浅谈人造板生产线气力输送系统设计

摘要：气力输送系统在人造板行业有着广泛应用。本文简述了气力输送系统的分类，针对刨花板生产线和中密度生产线中气力输送系统设计、选型及管件制作等需要注意的问题，进行了总结和说明，以期为人造板生产线设计提供助力。

关键词：中密度纤维板 ;刨花板;气力输送系统

Abstract： Pneumatic conveying system is widely used in the wood-based panel industry. This article briefly introduces the classification of the pneumatic conveying system and summarizes and explains the design， type selection and pipe fitting production of the pneumatic conveying system in particleboard production line and medium-density production line.

KeyWords：  Medium density fiberboard; Particle board; Pneumatic system

氣力输送系统又称气流输送系统，是指利用气流动力，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用[1-3]。气力输送系统在人造板行业有着广泛应用[4-8]。

1.人造板生产线气力输送系统种类

人造板生产线中常用的气力输送系统方式有正压压入式系统和负压吸入式系统[9-11]。

1.1正压压入式系统

正压压入式系统是风机布置在除尘系统的进料端，物料利用压力差进行输送。正压系统的密闭性要求较高，如果管道有漏点会造成系统工作异常和物料的泄漏，由于系统内的压力大于大气压，物料不能利用自身的重力落入输送系统，通常物料输送点和管道连接点通常采用转阀进行密闭和卸料，见图1。

正压输送又分为低压输送和高压输送[12-15]。人造板生产线中大部分气力输送系统为低压输送系统，少数的高压输送系统为罗茨风机高压输送系统，通常用于贯穿厂区的粉尘或锯屑等小颗粒物料长距离输送，由于系统内部压力较大，为保证良好的密封性，在落料口或接料口的转阀选择上应选用钢性密封转阀，见图1。

1.2负压吸入式系统

负压吸入式系统是风机布置在除尘系统的除尘器后端[16]。风机工作时物料入口形成负压，系统内的压力小于大气压，物料与空气同时被系统吸入管道内输送至旋风分离器进行物料分离，分离产生的尾气通过管道送入布袋除尘器过滤，过滤合格的尾气排入大气15 m以上高度。风量适中的系统也可以选用旋风袋式除尘器，旋风袋式除尘器可以将物料分离的同时将尾气净化，过滤合格的尾气可以排入大气15 m以上高度，见图2。

2.气力除尘系统优点分析

作为一种输送设备，与运输机输送相比，其具有自身独特的优点[17-22]：

2.1自动化程度高

气力输送系统装置的结构简单，操作方便，易于实现自动化，在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、干燥和气流分级等物理操作[23]。

其装料、运料、卸料等工序都是自动进行的，无须人力资源。一套较好的气力除尘设备能够使用数月、甚至一年以上无须维修，较好地保证了生产线的自动化、连续化。

2.2占地面积小

通常都是把气力除尘系统的管道安装在空间上，可在较小的空间作水平的、垂直的或倾斜方向的输送，不必占用车间和厂区的平面位置，有效地节约了工厂的平面面积[24，25]。

2.3气力除尘系统的输送距离范围大

气力除尘系统既可以进行近距离的输送，解决使用运输机无法解决的场地问题，也可以进行远距离的长途运输[26]。刨花板生产线采用气力输送系统输送刨花使工厂的布局更加紧凑，更加合理，有效地缩小了厂区的占地面积，减少了厂区的土地投资。中密度纤维板生产线的干燥系统采用气力输送系统后，利用气力输送系统管道的弯头和回旋，有效地提高了干燥的时间，提高了干燥的效率。

2.4设备比较简单，重量比较轻，设备的投资和维修费用低

气力输送系统除风机需要采购外，管道均在现场直接制作安装，能够有效缩短施工周期，具有较大的灵活性。

3.气力除尘系统使用中存在问题分析

气力输送系统也存在着部分缺点[27]：主要是与机械输送相比能耗高，动力损失大，气力输送系统的能耗约是皮带运输机10-30倍左右;气力输送系统的部分设备和输送管道的磨损速度也远大于皮带输送等机械输送方式。

4.气力输送系统设计过程中应注意的问题

4.1设备选型

风机和除尘器是气力输送系统的核心设备，主要技术参数是风量和风压，风机的各项参数由风机曲线表示[28]。

人造板生产线中各个工段中配套的气力输送系统会根据工艺要求提出除尘点或物料输送所需的风量和风压要求，部分工段也会通过物料量来计算配套的气力输送系统参数进行匹配和相关设备采购。

气力输送系统按照规范要求系统内的输送速度应大于22 m/s，速度过低会造成物料沉积管道堵塞，目前人造板生产线的气力输送系统输送速度通常为24 m/s～28 m/s。在合理的速度范围内选择风机能减少建设投资，而且可以有效的控制后期运行成本和管道等设备的损耗，为达到节能的目标，系统中的风机配套电机大多应选择变频电机。

风机选型还需要考虑输送形式的差异，相同的输送距离如果选用负压的输送形式，风机的风压要比选择正压输送形式的风机大1 000 Pa至1 500 Pa才能达到较好的输送效果。

目前各生产线制定的生产计划普遍大于生产线的设计产能，气力输送系统管道腐蚀和磨损产生漏点后对输送效果也会有明显的影響，所以风机选型过程中风量、风压等宜预留10%到20%的余量[29]。

随着各地环保标准逐渐提高，各个系统除了设置旋风分离器外均配有布袋除尘器作为二次过滤除尘设备。旋风分离器或布袋除尘器处理风量应略大于风机风量，负压气力输送系统中布袋除尘器或旋风袋式除尘器的框架外壳也应加强，以免负压压力过大时对除尘器造成损坏。

4.2系统防爆设计

人造板生产线的气力输送系统在输送过程中易发生爆炸和自燃的安全隐患。根据（AQ4273-2016）《粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范》中的相关要求，为避免气力输送系统中物料与风机叶片发生摩擦产生火花，存在爆燃隐患，系统设计需采用负压的输送形式，并且必须设置火花探测与灭火系统，火花探测点和灭火系统的数量与布置根据系统的管径和火花探测设备供应商的设备性能确定[30-32]。各个除尘器需设置泄爆口，泄爆装置可以有效的保护管道和除尘器本体，泄爆口应朝向空旷安全的方向，禁止朝向其他建筑物或构筑物，泄爆口的尺寸应符合（GB/T15605-2008）《粉尘爆炸泄压指南》要求。除防爆卸爆等安全设施，在各个系统中应设置系统压力检测装置和管道的单向止回阀，来保证系统的安全运行。

除此以外，各气力输送系统设计应遵守（GB15577-2018）《粉尘防爆规程》规范中要求的必须采取可靠的接地和其他防静电保护措施。

4.3设备及管件的制作

气力输送系统的管件和除尘器大多采用现场制作的方式，管道主要由直管、弯管、三通管等组成，除尘器和管道应焊缝平整、内壁光滑，较长的直管或易磨损管件宜采用法兰连接，以便安装和更换;法兰连接处要加装密封圈，以防物料泄漏;系统中的弯管角度不应小于90°，曲率半径宜大于1.5倍的管径;罗茨风机输送系统弯管的曲率半径应大于5倍的管径，以免造成管道加速磨损和过大的压力损失，造成堵塞。风机入口应设置帆布软管或其他材质软连接管道，避免风机磨损或工况异常，为避免管道荷载直接作用在风机上，风机入口和出口应设置管道支架，尾气排放口需根据管径在规定高度设置环保设备安装检测平台，尾气排放高度根据相关规范应大于15 m。

接料斗或粉尘斗壁面之间的夹角需做圆弧化处理，接料斗落料壁面与水平面的夹角应大于65°。

在易堵塞的管件或料斗位置需要设置检查维修门，在吸尘点应设置风量调节装置，使系统风压趋于平衡，使系统有更好的运行效果。

5.不同物料气力输送系统设计要点

自动化连续压机刨花板生产线或中密度纤维板生产线中的气力输送系统从功能上划分主要分为物料输送系统、除尘排气系统、排气排烟系统三大类，根据客户要求和设备供应商的不同通常分为15至18个系统不等。

5.1物料输送系统

中密度生产线和刨花板生产线中生产用物料主要为木质纤维和木质刨花，为提高生产效率，在生产过程中除采用机械运输系统外还需采用管道输送系统，此类系统主要分布在纤维干燥、刨花干燥、刨花风选、纤维风选和废板坯回收等工段。

纤维干燥系统、刨花干燥工段、刨花风选工段、纤维风选工段属于生产线主要生产设备，各系统主体设备通常由供应商全套提供，气力输送系统风量、系统压力等相关参数由本工段设备供货商确定，为节省建设成本，部分管道、旋风分离器、接料管等管件由设备供应商提供制作图纸现场制作。

废纤维回收系统主要功能是将预压后的不合格板坯输送至废板坯回收料仓或者其他储存区域，系统物料落料口设置三通管，分为两种处理方式，第一种是可回收利用的物料直接落入料仓后送至生产线回用;第二种是无法回收利用的物料落入废料堆送至热能中心做燃料。该系统特点是瞬时物料输送量较大，根据生产线宽度系统风量通常选用45 000 m3/h至60 000 m3/h，系统风机选取变频模式。

由于木质纤维密度小，在除尘器中沉降缓慢，负压输送系统会增加系统除尘器内物料悬浮时间，增加“搭桥”、堵塞的风险，在设置防火防爆等安全措施前提下，木质纤维输送系统宜选用正压输送方式。

5.2粉尘类物料输送系统

粉尘类物料气力输送系统主要分布在生产线中的削片工段、刨片工段、铺装工段、热压工段、砂光工段等，不同生产线根据工艺特点可能略有差异，此类系统为保证生产安全应采用负压输送形式。

除尘系统输送的物料主要是颗粒较小的粉尘颗粒，从生产线各个工段收集后通常送往热能中心配套的砂光粉仓缓存，缓存计量后通过罗茨风机二次输送系统送入热能中心作为燃料。

大部分生产线中的粉尘类物料输送系统是由多个吸尘点汇总后输送至料仓或其他收集设备，粉尘类物料输送系统输送距离通常较短，物料输送浓度比其他物料输送系统略高，按照每立方米系统风量输送200 g～250 g物料计算，吸尘点的输送速度可采用25 m/s～28 m/s，主管道采用22 m/s～25 m/s，具体参数根据工段不同会有差异。

5.3排气、排烟类气力输送系统

排气类气力输送系统在生产线中的数量较少，主要有气流铺装机的风压平衡系统，压机排气排烟系统，板坯预热负压抽吸系统和冷却翻板机顶部的排气系统等，此类系统物输送料量较少，主要功能为维持设备内的风压平衡和保护车间环境的功能。

压机排气排烟系统和冷却翻板机排气系统的系统风量根据压机和冷却翻板机的长度、宽度等适当调整，系统输送速度较其他物料输送系统也可以适当降低，根据多个项目设计经验，系统风速可采用22 m/s，系统压力可小于其他系统，通常选取2 000 Pa～3 000 Pa。

压机排气系统或板坯预热负压抽吸等系统输送的气体温度高于常温，在低温季节废气在输送过程中管道内外温差大，管道内外壁可能会发生水蒸气或油烟的凝结现象，在管道中凝结后会对管道腐蚀损坏，将粉尘、纤维等粘贴于管壁，存在着火隐患，为避免油烟等凝结等问题，应在高于常温的输送系统管道采取必要的保温措施，并预留检查口、清理口。

6.结束语

本文通过概述人造板生产线中常用的气力输送系统种类，分析气力除尘系统的优点、气力除尘系统在使用中存在的问题以及气力输送系统设计过程中应注意的问题，初步探讨目前气力输送系统在人造板生产线中的应用情况，以及系统设计、设备选型过程和管件、设备在非标制作过程中应注意的问题，以期对人造板生产线建设或气力输送系统设计提供借鉴。

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