CN103818726A - 一种高浓度粉体密相输送管道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型同轴多通道粉体输送特型管道，由外管、中间管、内管、带有折流槽的气体折流器和楔形定位块组成。高浓度粉体由输送载气推送走内管，气膜有外管经大孔进入成膜通道，再经气体折流器矫正方向后经小孔进入内管，气膜气在内管近壁处形成一定厚度的气膜，输送载气和气膜气与高浓度粉体在内管内汇合，在气体的搅拌下以浆态状送往下游工段。

Description

一种高浓度粉体密相输送管道

【技术领域】

本发明属于机械技术领域。更具体地，本发明涉及一种粉体高浓度密相输送特型管道。

【背景技术】

目前商业化运营的各种管道，绝大多数仅限于输送连续相流体，没有很好的能够输送具有流化性质的分散相流体的管道，比如粉体物料。一些生产单位简单地用市场上常见的普通管道来输送流态化的粉体，原料干燥程度要求高，粒度分布范围小，堵塞、磨损、静电等不利因素影响较大，短期内、短距离稀相输送还勉强支持，但对于长距离长周期高浓度密相输送却难以为继，主要是输运管道堵塞非常严重，制约了企业的规模化生产，运营费用高，利润额也相对降低。

目前国内外市场上在此领域常用的是双套管，能够实现大规模长周期长距离输送，多应用于一些电厂、水泥厂等，算是比较成熟的粉体输送管道产品，但也容易出现堵塞、磨损等现象，疏堵困难，比如电厂灰和水泥等粉体物料颗粒细、输送量大、干燥不到位极易发生管道堵塞等现象，一旦发生堵塞，耗时费力，大大地影响企业正常生产，另外，粉体对环境的污染容易与附着物固化在一起难以除掉，危害持续时间长，尤其对粉体行业从业者身体伤害非常大、甚至危及生命，特别是近些年来，环境问题的日益严重，粉体产生的粉尘是造成雾霾天气的罪魁祸首，危害大，短期内难以治理和消除，极大地影响所在地的人居环境。治理粉尘污染的有效手段就是防尘，生产和输运过程严格密闭。

治理粉尘污染是一项重大的民生工程，已经写入了我国政府的纲领性政策文件中，作为污染源之一的粉尘污染治理需要几代人的努力，并要不断地进行科技创新、开发出先进的粉体设备，创造粉体生产加工的密闭环境，从源头上消除粉尘污染，消除粉体输运过程中的堵塞问题，不仅要依靠粉体输送设备从源头上加压、流化等举措来消除，同时还要从输运管道上着手，来减轻摩擦、架桥等堵塞现象的发生，并且能够根据待输送粉体粒度分布来确定管道规格，应用范围广，堵塞消除彻底，满足企业长周期生产。

本发明从粉体输运的角度出发，粉体在管道内输运过程呈浆态状，气粉混合均匀且气力搅拌，气固混合物流流态化程度高且粉体和管道间有气体润滑，解决了粉体输运过程的管道堵塞，避免了随时随地的拆卸和安装造成的粉体污染，同时还解决粉体长周期顺畅输运，并且辅助实现粉体带压输运，很好地与粉体输运设备对接，完成长距离无堵塞输运。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种高浓度粉体密相输送特型管道。

[技术方案]

本发明涉及一种高浓度粉体密相输送管道。

该输送管道由外管1、中间管2、内管3、带有折流槽的气体折流器4与楔形定位块5组成，其中由外管1与中间管2构成一个气膜气通道6，而由中间管2与内管3构成一个成膜通道7，内管3为高浓度粉体与输送载气通道；

在外管1内壁与中间管2外璧之间的距离为Ф₁，在中间管2内壁与内管3外璧之间的距离为Ф₂，内管3的内径为Ф₃，其中Ф₁=Ф₂/3，Ф₃=3Ф₂；

在中间管2管壁上均匀分布孔间距m与孔径D的大孔8，在内管3管壁上均匀分布孔间距n与孔径d的小孔9，其中m=250D、n=250d，D=2d，d=0.8μ，μ是高浓度粉体的最小颗粒直径；

气膜气首先进入气膜气通道6，然后通过大孔8进入成膜通道7射向气体折流器4顶点，再流经折流槽，气膜气经气体折流器4矫正方向，相邻折向的气膜气气流在小孔9内交汇并进入内管3内，在内管3内壁近壁处形成厚度为δ的气膜，所述的高浓度粉体在内管3内在气膜托举下与在输送载气推动下以浆态状输送到下游设备。

根据本发明的一种优选实施方式，所述气体折流器4的折流角α=0°～60°。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述气膜厚度δ=2.0～6.0mm。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述输送载气和气膜气输送粉体的质量流量M由下式确定：

M=πρνФ₃ ²/4

式中：

ρ代表粉体密度，kg/m³，

ν代表粉体流速5.0～12.0m/s，

π是圆周率，

Ф₃代表内管3内径，mm。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述输送载气和气膜气相同或不同，选自空气、在自然界不可燃或不助燃气体或与被输送粉体不发生反应的不可燃气体或不助燃气体。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的不可燃或不助燃气体是一种或多种选自氮气、二氧化碳、氩气或过热水蒸气的气体；所述的与被输送粉体不发生反应的不可燃气体或不助燃气体是一种或多种选自氮气、二氧化碳、氩气或过热水蒸气的气体。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的外管1、中间管2或内管3是用金属、合成材料或者预制材料制成的。

根据本发明的另一种优选实施方式，在所述的外管1、中间管2与内管3之间设置楔形定位块5。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的楔形定位块5是用金属、陶瓷、合成材料或预制材料制成的。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的气体折流器4均匀分布在相邻小孔9间的中点位置上，而气体折流器4中心点与大孔8中心点的连线与管壁相垂直。

下面结合附图对本发明作具体说明。

本发明高浓度粉体密相输送特型管道的结构示意图列于附图1。该输送管道由外管1、中间管2、内管3、带有折流槽的气体折流器4与楔形定位块5组成，其中由外管1与中间管2构成一个气膜气通道6，而由中间管2与内管3构成一个成膜通道7，内管3为高浓度粉体与输送载气通道。在外管1内壁与中间管2外璧之间的距离为Ф₁，在中间管2内壁与内管3外璧之间的距离为Ф₂，内管3的内径为Ф₃，其中Ф₁=Ф₂/3，Ф₃=3Ф₂。在中间管2管壁上均匀分布孔间距m与孔径D的大孔8，在内管3管壁上均匀分布孔间距n与孔径d的小孔9，其中m=250D、n=250d，D=2d，d=0.8μ，μ是高浓度粉体的最小颗粒直径。

气膜气进入特型管道的外管1内壁与中间管2外璧之间的环隙间距为Ф₁的气膜气通道6，然后经孔径为D、孔间距为m的大孔8进入特型管道的中间管2内壁与内管3外璧之间的环隙间距为Ф₂的成膜通道7，气膜气射向气体折流器4顶点后再流经折流槽，经气体折流器4矫正方向后，相邻折向的气膜气气流在孔径为d、孔间距为n的小孔9处交汇并进入内径为Ф₃的内管3，并在内管3内壁的近壁处形成厚度为δ的气膜，输送载气推送来的高浓度粉体进入内管3在气膜托举下、在输送载气推动下以及各类气体搅拌下以浆态状送往下游设备。

本发明高浓度粉体密相输送特型管道的小孔和气体折流器相对位置图列于附图2中。气膜气经孔径为D的大孔8进入气膜气通道6，并经气体折流器4矫正方向后经孔径为d的小孔9进入内管3，并在内管3内壁近壁处形成厚度为δ的气膜。

本发明高浓度粉体密相输送特型管道的大孔和小孔相对位置图列于附图3中。其中图a说明了在中间管3壁上、相邻间距为m、孔径为D的大孔8。图b说明了在内管3壁上、相邻间距为n、孔径为d的小孔9。

所述的大孔8与所述的小孔9具有下述相互关系：

m=250D、n=250d，D=2d，d=0.8μ，μ是高浓度粉体的最小颗粒直径。

所述的气体折流器结构图列于附图4中，其中图a为气体折流器4的主视图，它为曲面棱锥体。图b为气体折流器4的左视图，并显示了折流角α和折流槽。所述气体折流器4的折流角α=0°～60°。所述的气体折流器4均匀分布在相邻小孔9间的中点位置上，而气体折流器4中心点与大孔8中心点的连线与管壁相垂直。

本发明的高浓度粉体密相输送特型管道是通过如下步骤实现输送粉体物料的：

气膜气首先进入气膜气通道6，然后通过大孔8进入成膜通道7射向气体折流器4顶点后再流经折流槽，气膜气经气体折流器4矫正方向，相邻折向的气膜气气流在小孔9内交汇并进入内管3内，在内管3内壁近壁处形成厚度为δ的气膜，所述的高浓度粉体在内管3内在气膜托举下与在输送载气推动下以浆态状输送到下游设备。

[有益效果]

本发明的所述具有下述的有益效果：

1、对于本发明高浓度粉体密相输送特型管道，待输送粉体粒度分布范围广，待输送粉体种类多，粉体通道直径大小可根据用户待输送物料粒度分布大小进行加工设计，各类孔径和气体折流器设计也可以根据用户要求进行设计，设计裕量大。

2、对于本发明高浓度粉体密相输送特型管道，可根据用户待输送粉体的理化性质选择安全性和经济性最合适的输运气体。

3、对于本发明的高浓度粉体密相输送特型管道，其制造材质可根据用户待输送粉体的理化性质选择安全性和经济性最合适的制造材料。

【附图说明】

图1是本发明高浓度粉体密相输送特型管道结构示意图；

图2是本发明高浓度粉体密相输送特型管道小孔和气体折流器相对位置示意图；

图3是本发明高浓度粉体密相输送特型管道的大孔和小孔相对位置示意图；

图4气体折流器结构示意图。

图中：

1-外管；2-中间管；3-内管；4-气体折流器；5-楔形定位块；6-气膜气通道；7-成膜通道；8-大孔；9-小孔。

【具体实施方式】

下面实施例结合本说明书附图将对本发明作进一步详细说明。

实施例1：原料：粉煤、氮气。

本实施例采用螺旋给料机输送磨制好的粉煤原料，送往贮存罐贮存，输送能力2000.0kg/h，常压，粉煤、氮气和特型管道参数如下：

表1：原料参数表

表2 特型管道参数

螺旋给料机下料口接特型管道，特型管道连接贮存罐，气膜气和输送载气均由氮气充当。

氮气进入特型管道Ф₁=1.50mm的气膜气通道，之后经孔径D=0.12mm、孔间距m=24.0mm的大孔进入Ф₂=4.0mm的成膜通道，氮气射向安装在成膜通道管壁上的气体折流器的顶点后再流经折流槽，被α=30°折流角的气体折流器矫正方向后由孔径d=0.06mm、孔间距为n=12.0mm的小孔进入内径为Ф₃=12.0mm的内管，并在内管近壁处形成厚度δ=2.0mm的气膜，氮气送来的粉煤进入Ф₃=12.0mm的内管，在内管内粉煤在氮气气膜托举下、在氮气推动以及搅拌下以浆态状送往下游贮存罐，氮气在贮存罐集中安全卸放。

实施例2：原料：药粉、二氧化碳。

本实施例采用加压罐输送磨制好的药粉原料，送往生产线，输送能力500.0kg/h，常压，药粉、二氧化碳和特型管道参数如下：

表3：原料参数表

表4：特型管道参数

加压罐下料口接特型管道，特型管道连接生产线密闭容器，气膜气和输送载气均由二氧化碳充当。

二氧化碳进入特型管道Ф₁=3.0mm的气膜气通道，之后经孔径D=0.30mm、孔间距m=58.0mm的大孔进入Ф₂=8.0mm的成膜通道，氮气射向安装在成膜通道管壁上的气体折流器后再流经折流槽，被α=45°折流角的气体折流器矫正方向后由孔径d=0.15mm、孔间距n=29.0mm的小孔进入内径为Ф₃=20.0mm的内管，并在内管近壁处形成厚度δ=2.0mm的气膜，二氧化碳送来的药粉进入内径为20.0mm内管，在内管内，药粉在二氧化碳气膜托举下、在二氧化碳气推动以及搅拌下以浆态状送往下游生产线，二氧化碳在生产线的密闭容器集中安全卸放。

Claims (10)

1.一种高浓度粉体密相输送管道，其特征在于该输送管道由外管(1)、中间管(2)、内管(3)、带有折流槽的气体折流器(4)与楔形定位块(5)组成，其中由外管(1)与中间管(2)构成一个气膜气通道(6)，而由中间管(2)与内管(3)构成一个成膜通道(7)，内管(3)为高浓度粉体与输送载气通道；

在外管(1)内壁与中间管(2)外璧之间的距离为Ф₁，在中间管(2)内壁与内管(3)外璧之间的距离为Ф₂，内管(3)的内径为Ф₃，其中Ф₁=Ф₂/3，Ф₃=3Ф₂；

在中间管(2)管壁上均匀分布孔间距m与孔径D的大孔(8)，在内管(3)管壁上均匀分布孔间距n与孔径d的小孔(9)，其中m=250D、n=250d，D=2d，d=0.8μ，μ是高浓度粉体的最小颗粒直径；

气膜气首先进入气膜气通道(6)，然后通过大孔(8)进入成膜通道(7)射向气体折流器(4)顶点，再流经折流槽，气膜气经气体折流器(4)矫正方向，相邻折向的气膜气气流在小孔(9)内交汇并进入内管(3)内，在内管(3)内壁近壁处形成厚度为δ的气膜，所述的高浓度粉体在内管(3)内在气膜托举下与在输送载气推动下以浆态状输送到下游设备。

2.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于所述气体折流器(4)的折流角α=0°～60°。

3.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于所述气膜厚度δ=2.0～6.0mm。

4.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于所述输送载气和气膜气输送粉体的质量流量M由下式确定：

M=πρνФ₃ ²/4

式中：

ρ代表粉体密度，kg/m³，

ν代表粉体流速5.0～12.0m/s，

π是圆周率，

Ф₃代表内管(3)内径，mm。

5.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于所述输送载气和气膜气相同或不同，选自空气、在自然界不可燃或不助燃气体或与被输送粉体不发生反应的不可燃气体或不助燃气体。

6.根据权利要求5所述的输送管道，其特征在于所述的不可燃或不助燃气体是一种或多种选自氮气、二氧化碳、氩气或过热水蒸气的气体；所述的与被输送粉体不发生反应的不可燃气体或不助燃气体是一种或多种选自氮气、二氧化碳、氩气或过热水蒸气的气体。

7.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于所述的外管(1)、中间管(2)或内管(3)是用金属、合成材料或者预制材料制成的。

8.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于在所述的外管(1)、中间管(2)与内管(3)之间设置楔形定位块(5)。

9.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于所述的楔形定位块(5)是用金属、陶瓷、合成材料或预制材料制成的。

10.根据权利要求1所述的输送管道，其特征在于所述的气体折流器(4)均匀分布在相邻小孔(9)间的中点中点位置上，而气体折流器(4)中心中心点与大孔(8)中心点的连线与管壁相垂直。

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