［综述・专论］ 楼建勇，等气力输送系统的研究现状及发展趋势 料，我国从国外进口的气力输灰设备仍占高达４０％的 市场份额，若包括合资企业生产的产品，则占一半以 上。我国在“八五”、“九五”期间组织了气力输送技术 和产品的科技攻关，并相继开发出负压稀相系统和正 压浓相流态化小仓泵系统；１９９４年浙江菲达机电集团 有限公司从美国Ｄｙｎａｍｉｃ Ａｉｒ公司引进了助推型正压 浓相气力输灰技术。据统计，已进入中国气力输送市 场的国内外厂家有几十家，其中内资企业２０余家，中 品的科技攻关技术之一，如宝鸡第二发电厂４×３００ ＭＷ燃煤机组工程，采用美国Ｆｕｌｌｅｒ—Ｋｏｖａｋｅ公司 Ｍｏｄｕ—ｆｌｏｗ正压浓相输送系统；上海南市电厂、珠江电 厂等都采用了这类装置。这类装置是美国Ｄｙｎａｍｉｃ Ａｉｒ公司、美国Ｆｕｌｌｅｒ—Ｋｏｖａｋｅ公司、国家电力成套设备 公司、浙江菲达环保公司等国内外大、中型气力输送厂 商目前的主打产品。浓相气力输送系统稳定性较 好…，维护量少。较低的流速可使管道磨损减低，输 外合资企业５家，国外厂商１０余家。国外厂商有美国 Ｕ．Ｃ．Ｃ，艾伦，空动（Ｄｙｎａｍｉｃ Ａｉｒ），ＡＢＢ，德国穆勒 （Ｍｏｌｌｅｒ），英国Ｃｌｙｄｅ等。国内的气力输送技术研发状 况不尽乐观，急需研发拥有自主知识产权的产品来与 国外产品争夺市场。 １ 气力输送的类型 １．１筒式气力输送 将需要输送的物料、物件装入传输筒或筒车内，利 用空气的静压使传输筒在管道内飞速滑行的一种输送 方式，用于既难以悬浮，而本身又无法成栓的成件货物 的输送，这种输送方式应用面小，适用于特定场合。 １．２稀相气力输送 气流速度较高，物料悬浮在铅垂管中呈均匀分布， 在水平管中呈飞翔状态，空隙率很大。物料的输送主 要依靠由较高速度的空气所形成的动能，因而也称稀 相动压输送。通常气流速度在１２～４０ ｍ／ｓ之间，料、 气质量比（简称料气比）在１～５之间，最大可达１５。 输送效率在１０～２０ ｔ／ｈ之间。 稀相输送是最传统的气力输送方式，被送物料的 质量流量与输送气体的质量流量之比较小，物料颗粒 的间距较大，输送气体的压力较低，输送速度较大，系 统磨损大，输送效率低，能耗大。稀相输送一般适用于 被输送物料的质量和粒度较小、干燥和易流动、输送距 离较短的场合。技术已相当成熟。 １．３浓相动压气力输送 气流速度在８～１５ ｍ／ｓ之间。物料在管内已不再 均匀分布，而呈密集状态，但管道并未被物料堵塞，因 而仍然依靠空气的动能来输送，称为浓相动压输送。 这类流动状态的装置有：高压压送、高真空吸送和流态 化输送。料气比的变化范围很大，高压压送与高真空 吸送的料气比大致在１５～５０之间，流动状态呈脉动集 团流。而对于易充气的粉料，料气比可高达２００以上， 呈流态化输送。输送效率一般在２０～５０ ｔ／ｈ。 浓相动压气力输送是目前应用较多的气力输送系 统。是我国在“八五”期间组织的气力输送技术和产 送料气比也较高，因此能耗低，经济性好，基本上能满 足生产的要求。但随着生产发展的要求提高，用户对 此类系统存在的堵塞、输送效率不能满足要求的问题 的敏感程度变得越来越高，迫切要求有性能更优良的 气力输送系统来代替现有的系统，以适应高输送效率， 高可靠性的要求。 １．４浓相静压栓流气力输送 浓相栓流气力输送的原理是在输送管内形成密集 状物料连绵不断地充塞管道的料柱，同时利用引入独 立于输送管的外部受控或非受控的单相二次气流，人 为地把料柱预先切割成较短的料柱——料栓，进行输 送的一种输送方式。 浓相静压栓流气力输送系统，是在浓相动压系统 基础上发展起来的新型气力输送技术。为目前国内外 的研究热点，已有几种不同类型的装置并展开了相应 的应用理论研究。按栓流气力输送成栓的方法不同有 机械成栓和气力成栓２类。 １）机械成栓是利用机械方式来形成料栓，由于 增加了机械装置，存在进料器堵塞磨损等问题，主要适 应硬度低、形状圆滑的物料的输送。如北京航空航天 大学的高速螺旋文丘里管旋流输送设备；上海博隆粉 体工程公司的高压差旋转阀连续加料等均属此类 装置。 ２）气力成栓是利用气流或引入受控或非受控 的气流切割料柱，形成栓流的方法，代表性装置有：双 套管（内重管、内套管）式、外重管式、脉冲气刀式等结 构各异的装置，以适应不同的应用场合。 ２气力输送系统的类比 普通的气力输送系统主要是稀相高速系统。此类 系统因高的输送速度带来了高能耗、高磨损。其一，不 言而喻，速度越高，能耗越大；其二，物料的高速运动使 物料破损，其三，物料的高速运动使系统中某些部件， 如弯管、阀门等磨损相当严重，有时仅能使用１～２周 时间，严重制约生产。 浓相技术的出现，解决了降低能耗、减少破损磨损 维普资讯 http://www.cqvip.com ・６・ 轻工杌糖Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ２００８年第３期 的问题，并且输送效率高。但低速浓相输送系统对技 术水平要求很高，参数控制精密，不良的设计，将由于 导致的不稳定、堵管等问题，到出现输送效果差、甚至 降层区３个区域。计算中假设：沉降层区的表面剪切 应力小于脉动量，颗粒的压降服从Ｅｒｇｕｎ方程，栓塞阻 力只受栓塞的重量影响，沉降层的厚度衡定，空隙度为 常数。颗粒被连续送进，形成栓塞，达到一固定的长度 后停止，计算时气流量为恒定。Ｄｈｏｄａｐｋａｒ 对浓相输 送的波状气固流动的特征进行了研究，阐述了在每２ 波之间稳定的颗粒层的运动，并分析了完整的栓流系 输送失败的结果。如何实现低速、低能耗、又能保证稳 定运行、满足生产要求的输送效率；寻找科学合理的设 计依据和设计方法，以更加严密准确的科学数据指导 生产，是当今气力输送研究的主要趋势。 除栓流气力输送外的其他类型的气力输送装置， 统，提出了相应的设计方法。Ｌｅｖｙ 等借鉴了Ｗｉｌｓｏｎ 不论进口还是国产，在输送过程中均有不同程度堵塞 现象。突发的堵塞，将影响正常生产；严重时，将导致 系统停止运行，危及正常生产和设备安全，造成经济损 失。从堵塞机理方面来看，气力输送过程是一个复杂 的多相流动过程，固粒在输送管内的运动，涉及到气流 速度的分布以及固粒与管壁摩擦等各种条件 Ｊ。输 送管道内固粒的运动状态既有滚动又有悬浮，同时还 发生固粒与固粒、固粒与壁面的碰撞，固粒的旋转还产 生举力，完全考虑这些问题是相当复杂的 Ｊ。长期以 来人们已在该领域进行了大量的研究，但仍有许多问 题没有得到很好解决，例如散状物料在管道中被气流 带走的过程中固粒相互之间以及固粒同管壁发生碰 撞，碰撞的结果使得固粒破碎以及造成管道磨损等，这 种情况在高速时尤为显著。 浓相栓流气力输送料气比高、运行速度低，可实现 高效率，低磨损、低破损的运行效果，是现代气力输送 技术的发展方向。栓流输送时，气栓与料栓相间分开， 可实现在总压降很低的情况下提高料栓速度的可能 性；从而提高了系统输送效率，降低输送压力，减少动 力消耗，增加输送距离。由于被送物料是以料栓的形 式运行，通过控制气栓、料栓的运动，可消除输送过程 中的堵塞现象，并实现低速高效输送。引人外部单相 气流的方式、输送气流和引人气流的流动参数和流动 状况决定了装置的优劣。 近年来的研究和生产实际表明浓相栓流技术是解 决堵管问题的有效方式，引进的国外内套管紊流气力 输送系统取得了良好的效果，研发拥有自主知识产权 的新型气力成栓浓相装置已成为国内气力输送领域的 抢占技术领先优势的标志。 从国外发展状况看，国外产品技术成熟，研究趋势 主要集中在系统理论计算设计体系的建立；利用流体 力学理论计算、分析机理；数值模拟试验优化设计研发 新品方面。Ｔｏｍｉｔａ 等利用双流体法对气力输送水平 直管中栓塞流进行了数值模拟，他们根据栓的流特性， 把流动区域分为颗粒栓塞区、颗粒自由层区和颗粒沉 液固二层模型，给出了细粉浓相气力输送的二层流动 模型，还采用双流体模型进行了浓相流动的三维模型 数值模拟，演示了栓流沿平管的形成与变形，给出了径 向压降与栓流的关系。从文献报道可知，现有为数不 多的有关研究主要集中在对栓塞流流动的研究上，但 关于内套管气力成栓浓相栓流中形成栓塞流动的二次 气流对栓流流动控制的影响研究，还有许多工作要做。 ３存在问题 分析国内外现有气力输送系统的现状，进一步发 展浓相栓流气力输送，应是今后的主要趋势。浓相栓 流气力输送机理，是目前世界上公认最先进的气力输 送机理，解决了磨损、堵塞、高效等许多制约气力输送 发展的问题，基于该原理开发的各种气力输送装置，代 表着气力输送领域的发展方向，在该领域取得突破性 进展，技术领先新明显，也具有重要的学术意义和社会 效益。针对对于浓相栓流气力输送，还存在以下问题， 有待解决： １）设计根据经验公式，缺乏关于引人的单相二次 气流对输送管中气固两相流动所产生影响的理论依 据。 ２）单相气流引人方式带来的问题。单相气流引 人沿整条输送管线分布的各个人口不断进人输送管， 导致输送管中、后部分输送速度叠加递增，后部速度增 高，连续性方程失平；造成系统后部、出口料气分离装 置等磨损、噪声严重；耗能高。 ３）缺乏对于对二次气流引人机理的研究，即二次 流所引起的输送主管气固流动状况的变化，二次流的 引人方式，装置结构的不同对输送机理的影响。 ４结语 气力输送系统对电力、化工、食品处理、钢铁、冶 金、建筑材料、机械制造、医药、饲料等行业部门的发展 有直接的影响，其技术的提升对国民经济发展意义 重大。 １）从市场需求来看，气力输送在国民经济各行各 业都有着的广泛应用，占领气力输送市场经济效益是 维普资讯 http://www.cqvip.com
［综述・专论］ 楼建勇，等气力输送系统的研究现状及发展趋势 大学学报：工学版，２００４，３８（７）：４１５－４１６． ・７・ 非常可观的。 ２）为了控制环境恶化、实现经济与环境的协调发 ［３］ＧＥＬＤＡＲＴ Ｄ，ＬＩＮＧ Ｓ Ｊ．Ｄｅｎｓｅ ｐｈａｓｅ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ｏｆ ｉｆｎｅ ｃｏａｌ ａｔ ｈｉｇｈ ｔｏｔｌａ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９０，６２：２４３－２５２． ［４］ＴＯＭＩＴＡ．Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｓｌｕｇ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ｉｎ ａ ｈｏｒｉｚｏｎｔｌａ ｐｉｐｅｌｉｎｅ［Ｊ］． Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７，５（１３）：２２９－２３３． 展、保持国民经济的可持续发展，国家对节能减排要求 越来越高，气力输送的需求也越来越大。 参考文献： ［１］ ＭＡＩＮＷＡＲＩＮＧ Ｎ Ｊ，ＲＥＥＤ Ａ Ｒ．Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｉｒ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｃｈａｒ— ａｃｔｅｆｉｓｆｉｃｓ ｏｆ ｂｕｌｋ ｓｏｌｉｄｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｄｅｎｓｅ ｐｈａｓｅ ［５］ＤＨＯＤＡＰＫＡＲ，ＰＬＡＳＹＮＳＫＩ Ｓ Ｌ，ＫＬＩＮＺＩＮＧ Ｇ Ｅ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｓ—ｓｏｌｉｄ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｌｆｏｗ ｉｎ ａ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｉｐｅ［Ｊ］．Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ，１９９４，８１：４３２－４３６． ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ［Ｊ］．Ｂｕｌｋ Ｓｏｌｉｄｓ Ｈａｎｄｌｉｎｇ，１９８７，７（３）：４１５— ４２５． ．［６］ ＬＥ、ｒＹ．Ｔｗｏ—ｆｌｉｕｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔｌａ ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ ｃｏｎｙ ｎｇ［Ｊ］．Ｐｏｗｄｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００，１１２：２６３－２７２． ［２］ 林江．气力输送系统中加速区气固两相流动特性的研究ｆＪ］．浙江 （上接第３页） 参考文献： ［１］ 国家发展和改革委员会．造纸产业发展政策［ＥＢ／ＯＬ］．２００７—１０— １５［２００８－０２—１５］．ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｄｙｃｏａ１．ｃｎ／ｙｏｕｔｈ／Ａｒｔｉｃｌｅ—Ｓｈｏｗ．ａｓｐ？ ＡｒｔｉｃｌｅｌＤ＝１３９１＆ＡｒｔｉｃｌｅＰａｇｅ＝１． ３结束语 《造纸产业发展政策》制定了今后一段时期我国 造纸工业在结构调整、节能减排、行业准入和投融资等 方面的一系列政策，目标明确，措施有力。它将引导我 国造纸工业进一步加快结构调整，促进产业升级，不断 提高整体竞争力。同时产业政策还对造纸工业的科技 创新、淘汰落后、环境保护、资源节约、行业准入提出了 更高的要求，有利于促进资源节约型、环境友好型和创 新型造纸工业的建设，有利于推动我国造纸工业转变 发展方式，做大做强。 ［２］ 中国轻机协会制浆造纸装备分会．浅析我国造纸工业装备目前发 展概况［Ｒ／ＯＬ］．２００５—１１—３０［２００７—１２—３０］．ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｈｇａｏ． ｔｏｍ． ［３］ 陈嘉川．我国造纸工业的自主创新：问题与对策探讨［Ｊ］．中华纸 业，２００６（５）：６一ｌ０． ［４］ 王锡元，王晓彬．略论我国造纸设备的自主创新［Ｊ］．轻工机械， ２００７，２５（１）：ｌ＿６． ［５］ 陈克复，张熙．我国制浆造纸装备制造业自主创新战略研究的若 干问题［Ｊ］．中华纸业，２００６（６）：６一ｌ１． ［６］ 张浚南．关于中国制浆造纸装备业自主创新和加快发展的问题 我们相信《造纸产业发展政策》的颁布实施，对全面 构建我国装备先进、生产清洁、发展协调、增长持续、循环 节约、竞争有序的现代造纸工业将发挥重要作用，对指导 和推进我国造纸工业健康持续发展具有重要意义。 ［Ｊ］．中华纸业，２００７（２）：１０．１５． ［７］ 张熙．走自主创新道路努力提高国产造纸装备水平［Ｊ］．造纸信 息，２００８（１）：２６－３０． ［信息・简诩］ 技术信息－ ・中国首条玉米塑料生产线投产 聚乳酸树脂又称“玉米塑料”，是由天然玉米经过生物发酵生产出乳酸，再经过化学方法合成而得到的。由于其具有良好的力 学性、可加工和、生物可降解性，并且有被废弃后，在堆肥条件下可被微生物分解成二氧化碳和水等特点，因此在解决塑料带来的严 重白色污染，节省不可再生石油资源、用于制作包装、壳体、容器、餐具、医疗类绿色产品等方面发挥着越来越重要的作用，被世界公 认为新世纪环保、可持续发展的新型生态材料，并成为各国竞相研发的重大课题。 国内规模最大、年产５ ０ｏｏ ｔ绿色可降解环保型聚乳酸树脂的工业示范线日前实现批量生产。该生产线由中国科学院长春应用 化学研究所和浙江海正集团历时７年多共同建成。专家认为，该线所得产品各项性能指标已全面达到或部份超过美国的同类产品 水平，标志着我国已成为世界上第２个聚乳酸产业化规模达５ ０００ ｔ以上的国家，产品质量已跻身世界前列。聚乳酸的产业化将为 我国打破发达国家的绿色贸易壁垒，推动农产品深加工，减少对石油的依赖，解决白色污染，形成新型生态企业提供有力的材料支 撑，具有重大的经济和社会意义。 我国每年消耗塑料达２ ０００多万ｔ，又是玉米生产大国，如何利用生物技术使一端输入的是玉米，而另一端产出的是塑料，解决 环境污染、石油紧缺等问题，加速推进玉米资源高值化和延长产业链，培育新型生态材料企业等，已成为涉及可持续发展的重大 课题。 经过７年多的不懈努力，科研人员先后突破了乳酸脱水时间、聚乳酸分子量分布、裂解催化剂反应条件、单体高温消旋化、精馏 和聚合工艺等产业化关键技术，建成了具有多项自主知识产权的我国第１条、世界第２条年产５ ０ｏｏ ｔ的绿色可降解环保型聚乳酸 树脂工业示范线，并实现批量生产。该示范线聚乳酸收率达理论收率的９０％以上，所生产的聚乳酸数均分子量大于１０万，完全达 到企业标准。用聚乳酸制作的包装、容器和餐具类产品将为２００８年北京奥运注入“绿色”新内涵，提供有力支持。 （摘自《中国食品产业网》２００８－０４－０１）
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