在气力输送系统的设计与选型中,“浓相”与“稀相”是两个基本也是核心的概念。它们代表了两种截然不同的输送状态,直接决定了系统的能耗、效率、适用物料和整体成本。理解二者的区别,是掌握气力输送技术的关键。
一、区分的关键:固气比
浓相与稀相根本的区别在于固气比(Solids Loading Ratio),即单位时间内输送的物料质量与空气质量的比值。
稀相输送(Dilute Phase Conveying): 固气比通常低于15,常见范围在1-10之间。在这种状态下,管道内空气含量高,物料颗粒少,颗粒之间距离大,主要依靠高速空气的动能使其悬浮并输送。物料速度通常很高(一般超过15-20 m/s,甚至更高)。
浓相输送(Dense Phase Conveying): 固气比通常高于15,可达50甚至100以上。此时管道内物料浓度高,空气量相对较少。颗粒并非完全悬浮,而是以沙丘流、集团流或活塞流等形式低速、密集地向前移动。物料速度较低(通常低于10 m/s,可低至2-3 m/s)。
二、稀相输送:高速、高效、适用性广
稀相输送系统依靠高风速来保持物料的悬浮状态,其工作原理类似于家用吸尘器。
优点:
系统简单: 设备结构相对简单,初投资较低。
适用性广: 对大多数干燥的、流动性好的粉粒料都能有效输送,通用性强。
不易堵管: 高流速使得管道不易发生堵塞。
缺点:
能耗高: 维持高风速需要更大的动力,能耗较高。
磨损大: 高速物料对弯头、管道冲击大,磨损严重,尤其不适合输送易碎物料。
产品降解: 高速碰撞可能导致颗粒破碎(产品降解)。
稀相输送是实现中、短距离输送常用的经济型方案。
三、浓相输送:低速、节能、轻柔
浓相输送利用高压气体将物料“推”着前进,更像用注射器推注膏体。
优点:
低能耗: 由于风速和气量低,单位输送量的能耗远低于稀相。
低磨损: 低速输送极大降低了管道和部件的磨损,延长了设备寿命。
轻柔处理: 几乎不会造成物料破碎和降解,非常适合易碎颗粒、晶体和混合物。
长距离: 更适合进行长距离输送。
缺点:
系统复杂: 需要更复杂的发送罐、控制系统和更高压力的气源,初投资高。
物料局限性: 对物料的透气性、流动性有一定要求,非常细的粉或粘性料可能不适合。
设计难度大: 系统设计更为精细,对参数匹配要求高,否则易发生堵管。
浓相输送是处理高价值、易碎、磨蚀性强的物料和追求低运行成本的长距离输送的理想选择。
四、如何选择?
选择浓相还是稀相,需要综合考虑:
物料特性: 粒度分布、密度、湿度、粘性、磨蚀性、易碎性。
输送要求: 输送距离、输送量、起点和终点的布局。
成本考量: 初始投资预算与长期运行能耗成本的权衡。
产品质量: 是否允许物料有轻微降解。
在实际应用中,还有许多变体和混合模式,如半浓相输送等,都是为了在特定条件下找到的解决方案。因此,深入了解物料并准确评估需求,是成功应用气力输送技术的前提。