脉冲式气流混合机的设计与应用

沈俊兰 王春芳 陈安石 周清岭

（浙江省化工研究院有限公司，浙江 杭州 310023）

0 引言

按搅拌动力分类，混合设备可分为机械式混合设备和气流式混合设备。机械式混合设备经过几十年的研究，已经形成了比较完善的体系，广泛地在粉体领域得到应用，但多年来技术上没有实质性的突破，国内生产厂家众多，竞争十分激烈。从结构来说，机械式混合机内的机械搅拌器（又称搅拌桨或搅拌叶轮）在混合腐蚀性物料时容易被磨损腐蚀，且和物料直接接触可能会出现润滑剂污染产品的情况，总体来说传统的机械式搅拌混合机存在结构复杂、混合能力小、能耗大、混合时物料温升快等缺点。浙江省化工研究院有限公司化机厂设计开发的新型脉冲式气流混合机无混合臂或搅拌器等机械搅拌部件，不会产生磨损和阻塞问题，也没有摩擦生热，也不存在润滑剂污染产品的情况，很好的解决了机械式混合设备的许多缺陷。

1 设计方案

1.1 结构特点

新型脉冲式气流混合机的结构如图1所示，主要由过滤器、料仓、混合头、出料阀等主要部件组成。基本原理是利用压缩气体以脉冲方式冲击物料上升、扩散、沉降以达到在短时间内充分混合均匀的目的。出料为底出料形式，出料阀为锥型卸料阀。

1.2 工作原理

压缩气站供气，气流以脉冲方式通过混合头的喷嘴进入料仓，压缩气体沿锥型卸料阀的锥壁螺旋上升，物料受到螺旋式上升的压缩气体的冲击，随着压缩气体一起螺旋上升膨胀，在压缩空气膨胀到一定程度后物料向下沉降，一个脉冲的混合过程完成。一个脉冲结束后停顿几秒又开始第二个脉冲的混合，依次循环操作，脉冲式压缩气体带动物料使物料翻转滚动（同时存在有扩散混合、对流混合或移动混合，其中对流混合或移动混合起主要作用）以至物料混合均匀。混合后的废气经过滤器处理后放回大气。混合完成后，打开锥形排料阀进行排料。脉冲之间有一定的间歇时间，脉冲的个数和脉冲的间歇时间由物料特性而定。整个混合过程大约1～2min即可完成。

2 特点

2.1 混合速度快

一般粉粒体混合6～10个脉冲，1个脉冲为0～5s可调，一批物料混合均匀只需几分钟。

2.2 装填系数可变范围大

装填系数可变范围是0.2～0.6。

2.3 混合机内无机械转动部件

没有摩擦生热，也不存在润滑剂污染产品的情况。另外，因为没有剪切力，所以某些对剪切力敏感的产品也能混合。

2.4 特别适用于大型、超大型的粉体混合

一次投料量少则几十立方米，多则几百立方米，具有机械混合不可比拟的优势。

2.5 使用简单

整个混合过程可自动控制，安装、操作、维修都很方便。

2.6 单位能耗量低

单位能耗约为机械式混合机单位能耗的30％。

3 混合效果与应用前景

3.1 混合效果

达到传统机械式混合机的混合效果，物料混合均匀度达到用户产品指标要求，粒子的粉碎程度≤1‰，混合均匀度变异系数（CV）≤5％。

3.2 适用性

新型脉冲式气流混合机对各类流动性好、颗粒密度约为0.5～0.7g/cm3左右的粉体具有更好的适用性。

3.3 生产优势

新型脉冲式气流混合机具有批处理能力大、混合速度快、混合均匀度高、结构简单、维护工作量少、单位能耗低等特点，特别适合于大批量物料的短时间均匀混合操作。以30m3新型脉冲式气流混合机为例，混合物料密度0.6g/m3，混合时间2min，混合物料均匀度达到95.50％，单位物料耗电量3.1kW·h/t。同等处理量的双螺旋锥形混合机混合同种的物料，混合时间25min，单位物料耗电量10.3kW·h/t。30m3气流式混合机单位物料能耗只需同等处理量的双螺旋锥形混合机能耗的30.9％。且容积越大气流式混合机的能耗相对于机械式混合机能耗越省。

3.4 应用前景

新型气流混合机目前主要应用于纤维素领域，在这个领域，机械式搅拌设备是无法进行适应高粘度的纤维素粉末的混合的。还有在非金属行业，新型脉冲式气流混合机快速混合以及大型和超大型的混合，是其他混合设备无可比拟的。因此，该新型混合机具有很大的市场潜力。

4 结论

新型脉冲式气流混合机的使用能耗比机械式混合机的降低了70％，为混合机行业提供了一种混合效果好、能耗低的混合机，并克服了机械式混合机混合能力小的缺点。脉冲式气流混合机具有结构简单，投资运行成本低，维护保养更方便，使用寿命长，运行可靠等特点。新型脉冲式气流混合机适用于农药、医药、染料、食品等行业的粉体混合。