆炸的危險(xiǎn)性，可使用抗壓振的開放系統(tǒng)，或者可以考慮使用半封閉的氣體自身惰性化的設(shè)備。,73,封閉循環(huán)系統(tǒng) 使用在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的惰性氣體(通常是氮?dú)?。加工含有有機(jī)揮發(fā)物的原料或在加工過程中不能氧氣接觸的原料時(shí)必須使用這種系統(tǒng)。封閉循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)氣密系統(tǒng)，惰性氣體的添加是根據(jù)熱氣流中的氧含量以及系統(tǒng)中的氣壓(比外界氣壓高)的變化來控制的。蒸發(fā)的揮發(fā)物在冷凝器中回收。,74,結(jié)塊/造粒 流化床工藝要求固態(tài)材料在加工前呈顆粒狀態(tài)。在流化床噴霧造粒的特殊情況下，顆粒的形成是在流化床里通過向分層流動(dòng)

20、的材料噴灑液體而實(shí)現(xiàn)的。 適用于流化床工藝的固態(tài)顆?？梢酝ㄟ^獨(dú)立的工藝步驟形成。如機(jī)械脫水之后的結(jié)晶、凝固或聚合。顆粒也可通過霧化干燥形成。在其它情況下，干的或濕的固態(tài)顆粒在進(jìn)入流化床之前可能要經(jīng)過某種程度的聚結(jié)或造粒處理。,75,再濕附聚系統(tǒng) 在再濕附聚系統(tǒng)中，精細(xì)粉末在附聚室里噴灑與霧狀液體接觸，形成潮濕多孔的團(tuán)塊，然后被送入振動(dòng)流化床在輕度流化的條件下干燥。冷卻之后團(tuán)塊輸出，經(jīng)過篩選，其中的精細(xì)粉末和廢氣回收器中回收的粉未重新進(jìn)行附聚處理。再濕附聚系統(tǒng)主要用于食品加工，例如咖啡、可可糖等的加工，這些產(chǎn)品需要顆粒粗大，而且具有速溶性質(zhì)。,76,滾動(dòng)造粒系統(tǒng) 顆粒的形成是通過向在曲折的攪抖槽里分層滾動(dòng)的粉末噴灑有附聚作用的液體而實(shí)現(xiàn)的。這些潮濕的顆粒在穩(wěn)態(tài)的流化床里或振動(dòng)流化床里干燥。這種造粒系統(tǒng)可以用來加工多種產(chǎn)品，例如無機(jī)化工產(chǎn)品，洗滌劑和食品。,77,流化床干燥,78,流化床式干燥器,79,流化床造粒,80,81,三、機(jī)械式連續(xù)輸送機(jī)械 機(jī)械式連續(xù)輸送機(jī)械常用的有：帶式輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、斗式提升機(jī)、輥臺(tái)式輸送機(jī)、螺旋式輸送機(jī)等 1、帶式輸送機(jī),82,1-張緊滾筒 2-張緊裝置 3-裝料斗 4-改向滾筒 5-托輥 6-環(huán)形輸送帶 7-卸料裝置 8-驅(qū)動(dòng)滾筒 9-驅(qū)動(dòng)裝置,基本構(gòu)造和工作原理,83,84,帶式輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn) （1）輸送平穩(wěn)，噪音小，輸