[实用新型]气力临界流态化输送装置

说明书

粒料的气力临界流态化输送（亦可称气力临界移动床输送）属于化工及粉体加工与输送的技术领域。与稀相输送和浓相输送相比，移动床输送具有气速低，耗气量少，输送量大，物料及管道磨损小等优点，它适合于输送容易磨损的物料及贵重物料，也适用于少量惰性气体输送易燃易爆的危险物料，且可以大大减少粉尘污染。移动床输送的最大弱点是气体压降大。以往的移动床输送管，如美国专利US2833837，多为圆柱形管或者锥形管，由于管形与气体自下而上的减压膨胀不相适应，致使管中各处之气力与重力不平衡，产生了颗粒之间的接触压力，这种压力传送到管壁形成明显的壁摩擦力，该力随管长而累积，从而大大增加了输送的阻力和能耗，降低了输送效率。

本实用新型目的在于克服已有技术的缺点，通过合理的管形设计，将输送管道做成一个向上扩大的喇叭形，使其逐渐扩大的管截面正好与不断膨胀的气体体积相适应，造成在立管的任何水平截面之气固相对速度都等于颗粒物料之临界流态化速度，这时气力与颗粒状物料的重力、惯性力及壁摩擦力相平衡，物料处于临界流态化状态，颗粒之间不相互接触挤压，从而避免了产生颗粒间接触应力和向管壁传递切应力，使壁磨擦阻力减至最低限度，从而降低了输送所需的气体压力和流量，减少了能耗，提高了经济效益。

管形设计目的在于求得输送管道横截面积随高度的变化，在输送高度及输送量、物料及气体性质已知的情况下，可根据物料的临界流态化速度、临界流态化空隙度、壁摩擦系数、气体的状态方程计算而得，然后根据计算的管形进行制作。

临界流态化输送管顶部安装管顶约束及气固分离装置。

下面结合附图为例，详细说明本实用新型。

图1    临界流态化输送管示意图

图2    临界流态化输送装置示意图

图3    以U型管连接高压料罐和临界流态化输送管的示意图

其中，（a）－多级锥形管

（b）－多级柱形管

（c）－圆形管截面

（d）－正方形管截面

（e）－矩形管截面（可为等宽矩形）

（f）－多边形管截面（包括三角形）

1－高压料罐

2－连接管

3－临界流态化输送管

4－高压气源

5－床顶约束及气固分离结构

6－气体分布板

要真正做成计算的管形是困难的，但可以设法逼近它。通常的逼近方法有两种，一种是做成多级的锥度不同的圆锥或多边锥形管，每级改变一次锥角，以逼近计算的管形。见图1（a）及（c）（d）（e）（f）。另一种是做成多级的管径不同的圆柱或等厚方柱或多边对称柱形管，每级改变一次管径以逼近计算的管形，见图1（b）及（c）（d）（e）（f），这样可使操作接近于临界流态化输送。

图2为输送装置的总体结构图，它由高压料罐［1］倾斜连接管［2］管底气体分布板［6］临界流态化输送管［3］及床顶约束及气固分离结构［5］五部分组成。

床顶约束结构是限制床层膨胀，避免气泡气节生成，实现稳定操作的必不可少的部分。已设计和试验成功若干种低阻力约束结构，并已申请专利，可供选用。

高压料罐［1］通过倾斜连接管［2］与临界流态化输送管［3］的底部侧边相连接，倾斜连接管［2］于垂直方向间的夹角，可以在10°～45°度范围内选择。临界流态化输送管［3］底部装有气体分布板［6］。

高压料罐［1］与临界流态化输送管［3］之间，亦可用U形管［2］连接，此时的结构如图3所示。

判断操作是否达到或接近临界流态化输送，有如下三个判据：一、床中无气泡气节出现。二、床压降梯度为常数，即压力沿床高为线性变化。三、颗粒间接触压力趋于零。

本项技术是气力移动床输送中所需压力最低，固气比最高，能耗最低的。所需压降一般为物料重力所造成压降的1.5倍，而一般移动床输送目前所达到的最低压降超过物重压降的2.5倍。

实施例：

1.输送物料：    离子交换树脂

2.物料性质：    粒度范围：0.1～1.6mm

平均粒径：0.65mm

颗粒密度：1187.5kg／m³

临界流态化速度：0.105m／s

临界流态化空隙率：0.372

颗粒形状：球形

3.输送介度：20℃空气

4.输送物料流率：100kg／hr

5.计算所需空气流率：1.34kg／hr

6.输送高度：8m

7.计算所得管形尺寸：（管截面积随高度变化）