粉体长距离气力输送研究现状

     输送作为散装物料的输送已经有 100 多年的历史，与常规机械输运和车辆输运相比，具有输送效率高、设备结构简单、维护管理方便、易于实现自动化及有利于环境保护等许多的优点。因此，气力输送已经广泛应用于火电、钢铁冶炼和水泥等行业的装卸贮运及粉体工程的单元操作中。另外，随着对环保要求的越发严格，改善工业粉尘污染的现状将大地推动气力输送行业的不断发展。
     气力输送从出现到广泛应用，经历了从稀相到密相的研究转变，促进了气力输送的不断发展。就当今对粉体气力输送的研究而言，大多仍集中于较短距离的密相气力输送，主要是为了解决工厂内部或工厂间的近距离气力输送问题，而对于长达数十公里的长距离气力输送系统，如电厂除灰的气力输送系统，由于技术限制，常采用多级接力或系统串联的方式来实现。但在现场条件受限或征地困难的情况下，实现长距离气力输送仍比较困难，因此迫切需要长距离气力输送新技术的研究开发。
      1. 长距离气力输送技术的研究现状
      影响粉体长距离气力输送的两个关键因素是能耗和稳定性。能耗是粉体随输送气体在管道内运动的能量消耗，即压降;稳定性即输送过程的平稳性，输送不平稳将可能导致堵塞，使输送无法进行。因此研究粉体长距离气力输送，就是研究如何降低能耗，并保证输送的稳定性。
      1.1能耗
      能耗是气力输送过程中的动力消耗 (压降)，降低能耗可使单位输送长度压降减小，延长输送距离。气力输送压降与很多因素有关，其中最复杂多变的就是输送物料的性质。不同种类、粒径、水分的粉体气力输送规律不同，对于同一种粉体，粒度及分布、含水率是影响粉体流动性的主要因素。粒度越小，分布越宽，水分越高，其流动性越差，则气力输送越困难。
      在长距离气力输送管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，固粒旋转还产生举力，完全考虑这些问题是相当复杂的。因此很多研究者在试验的同时也借助数值模拟的方法对气力输送机理进行研究。
      1.2稳定性
      长距离气力输送表观气速沿管道不断增加，气固两相流流型也随之变化。当输送气速下降到出密相稳态的输送的边界时，就会形成不稳定的沙丘流，其点是压力波动增强，继续降低输送气速，物料将沿管线堆积直至管道堵塞。因此，研究粉体气力输送的稳定性，使输送系统能够保持稳定的状态，对于实现长距离气力输送具有重要意义。
      双套管气力输送系统最初是为了解决电力行业粉煤灰长距离输送的堵塞问题而设计的，其输送管道具有的结构，能保证在输送过程中管道不易堵塞，提高了粉体输送的安全性和可靠性。在输送管道内设置一有开孔的小管，开孔间距与输送物料有关。当输料管内的粉体堆积过高时，气流就会优先从小管内流动，并以较高气速从下一孔处喷出，冲刷堆积粉体的背风面，减少粉体堆积的高度和长度，从而保证粉体的正常输送。
      粉体能够输送是因为在一定程度上它具有流动的性，而之所以会堵塞管道是因为流动性较差而引起沉积造成的，因此粉体有好的流动性对输送稳定很重要。流态化是使固体颗粒层与通过其间的气体或液体相接触，从而转变为类似于流体的状态，达到有利于颗粒物料流动的工艺要求。
       对长距离输送的需求越来越大，因此需要对长距离粉体气力输送进行门研究。解决粉体长距离气力输送需要从输送过程能耗和稳定性两方面综合考虑，既要达到输送的压力需求，又要保障输送不堵塞。无论是降低输送过程的能耗，还是保证输送过程平稳不堵塞，都应对管道内的气固两相流动机理和管道内的摩擦性进行深入研究。