CN103287857B - 一种生物质微正压气力输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质微正压气力输送系统，由喂料系统、风机、输送管路系统、卸料系统、尾气处理系统及自动控制系统组成。所述的喂料系统包括定量给料装置，集料装置，正压关风器，加速器，引风管，返风处理管路。所述的输送管路系统包括直管道、联接法兰和分布于管道上的若干快开门及透明观察窗。其优势在于可实现较高浓度比的顺畅喂料，动力消耗小，还提高了关风器的使用寿命以及输送系统的适用性和管路耐用性，方便了管路的排堵和维修，并且可保证无环境污染问题，自动化程度高。

Description

一种生物质微正压气力输送系统

技术领域

本发明涉及机械领域的气力输送系统，该系统特别适用于生物质及容重较低的散、粉物料输送，具体的说就是生物质微正压气力输送系统。

背景技术

在很长一段时间里，对于容重较低的生物质散、粉物料的搬运，小规模时多利用人工进行，大规模时多用机械协助处理，一般使用编织袋包装、铲车装卸、运输车辆运输的方式进行。这种搬运的方式工作强度大、工作环境恶劣、工效低、需要占用较多的人力物力。随着近年来企业生产能力的不断扩大，这种搬运方式明显不能满足规模化生产的需要。

采用绞龙、刮板输送机输送方式，近来在数米到数十米的短距离输送中也有应用。但这些方式设备笨重、占地空间大、环境适应性差、维护工作量大、易污染环境，若用于长距离输送，不仅成本高而且实现困难。

微正压气力输送是利用风力能量输送物料的一种技术。因具有输送效率较高、易于实现自动化、输送过程封闭、物料无泄漏、污染少、可实现复杂环境下的长距离输送、配置灵活、占有空间和场地小等特点，使得微正压气力输送技术在冶金、粮食、化工、电力等行业的粉、散物料输送中有不少应用。但目前市场上常用的微正压气力输送系统受喂料等问题的限制，输送浓度低、断料问题严重、能耗高、自动化程度低、管道磨损严重。

在粮食加工行业，现代面粉加工厂的面粉输送，也多采用微正压输送方式。在大米加工工艺中的砻谷环节，也多通过气流将稻壳分离并吹到稻壳暂存仓中。当输送面粉时，由于其本身质地均匀、输送距离短，因而容易输送，虽然能耗较高，但是依然可以满足生产的需要。大米加工的砻谷环节通过气流将稻壳吹到稻壳暂存仓实际也是微正压气力输送的应用，但也存在输送浓度低(0.5～2)、单位输送量能耗高等问题，因为此环境下输送距离很短，加之输送不是该工艺的主要任务，故相关问题的研究不多，也未见有改善的方法问世。

基于以上，本发明拟在现有面粉、稻壳气力输送技术基础上，针对生物质多为生产加工废弃物(如农作物壳类、切段后的秸秆、树枝树叶及其挤压成型物等)，组成成份复杂，形状差异大，容重低等特点，发明出一套可适合生物质输送，且能耗低、自动化程度高、结构紧凑、使用寿命长、安装维护简便的气力输送系统，并为此进行了调研分析、方案论证、系统设计和原型系统开发和工程应用考核工作，形成了本发明即生物质微正压气力输送系统。

发明内容

本发明的目的是提供一套适合生物质输送，能耗低、自动化程度高、结构紧凑、使用寿命长、安装维护简便的气力输送系统，具体的技术方案是：

一种生物质微正压气力输送系统，由喂料系统、风机、输送管路系统，卸料系统、尾气处理系统和自动控制系统构成，其特征在于：

a.所述的喂料系统具有定量给料装置2、集料装置3、加速器5、引风管8和返风处理管路9；

b.所述的输送管路系统7具有直管道、弯管、联接法兰、分布于管道上的若干快开门及透明观察窗；

c.所述的卸料系统包括旋风分离器10、卸料关风器11、接料斗或料仓12；

d.所述的自动控制系统包括系统启动、停止的顺序控制装置，给料量控制装置，料位检测报警或控制装置，电机过载保护装置以及显示和操作界面装置。

优选的，所述的喂料系统还设置有正压关风器4。

优选的，所述的正压关风器4和卸料关风器11均设有可调节叶刃21和耐磨内衬板23以及防卡支架22。

优选的，所述的引风管8，自风机6至加速器5间的风管侧，用软管引风至正压关风器4下室或加速器5进料斗上端附近。

优选的，所述的返风处理管路9，具体说是从正压关风器4前的喂料系统适当部位，通过管道和除尘装置引风至风机进风口。

优选的，对于需多点喂料或多点卸料的场合，输送管路系统还包括双路阀13。

优选的，还包括尾气处理系统，所述的尾气处理系统包括尾气排放管道14和除尘器15。

优选的，整个生物质正压输送系统中的自动控制系统由PLC或单片机进行自动控制、实时监测和协调。

优选的，所述的快开门包括铰链24，密封25，快开门板26和锁扣27。

所述的定量给料装置，具体说是通过电动闸门的开闭程度，或搅龙的变频调速，或振动给料器来实现定量给料的装置。

所述的集料装置，具体说是多进口螺旋输送机、刮板输送机或其它用于把物料集中送入正压关风器或加速器的设备。

所述的返风处理管路，具体说是从正压关风器前的喂料系统适当部位，通过管道和除尘装置引风至风机进风口。

所述的风机，具体说是罗茨风机或高、中压离心风机；由于罗茨风机具有近似恒流量特性，在长距离输送中优先采用。

所述直管道，具体说是用无缝钢管或其它具耐磨性管子制造的管道直段，用标准法兰、卡圈、螺旋联接或对接焊接成需要的长度。

所述弯管，为管道拐弯而设，具体说是用无缝钢管弯制或用陶瓷复合管拼接而成的弯管。

所述的除尘器，可以是布袋除尘器、喷淋除尘器、容积式除尘器(灰室)或其它除尘装置。

所述的自动控制系统料位检测，采用旋阻式、电容式、光感应式或声纳式的料位传感器件实现。

所述自动控制系统的检测点包括：系统各设备使用的电动机、设于各部位的料位传感器。

本发明的技术方案可通过以下方式实现：

给料斗或仓底接定量给料装置，定量给料装置接集料装置(多点给料时)，集料装置接正压关风器，正压关风器下接加速器(某些场合可不使用正压关风器，此时定量给料装置直接加速器)。加速器进气端接风机，出气端接输送管道首端。自风机至加速器间的风管侧，用引风管(如软管)引风至正压关风器下室(某些场合可不使用正压关风器，此时引风至定量给料装置尾端或加速器进料斗上端附近)。从喂料系统适当部位，通过管道和除尘装置引风至风机进风口。输送管道依据输送环境，由直管道或直管道与弯管组合而成，用法兰、卡圈、螺旋或对接焊接实现联接。输送管道末端接卸料系统，具体说是接卸料系统的旋风分离器的进风口，旋风分离器接卸料关风器，卸料关风器装于接料斗或接料仓上部。对于简易系统，输送管路末端可直接通入接料室或露天场地，或通过一类似旋风分离器或沉降室通入接料室或露天场地。卸料系统的旋风分离器(如果使用的话)的出风口通过管道接尾气处理系统。

在输送管道两端附近及适当部位，串接透明观察窗和设快开检修门。

自动控制系统，采用PLC或单片机控制各电机依工艺要求的启动或停止，检测各电机和料位等传感器的即时信号(故障、料位、转速等)。

本发明的一般工艺路线见附图4。对更复杂(如多排仓给料)的较长距离输送系统，也可采用两个以上喂料系统间或向输送管道喂料，用双路阀(三通阀)实现切换。

本发明的工作过程如下：

在正常工作时，通过定量给料装置给料到集料装置，集料装置给料到正压关风器，正压关风器导物料至加速器。物料经加速器加速后在加速器下部与喷射气流混合送入输送管道进入输送过程。从风机至加速器间的风管引风到正压关风器下室，提高了关风器下室至加速器上部的压力，并带动物料加速。正压关风器的返风，通过管道和除尘装置从喂料系统适当部位引风至风机进风口，避免了正压关风器返风外溢造成的环境污染问题。输送到达输送目的地后，气流与物料的混合物进入旋风分离器实现分离。分离的物料下旋，通过卸料关风器卸料至接料斗或接料仓。分离的尾气则从旋风分离器中部管道上行至尾气排放管道，尾气排放管道送尾气至尾气处理系统处理后排放。

对于多点给料的系统，通过电动(气动)双路阀或类似阀门，可实现给料点之间的切换；对于多点卸料的系统，通过电动(气动)双路阀或类似阀门，可实现卸料点之间的切换。

本发明的系统的一般启动顺序：

尾气处理系统——→卸料关风器——→风机——→正压关风器——→集料装置——→定量给料装置

本发明的系统的一般停机顺序：

定量给料装置——→集料装置——→正压关风器——→风机——→卸料关风器——→尾气处理系统

本发明的意外处理和控制方法：

当供电意外中断或风机意外停机时，可能造成输送管道中的生物质沉降堆积，再次开机时可能堵塞管道，致使系统无法正常工作。为此，本发明在加速器、管道的适当部位设有快开门。用适当顺序打开快开门，辅以风机吹风，可方便实现管道排堵。

当接料仓或接料斗料位高于高料位时，系统会报警并自动停机。

本发明的控制系统具有互锁和故障处理功能。当系统试图违背开机顺序启动某设备时(手动模式下)，则启动被锁止；当系统某设备故障停机时，则其启动顺序前的所有设备顺序停机；当系统任何设备出现故障时，系统会报警；当故障妨碍系统输送时，会顺序自动停机；当故障重大时，会瞬间全部急停。

这种生物质微正压输送系统的优势在于：

a.配套使用了喂料系统，包括给料定量装置、正压关风器和生物质微正压输送加速器，可实现较高浓度比的顺畅喂料，解决了微正压气力输送系统输送生物质时的喂料难问题。

b.在正压关风器、卸料关风器进料口的侧边安装有防卡支架，有效解决了关风器容易被杂质卡死的问题；在二关风器壳体内壁设可更换的耐磨衬套，配以可弥补磨损的径向可调节叶刃，提高了关风器的使用寿命。

c.输送管道采用无缝钢管作直管道，采用无缝钢管大半径冷拉成型或钢陶复合管制成弯管部分，提高了管路的耐用性；配以透明观察窗和快开检修门，提高了输送情况的可视性，方便了管路的排堵和维修；对需要并流或分流的输送，本发明自主研发了电动(气动)双路阀，可方便实现输送线路的切换。

d.所用输送管道占有空间小，线路布局简单灵活，现场适应性好。

e.完善及灵活的的卸料和尾气处理系统，在适应输送现场情况的同时，保证了无环境污染问题。

f.从喂料系统适当部位，通过管道和除尘装置引风至风机进风口，很好地解决了微正压气力输送时正压关风器返风的环境污染问题。

g.由于输送浓度比高(4～8)，使用管道直径就小，动力消耗也就小，较其它输送系统可节能50％以上。

h.整套系统采用了PLC全自动控制系统，自动化程度高，可实现一键式操作，大大节约了人力成本。

i.由于本发明的上述优势，之前多作为加工废弃物的麦糠、谷壳、原粮夹杂等，都可实现低成本收集、运送和再利用(如作为再生能源、进一步深加工等)，不仅符合国家节能减排政策，也可为企业创造一定的经济效益。

j.本发明可直接用于面粉及其他领域的粉、散粒状物料的输送。

附图说明

图1是本发明之一的系统组成结构图；

图2是本发明的喂料系统主体部分结构图；

图3是本发明的管道快开门纵剖视图；

图4是本发明的管道快开门横截面图；

图5是本发明的管道快开门俯视图；

图6是本系统一般工艺路线图。

其中：1物料仓2给料定量装置3集料装置4正压关风器5加速器6风机7输送管路系统8引风管9返风处理管路10离心式旋风分离器承接物料地11卸料闭风器12接料斗13双路阀14尾气排放管道15除尘器16引风口17进风口18导料板19喷射嘴20喉管21可调节叶刃22防卡支架23耐磨内衬板24铰链25密封26快开门板27锁扣。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

参照图1-6所示，生物质微正压输送系统由物料仓1供料，物料仓1接定量给料装置2，定量给料装置2接集料装置3，多点给料时集料装置有对应多个进料口，集料装置3下接正压关风器4，正压关风器4的下出口接加速器5上口，风机6的出风口接加速器5的进风口。风机6至加速器间的风管设引风口16，正压关风器4下室端部设进风口17，引风口16与进风口17间用较细管道(本例是软管)8联接；从集料装置3至风机6进风口设返风处理管路9。加速器5出口接输送管路系统7，输送管路系统7根据系统复杂程度接双路阀13。输送管路系统7末端接离心式旋风分离器10的进口，旋风分离器10下接卸料关风器11，旋风分离器10出风口接尾气排放管道14。尾气排放管道14接尾气处理系统15。卸料关风器11设于料斗或料仓上部。控制系统可在喂料系统、卸料系统附近分设控制柜或只设一个控制柜于便于操作的位置，在料斗、料仓及喂料系统适当部位设料位传感器，控制系统除依程序控制系统的启动和停机外，还即时检测电机工作情况及料位情况，并作相应处理。

在正压关风器及卸料关风器进料口可调节叶刃21切入侧设防卡支架22，在正压关风器及卸料关风器内壁设耐磨内衬板23。

在系统正常工作时，通过定量给料装置2给料到集料装置3，集料装置3给料到正压关风器4，正压关风器4导物料至加速器5。物料经加速器5加速后在加速器5下部与喷射气流混合送入输送管路系统7进入输送过程。从风机6至加速器5间的风管引风到正压关风器4下室，提高了正压关风器4下室至加速器5上部间的压力，并带动物料在导料板18的诱导下，加速流向加速器喷射嘴前部，由于加速流向与喷射嘴喷射气流方向趋于一致，大大减小了喷射带料阻力，实现了顺畅喂料。正压关风器4的返风，通过返风处理管路9从喂料系统适当部位引风至风机6进风口，避免了正压关风器4返风外溢造成的环境污染问题。输送到达输送目的地后，气流与物料的混合物进入旋风分离器10实现分离。分离的物料下旋，通过卸料关风器11卸料至接料斗或接料仓12。分离的尾气则从旋风分离器10中部管道上行至尾气排放管道14，尾气排放管道14送尾气至尾气处理系统15处理后排放。

对于多点给料的系统，通过电动(气动)双路阀13或类似阀门，可实现给料点之间的切换；对于多点卸料的系统，通过电动(气动)双路阀13或类似阀门，可实现卸料点之间的切换。

输送管路系统7的输送管道排堵具体操作顺序是：打开锁扣27，绕铰链24向下掀开快开门板26，依次打开输送管道上所有快开门，启动风机，当输送管道7最前一快开门物料排空后关闭风机，关闭输送管道最前一快开门，注意保持密封25完好，必要时给与更换；再次启动风机，当输送管道最前第二个快开门物料排空后关闭风机，关闭输送管道最前一快开门，以此类推，直至管道全部疏通为止。

当接料仓或料斗12料位高于高料位时，系统会报警并自动停机。

当系统试图违背开机顺序启动某设备时(手动模式下)，则启动被锁止；当系统某设备故障停机时，则其启动顺序前的所有设备顺序停机；当系统任何设备出现故障时，系统会报警；当故障妨碍系统输送时，会顺序自动停机；当故障重大时，会瞬间全部急停。这种生物质微正压输送系统的优势在于：

a.配套使用了喂料系统，包括给料定量装置、正压关风器和生物质微正压输送加速器，可实现较高浓度比的顺畅喂料，解决了微正压气力输送系统输送生物质时的喂料难问题。

b.在正压关风器、卸料关风器进料口的侧边安装有防卡支架，有效解决了关风器容易被杂质卡死的问题；在二关风器壳体内壁设可更换的耐磨衬套，配以可弥补磨损的径向可调节叶刃，提高了关风器的使用寿命。

c.输送管道采用无缝钢管作直管道，采用无缝钢管大半径冷拉成型或钢陶复合管制成弯管部分，提高了管路的耐用性；配以透明观察窗和快开检修门，提高了输送情况的可视性，方便了管路的排堵和维修；对需要并流或分流的输送，本发明自主研发了电动(气动)双路阀，可方便实现输送线路的切换。

d.所用输送管道占有空间小，线路布局简单灵活，现场适应性好。

e.完善及灵活的的卸料和尾气处理系统，在适应输送现场情况的同时，保证了无环境污染问题。

f.从喂料系统适当部位，通过管道和除尘装置引风至风机进风口，很好地解决了微正压气力输送时正压关风器返风的环境污染问题。

g.由于输送浓度比高(4～8)，使用管道直径就小，动力消耗也就小，较其它输送系统可节能50％以上。

h.整套系统采用了PLC全自动控制系统，自动化程度高，可实现一键式操作，大大节约了人力成本。

i.由于本发明的上述优势，之前多作为加工废弃物的麦糠、谷壳、原粮夹杂等，都可实现低成本收集、运送和再利用(如作为再生能源、进一步深加工等)，不仅符合国家节能减排政策，也可为企业创造一定的经济效益。

j.本发明可直接用于面粉及其他领域的粉、散粒状物料的输送。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (1)

1.一种生物质微正压气力输送系统，由喂料系统、风机、输送管路系统，卸料系统、尾气处理系统和自动控制系统构成，其特征在于：

a.所述的喂料系统具有定量给料装置(2)、集料装置(3)、加速器(5)、引风管(8)和返风处理管路(9)，所述的喂料系统还设置有正压关风器(4)，所述的正压关风器(4)设有可调节叶刃(21)和耐磨内衬板(23)及防卡支架(22)，所述的引风管(8)，自风机(6)至加速器(5)间的风管侧，用软管引风至正压关风器(4)下室或加速器(5)进料斗上端附近，所述的返风处理管路(9)，包括自喂料系统的引风管、降尘室和止于风机进风口附近的引风口；

b.所述的输送管路系统(7)具有直管道、弯管、联接法兰、分布于管道上的若干快开门及透明观察窗，输送管路系统还包括双路阀(13)，所述的快开门包括铰链(24)，密封(25)，快开门板(26)和锁扣(27)；

c.所述的卸料系统包括旋风分离器(10)、卸料关风器(11)、接料斗或料仓(12)，所述卸料关风器(11)设有可调节叶刃(21)和耐磨内衬板(23)及防卡支架(22)；

d.所述的自动控制系统包括系统启动、停止的顺序控制装置，给料量控制装置，料位检测报警或控制装置，电机过载保护装置以及显示和操作界面装置，整个生物质微正压输送系统中的自动控制系统由PLC或单片机进行自动控制、实时监测和协调；

e.还包括尾气处理系统，所述的尾气处理系统包括尾气排放管道(14)和除尘器(15)。