粉體氣力輸送，氣力輸送設備，氣力輸送機

粉體氣力輸送（**Pneumatic Conveying of Powder**）是一種通過氣流在密閉管道中輸送細顆粒或粉末狀物料的技術，廣泛應用于化工、制藥、食品、新能源等行業。由于粉體具有**粒徑小、易揚塵、流動性差異大**等特點，其輸送系統設計需特別關注**防爆、防粘、防潮**等關鍵問題。以下從**工作原理、系統類型、設計要點、優缺點**及**典型問題**展開說明：

---

### 一、粉體氣力輸送的核心原理

1. **動力驅動**：

  - **正壓系統**：風機或空壓機加壓推動粉體（適合長距離、大流量）。

  - **負壓系統**：真空泵抽吸粉體（適合多點取料、防泄漏）。

2. **懸浮機制**：

  - **稀相輸送**：高速氣流（>15m/s）使粉體懸浮，固氣比低（<15:1）。

  - **密相輸送**：低速氣流（<10m/s）以栓流或脈動流輸送，固氣比高（>30:1）。

3. **氣固分離**：通過旋風分離器、布袋過濾器等實現粉體與空氣分離。

---

### 二、粉體輸送系統分類與選型

| **系統類型**       | **適用場景**                                                                 | **典型粉體舉例**                          |

|--------------------|-----------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------|

| **正壓稀相**       | 長距離（>100m）、干燥非粘性粉體（如面粉、碳酸鈣）                            | 面粉、鈦白粉、塑料粉末                    |

| **負壓稀相**       | 防塵要求高、多點取料（如藥粉、食品添加劑）                                   | 乳糖、咖啡粉、石墨粉                      |

| **正壓密相（栓流）** | 易碎、高價值粉體（如鋰電池材料、催化劑）                                     | 三元材料（NCM）、分子篩                    |

| **負壓密相**       | 小批量、防氧化場景（如金屬粉末）                                             | 鋁粉、鎂粉                                |

---

### 三、粉體特性對設計的關鍵影響

1. **粒徑與密度**：

  - 細粉（<100μm）易揚塵，需加強過濾（如PTFE覆膜濾袋）。

  - 輕質粉體（如硅藻土）需更高氣流速度防止沉降。

2. **粘性與吸濕性**：

  - 粘性粉體（如淀粉）需管道加熱或表面拋光處理。

  - 吸濕性粉體（如奶粉）需氮氣保護或除濕裝置。

3. **爆炸風險**：

  - 可燃性粉體（如鋁粉、煤粉）需防爆設計（EX認證設備、泄爆片、惰化系統）。

---

### 四、系統設計核心參數

1. **氣流速度**：

  - ***小輸送速度**：需超過粉體懸浮速度的1.2-2倍（如石墨粉需12-18m/s）。

  - ****余量**：考慮濕度、管道傾角等因素，避免粉體沉積。

2. **固氣比（質量比）**：

  - 稀相：5:1~15:1；密相：30:1~100:1。

3. **壓力損失計算**：

  - 直管壓損：達西公式（ΔP=λ·(L/D)·ρ·v2/2）。

  - 局部壓損：彎頭（R/D≥5時壓損降低30%）、換向閥等。

4. **管道材質**：

  - 不銹鋼（食品/醫藥級）、耐磨陶瓷內襯（如輸送水泥）、導電材質（防靜電積累）。

---

### 五、粉體輸送的獨特挑戰與解決方案

| **問題**               | **原因**                          | **解決方案**                              |

|------------------------|-----------------------------------|-------------------------------------------|

| **管道堵塞**           | 粉體吸潮結塊、速度不足            | 安裝干燥器、管道電伴熱、增設清堵氣錘      |

| **過濾器效率下降**     | 細粉穿透或粘附濾袋                | 采用覆膜濾料、增加脈沖反吹頻率            |

| **物料分層/偏析**      | 不同密度顆粒在管道中分離          | 優化氣流湍流度、縮短輸送距離              |

| **靜電積聚**           | 粉體摩擦帶電                      | 管道接地、使用抗靜電材料、增加濕度（<60%）|

---

### 六、典型案例分析

1. **鋰電池正極材料輸送**：

  - **需求**：防氧化、防金屬污染、低破損率。

  - **方案**：密相栓流輸送（氮氣保護）+ 全不銹鋼管道 + 磁選除鐵。

  - **參數**：速度6m/s，固氣比40:1，輸送距離50m。

2. **制藥廠API（活性成分）輸送**：

  - **需求**：無交叉污染、易清潔。

  - **方案**：負壓稀相系統 + WIP（在線清洗）功能 + 快拆式管道。

3. **面粉廠爆炸防護**：

  - **措施**：管道泄爆片 + 火花探測 + 二氧化碳惰化系統。

---

### 七、粉體輸送 vs 顆粒輸送差異

| **對比項**       | **粉體輸送**                          | **顆粒輸送**                          |

|------------------|---------------------------------------|---------------------------------------|

| **懸浮速度**     | 更低（細粉易懸浮）                    | 更高（需更大氣流）                    |

| **粘壁風險**     | 高（范德華力作用）                    | 低（顆粒流動性好）                    |

| **防爆要求**     | 嚴格（比表面積大，燃爆風險高）        | 較低（除非為可燃顆粒）                |

| **過濾精度**     | 需亞微米級（如HEPA）                  | 普通布袋/濾筒即可                     |

---

### 八、未來技術趨勢

1. **智能化控制**：

  - 基于壓力/流量傳感器的自適應調速，降低能耗。

2. **低剪切輸送**：

  - 針對納米材料等超細粉體開發層流輸送技術。

3. **綠色節能**：

  - 余熱回收系統（如利用空壓機廢熱干燥粉體）。

---

如需針對具體粉體（如**納米二氧化硅、金屬3D打印粉末**等）設計輸送系統，可提供以下參數進一步分析：  

- 物料特性：粒徑分布、堆積密度、含水率、粘性、燃爆性  

- 工藝要求：輸送量、距離、起點/終點高度差、潔凈度等級