### 正壓氣力輸送系統（Positive Pressure Pneumatic Conveying）  

正壓氣力輸送系統通過**前端加壓**（風機、空壓機等）產生高壓氣流，推動物料在密閉管道中輸送。其特點是**輸送距離長、輸送量大、適應性強**，尤其適合**高濃度、易碎或磨蝕性物料**的傳輸。以下從**工作原理、系統類型、核心組件、應用場景**及**設計優化**展開說明：

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#### 一、工作原理與流程  

1. **動力驅動**：  

  - **加壓供氣**：空壓機或高壓風機在系統前端產生壓力（通常0.2-1.5MPa），形成推動氣流。  

  - **物料引入**：通過旋轉閥、發送罐或文丘里供料器將物料連續/間歇注入管道。  

2. **物料輸送**：  

  - **稀相正壓**：高速氣流（15-30m/s）使物料懸浮，低固氣比（5:1~15:1）。  

  - **密相正壓**：低速氣流（2-10m/s）推動料栓或段塞，高固氣比（30:1~100:1）。  

3. **分離與排放**：  

  - 物料經旋風分離器、布袋過濾器分離后落入儲罐，凈化空氣排入大氣或循環利用。  

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#### 二、系統分類與適用場景  

| **類型**          | **特點**                                | **適用場景**                              |  

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| **稀相正壓**      | 高速、低濃度，結構簡單                  | 輕質干燥物料（塑料顆粒、谷物）長距離輸送  |  

| **密相栓流正壓**  | 低速、高濃度，料栓連續推進              | 易碎物料（藥片、玻璃珠）、高磨蝕性物料（水泥） |  

| **密相脈沖正壓**  | 脈沖氣流切割料栓，防分層                | 食品粉末（奶粉）、鋰電池材料（三元前驅體）  |  

| **流化床正壓**    | 發送罐內物料流化后輸送，適合細粉        | 粉煤灰、碳粉等微粉輸送                    |  

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#### 三、核心組件與設計要點  

1. **動力源**：  

  - **螺桿空壓機**：穩定高壓（0.7-1.2MPa），適合密相系統。  

  - **離心風機**：大風量、中低壓（<50kPa），適合稀相長距離輸送。  

2. **供料裝置**：  

  - **旋轉閥**：密封供料，防止高壓氣體反竄（需耐壓設計）。  

  - **發送罐**：耐壓容器，配備流化裝置（多孔板/氣墊）確保物料連續進入管道。  

3. **輸送管道**：  

  - **材質選擇**：  

    - 耐磨：陶瓷內襯、HARDOX鋼板（磨蝕性物料）。  

    - 防靜電：導電PE管（可燃粉塵）。  

  - **布局優化**：  

    - 減少彎頭數量，采用大半徑彎頭（R/D≥10）降低壓損與磨損。  

    - 傾斜管道角度>45°以避免物料沉積（稀相系統）。  

4. **控制系統**：  

  - **壓力反饋調節**：根據管道壓降自動調節供氣量。  

  - **堵管預警**：通過壓差傳感器實時監測，觸發清堵程序（如反向吹掃）。  

#### 四、典型應用案例  

1. **水泥廠生料輸送**：  

  - **系統類型**：密相栓流正壓。  

  - **參數**：輸送量80t/h，距離500m，壓力0.8MPa，固氣比70:1。  

  - **優勢**：相比稀相，能耗降低45%，管道壽命延長至5年以上。  

2. **塑料造粒生產線**：  

  - **需求**：將PE顆粒從反應釜輸送至包裝機，避免污染。  

  - **方案**：稀相正壓系統，速度20m/s，管道全程接地防靜電。  

3. **制藥片劑傳輸**：  

  - **挑戰**：片劑脆弱，需近乎零破損。  

  - **設計**：密相脈沖正壓，速度3m/s，氮氣保護防氧化，軟連接緩沖碰撞。  

#### 五、優缺點對比  

| **優點**                                  | **缺點**                                  |  

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| 長距離輸送（可達1000m以上）               | 初始投資較高（密相系統需耐壓設備）        |  

| 高輸送量（密相系統可達200t/h）            | 稀相系統能耗高（維持高速氣流）            |  

| 適應性強（粉體、顆粒、磨蝕性物料均可）    | 供料裝置易磨損（如旋轉閥葉片）            |  

| 密閉性好，防粉塵外泄                      | 密相系統控制復雜（需穩定料栓形成）        |  

#### 六、關鍵設計參數與公式  

1. **氣流速度計算**：  

  - **稀相**：\( v \geq 1.5 \times v_{懸浮} \)（\( v_{懸浮} \)為物料懸浮速度）。  

  - **密相**：\( v \leq 0.8 \times v_{懸浮} \)，確保料栓穩定。  

2. **壓力損失估算**：  

  - **總壓損**：\( \Delta P_{總} = \Delta P_{直管} + \Delta P_{彎頭} + \Delta P_{分離器} \)  

  - **直管壓損**：\( \Delta P_{直管} = \lambda \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{\rho \cdot v^2}{2} \)（\( \lambda \)為摩擦系數）。  

3. **固氣比優化**：  

  - 密相系統：\( \mu = \frac{\text{物料質量流量}}{\text{空氣質量流量}} \)，一般控制在30:1~80:1。  

#### 七、常見問題與解決方案  

| **問題**           | **原因**                          | **對策**                                  |  

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| **供料不穩定**     | 旋轉閥漏氣或發送罐流化不均        | 檢查密封件，優化流化氣體分布              |  

| **管道磨損過快**   | 高速氣流沖刷或物料磨蝕性強        | 改用耐磨管道（陶瓷內襯），降低氣流速度    |  

| **料栓斷裂**       | 壓力不足或物料透氣性過高          | 提高供氣壓力，添加透氣性調節劑（如滑石粉）|  

| **能耗過高**       | 氣流速度過高或管道布局不合理      | 采用變頻風機，優化管道路徑減少彎頭        |  

#### 八、選型建議  

1. **物料測試**：  

  - 測定物料的**透氣性**、**黏附性**及**爆炸指數**（Kst值），選擇稀相或密相。  

2. **經濟性權衡**：  

  - 高輸送量+長距離 → 優選密相正壓（雖初始成本高，但長期能耗低）。  

  - 小批量+多品種 → 稀相正壓（結構簡單，易清理）。  

3. **特殊需求**：  

  - 防爆場景 → 選用防靜電管道+惰化系統（如N?保護）。  

  - 潔凈環境 → 全不銹鋼管道+在線清洗（CIP）功能。  

#### 九、未來技術趨勢  

1. **智能控制**：  

  - 基于AI的壓力-流量自適應算法，實時優化氣流參數。  

2. **節能降耗**：  

  - 余熱回收：利用空壓機廢熱預熱干燥物料。  

3. **模塊化設計**：  

  - 快拆式管道與發送罐，適應柔性生產需求。  

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如需針對**具體物料特性**（如納米粉體、高濕度顆粒）或**極端工況**（高溫、高壓）設計正壓系統，可提供以下參數進一步分析：  

- **物料參數**：粒度分布、堆積密度、含水率、摩擦角  

- **工藝條件**：環境溫度、輸送量、允許壓損、防爆等級