压缩机在气力输送系统中的使用探究之气力输送系统气源设备选择

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压缩机在气力输送系统中的使用探究之气力输送系统气源设备选择

气力输送系统气源设备选择

气力输送系统由气源机械、供料装置输送管道和分离过滤设备四大部分组成。气源机械是一切气力输送系统的心脏。在气力输送系统设计中,正确选择气源机械是最重要的决定之一,而且气源机械又常常是最大的单元基建投资项目。在选择时,主要考虑的是气源的额定输出能力。额定输出能力以同要求供气压力相等的排气压力和气体体积流量来表示,而后者在大多数情况下是以“自由空气状态”来表达的。

气力输送系统所用的气源机械,其范围从通风机、鼓风机到压缩机,包括负压的液环真空泵等。压缩机主要为容积式,通常有往复式压缩机、螺杆压缩机,滑片式压缩机等,至于多级离心式压缩机,则应用较少。

气源机械选择原则: 气力输送的目的是将规定质量流量的物料按输送要求的距离送到目的地。物料质量流量等于物料气与空气质量流量的乘积,而空气质量流量则与输送气速和管径成比例关系,这三项参数对气源机械的额定输出能力有影响。将气源机械额定输出能力与物料质量流量联结起来的各参数之间的关系,输送气速影响到供气压力和气体体积流量,因而是气力输送中最重要的变数之一,故对其要精确控制。各类型气源机械的使用范围有相当大的重叠,特别是往复式压缩机可以在很宽的范围内使用,其机型几乎满足任何运转条件,而透平压缩机适用于大风量,故在气力输送中很少使用选择气源机械时,要注意以下几点:

1.并非所有的气源机械都适用于气力输送系统;对于短距离稀相气力输送系统,选用通风机或鼓风机足以满足要求,但对于密相输送或稀相长距离输送,选用往复式或螺杆式压缩机。

2.并非所有的气源机械都产生同样的效果;排气压力和空气体积流量是两项影响气源机械所需动力的主要因素,有的用做抽气机比压缩机好,反之亦然,因而对真空和正压输送必须做出正确的选择。

3.必须考虑附加的冷却和过滤装置

4.利用工厂的总气源供气作气力输送系统用,当然可以降低基建投资费用,但还要仔细考虑系统的正常运转费用,主要是能耗费用。


(一)空气动力式气源机械

这类气源机械主要指的是透平压缩机类型,包括轴流通风机,离心风机,单级离心鼓风机。这类风机主要用于稀相短距离气力输这系统,正压气力输这系统中各类空压机(风机)的压力造用范围对低压系统(约10KPa),轴流式或周心式风机都是适宣的,具体选择取决于系统负荷和需要的操作压力特性。作为文丘里式和旋转叶片供料器的供气源,系统中使用薄辟管道。因其能在低压力下提供较大的空气体积流量,既可用于正压,也可用于负压以及吸一一压组合系统。对于轻的或蓬松的非磨削性物料,可以通过风机本身来输送物料,而对容积式气源机械来说,则是不可能的。当以负压输送废料和纤维状料,如稻草、纸、塑料薄膜等的切边时,会将风机叶轮的叶片磨出刃边,将通过风机的物料切碎而输送。这类风机的空气体积流量与输送管道的压降极其有关,例如通风机在高运转压力下,压降上升,流量下降,会使物料粒子从悬浮流中沉降下来,导致管道出现堵塞。

  


多级整体齿轮传动离心式压缩机或者高速单级齿轮增速压缩机因能提供很大的空气体积流量和高排气压力,在气力输送系统中很少得到应用,目前只有两级离心压缩机用于粉煤灰的稀相长距离输送。这种压缩机的特征是整体齿轮传动,主轴装有一个大齿轮,驱动1-4个小齿轮。每一根小齿轮带动两个独立叶轮,每级之后的内冷却能带来较高的、已接近往复压缩机的效率。


(二)容积式气源机械

容积式压机陡峭的等速运转特性为大负荷气力输送系统提供了坚实的基础。在大多数容积式压缩机中,旋转件之间保持着很小的运转间隙,不像离心式通风机那样通过物料,甚至连粉尘的进入也必须防止,防止磨削性物料进入。

1.罗茨式鼓风机

当排气压力小于100kPa时,广泛使用罗茨鼓风机,该类型具有宽广的体积流量并能提供无油空气。此外,它有恒定的速度曲线,当传递压力增加时,体积流量仅轻微减少,从而保证了物料在一定压力下的浮流动状态。罗茨式鼓风机广泛用于气力输送系统其排气压力不超过100kPa,最大排气量达到近600m³/min。它是稀相气力输送系统常用的气源机械,与常规岛低压旋转阀组内配合,在气力输送系统中使用。

这种鼓风机有双转子的,也有三叶转子的,装在一个壳体内做相对旋转,转子转动时空气被吸到转子与壳壁之间的空间内,被封闭并且无压缩地移到排气口,当排气管中有压力的空气倒流与它相遇后才产生压缩由于这种冲击压缩使它的热效率相对低,仅用于低压系统。这种气源机械可用作真空泵或抽气机。

当罗茨鼓风机无油运转时,最大压缩比通常为2:1,这就意味着如用于压气,最大排气压力约103kPa(表压)。用于抽气,最大真空度约为48kPa,如同时做吸--压两用,这些压力要低得多。

由于齿轮控制转子的相对位置并保持很小但固定的间隙,故设备无需润滑运转。虽然润滑可以提高罗茨鼓风机的性能,但气力输送通常要求无油空气作为输送介质,为保证压缩空气无油,因而采用通气气除来密封双轴。由于罗茨鼓风机的空气压缩是绝热过程,当干运转时,高的排气温度决定了压缩比的极限。

2.滑片式压缩机

滑片式压缩机特别适用于中压和高压气力输送系统,与罗茨鼓风机相比,这种机械可以在较高压力下产生较平稳的气流。当用于真空输送时,作为抽气机同样运转良好。滑片式压缩机运转原理,其转子在气缸中偏心位置设置,压缩发生在气缸内部,故空气没有明显的脉动而排出。由于滑片通过转子转动与缸体接触,空气被压缩,导致气缸内温度升高,故必须加以冷却,要通过冷却油喷入气缸来冷却。

滑片式压缩机在最大表压约400kPa下,排气量可达85m³
/min.

3.螺杆式压缩机

螺杆式压缩机是目前市场上的主流,也是气力输送系统气源机械的主要设备,其工作原理这里不再多做介绍。

螺杆压缩机应用在气力输送系统上比较典型的案例是使用在水泥分配站吸--压输送装置中与真空泵合用,可达85%的真空度,如此高的真空度仅需较少的空气来输送水泥,因而可节能并使过滤器减小。作为压缩机使用,可以使用热空气直接输送水泥,因而也能节能。当螺杆压缩机全负荷运转时可获得最大能量效率,当然在空转时仍需要消耗一定的能量。

4.液环真空泵

采用罗茨式压缩机作为抽气机使用,压力一般能连续稳定在-53kPa,如需要较高的真空度,则通常采用液环真空泵。其排气能力为2-140m³/min。液环真空泵的转子与壳体偏心。当叶片旋转,液体向外抛出成为与壳体同心的液环,转子叶片与液环之间的空间大小在改变,于是吸进该空间的空气被压缩再经出口排出。液环还用于冷却和冲掉空气中的尘埃。

在气力输送系统中,以往较多采用液环真空泵作为气力吸送粉料的气源机械。随着现在对环保要求日益严格,液环真空泵排出的含尘废水必须要经过水处理设施加以净化处理,会增加相关费用,使其使用范围受限。

5.往复式压缩机

往复式压缩机广泛用于气力输送系统提供压缩空气。在所有气源机械中,它可能具有最好的热效率,适用于从中压到高压范围内几乎任何的气力输送系统。介绍文章较多,对其结构和原理这里不多做介绍。

当在气力输送系统中要求输送的物料不得被油污染时,可采用碳填充聚四氟乙烯制造的活塞环,取消润滑油和附加的油分离装置。



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