蔡忠淼 吴少林 丛贺 刘金萍
江西江中制药（集团）有限责任公司
江西 南昌 330096
摘 要：介绍了气流输送系统的特点及其四种不同的输送方式，采用实验对比方法，分析和研究了饼干生产所用的正压密相、正压稀相、负压密相、负压稀相这四种粉体气流输送方式，同时阐述了粉体气流输送形式在饼干生产中的运用技术要点。
关键词：粉体气流输送；正压密相；正压稀相；负压密相；负压稀相
0 引言
在饼干生产中，面粉及糖粉投料时若采用人工手动投料或其他离线操作，会产生大量粉尘（图1），影响生产操作环境以及操作人员的人身安全，粉尘浓度超标还会引起粉尘爆炸等事件的发生。因此，卫生标准对车间空气中有害物质的最高容许浓度、空气温度、空气相对湿度和流动速度以及对排放在大气中有害物质的最高容许浓度等都作了规定，它是工业通风设计和检验通风效果的重要依据。例如，卫生标准规定，车间空气中一般粉尘的最高容许浓度为10 mg/m3。
为了改善饼干生产环境，生产企业在采用单点投料至多台和面机的生产方式时，采用密闭式气流输送系统。气流输送是一种利用空气（或者其他气体）流作为输送动力，在管道中搬运粉粒状固体物料的方法。气流输送系统有多种投料输送方式，究竟何种气流输送方式适用于饼干生产值得研究。
本文结合气流输送系统的特点以及气流输送系统的不同输送方式，采用实验对比的方法，对饼干生产所用的四种不同气流输送方式进行分析和研究，同时阐述了气流输送系统在饼干生产中的运用技术要点。
1 气流输送系统的特点
与传统投料输送方式相比，粉体气流输送系统主要有以下特点：
（1）输送管道配置灵活，使得工厂生产工艺流程合理化；
（2）输送系统完全封闭，避免粉尘飞扬和逸出，可保证环境卫生；
（3）运动零部件少，设备维修保养方便，降低劳动强度；
（4）散料输送效率高，减少了包装、装卸和运输的费用；
（5）避免被输送物料出现受潮、受污损、混入线绳等异物的现象，从而保证输送产品的质量；
（6）在输送过程中可同时实现多种工艺操作，如混合、粉碎、分级、干燥、冷却、除尘等；
（7）可实现将分散于多点的物料集中送往一处或由一处物料分散发往多点的远距离操作，根据配方工艺要求，分批量输送，减少浪费；
（8）可实现在线自动称量，称量精准，误差小。
2 气流输送系统的不同输送方式
粉体在管道中的流动状态实际上很复杂，随气流速度及气流中所含物料量和物料本身特性等的不同而显著变化，主要分为以下四种输送方式，如图2所示。
（1）正压密相：采用正压气源为输送介质，物料以低速团聚状在管道中输送的方式；
（2）正压稀相：采用正压气源为输送介质，物料以高速分散状在管道中输送的方式；
（3）负压密相：采用真空为输送介质，物料以中速沙丘状在管道中输送的方式；
（4）负压稀相：采用负压气源为输送介质，物料以高速分散状在管道中输送的方式。
3 气流输送方式对比实验
要想充分了解各种气流输送方式，就需要进行专业的实验论证，采用多种方式（正压密相输送、正压稀相输送、负压稀相输送）完成面粉的输送，用面粉进行分批量试机，并分析对比各输送方式的优缺点和能耗。
3.1 实验设备及流程
3.1.1 实验物料
中筋面粉，堆积密度：0.50～0.52 kg/m3，试验用量：25 kg×4袋。
3.1.2 实验线路
中试线（2寸）旋转阀密相输送管道：φ57 cm×2 cm，输送高度：8 m，输送距离：50 m，弯头数量：8个。
3.1.3 实验流程
气流输送方式的实验流程如图3所示，图4为实验装置图示。
3.2 实验数据
3.2.1 实验一（旋转阀正压密相）
物料由料仓通过自身重力下落至旋转阀接料斗，通过控制旋转阀的转速来控制输送量（连续输送），由ACU（气控制单元）控制输送压力，以达到一个稳定的密相输送状态，该输送方式的实验数据如表1所示。
3.2.2 实验二（发送罐正压密相）
物料由料仓通过自身重力下落至发送罐，每次输送的物料量为恒定值（定量输送），由ACU（气控制单元）控制输送压力，以达到一个稳定的密相输送状态，该输送方式的实验数据如表2所示。
3.2.3 实验三（旋转阀正压稀相）
物料由料仓通过自身重力下落至旋转阀逃气槽，通过控制旋转阀的频率来控制输送量（连续输送），罗茨风机（变频）正压输送，并通过变频来改变输送压力及风量，进行多次实验，该输送方式的实验数据如表3所示。
3.2.4 实验四（旋转阀负压稀相）
物料由料仓通过自身重力下落至旋转阀逃气槽，通过控制旋转阀的频率来控制输送量（连续输送），罗茨风机（变频）正压输送，并通过变频来改变输送压力及风量，进行多次实验，该输送方式的实验数据如表4所示。
3.3 实验分析
由表1～表4可知：（1）正压密相输送较负压稀相输送更节能；（2）正压密相输送较负压稀相输送存在一定的堵管和泄漏风险；（3）正压密相输送设备成本较负压稀相输送设备成本高20%～30%。四种输送方式优缺点比较如表5所示。
3.4 实验结论
通过实验数据分析以及综合对比，负压稀相的粉体气流输送方式更满足饼干生产工艺要求。
4 气流输送形式在饼干生产中的运用
4.1 生产物料要求
4.1.1 面粉
原料规格：粉状，水分≤14.0%；输送能力≥390 kg/锅，6锅/h；工艺要求：输送过程需过30目筛。
4.1.2 白糖
原料规格：颗粒状，粒径0.45～1.25 mm；输送能力≥110 kg/锅，6锅/h；工艺要求：颗粒粉碎至80目，粉碎后不得再结晶。
4.2 生产工艺流程
4.2.1 面粉
面粉经过筛、称量后投料，其生产流程如图5所示。
4.2.2 白糖
白糖经过筛、精检、粉碎、冷却等工序处理后称量投料，其生产流程如图6所示。
4.3 其他配置要求
4.3.1 面粉输送系统
4.3.1.1 系统整体要求
（1）输送能力≥2.4 t/h，速度可调；
（2）输送距离：约60 m。
4.3.1.2 投料站
（1）投料口：单开口，宽度＞800 mm，高度＞500 mm；
（2）投料口距地面高度700～900 mm；
（3）内部配置不锈钢格栅，防止掉入异物；
（4）顶部配有滤袋式除尘器，且具备自动反吹功能；
（5）底部设计旋转阀，保证物料均匀进入输送管道。旋转阀材质为不锈钢304，密封方式为气密封。
4.3.1.3 面粉室内料仓
（1）采用高料位计，以防计量失准时物料溢出，堵塞除尘器；
（2）料位开关选用防爆料位开关；
（3）下料采用活动料斗，振动下料；
（4）料仓底部配有螺旋出料装置，密封方式为气密封，保证物料均匀进入输送管道；
（5）下料后配有抽屉式磁棒过滤器。
4.3.1.4 旋分筛
（1）配有两套30目不锈钢筛网；
（2）采用在线过筛形式，连续过筛，不产生粉尘；
（3）清理筛出的物料时可以不需要停机。
4.3.1.5 面粉暂存罐
（1）面粉暂存罐有效容积≥2 m3；
（2）配有称重模块，采用减重法称量、螺旋下料方式，精度≤5‰；
（3）下料时间≤3 min（390 kg面粉）；
（4）生产结束后，称量罐内残留量≤50 g；
（5）与外部管道连接部位均采用软连接形式，避免输送和下料过程对称量造成影响。
4.3.2 白糖输送系统
4.3.2.1 系统整体要求
（1）输送能力≥660 kg/h，速度可调；
（2）输送距离：约60 m；
（3）管道输送进风需进行冷却、干燥、除湿处理（20 ℃，≤25%RH）。
4.3.2.2 投料站
（1）投料口：单开口，宽度＞800 mm，高度＞500 mm；
（2）投料口距地面高度700～900 mm；
（3）内部配置不锈钢格栅，防止掉入异物；
（4）配有圆形振动筛，配5目筛网。
4.3.2.3 管道式金属检测机
（1）管道式金属检测机精度：Fe φ0.8 mm/Cu φ0.9 mm/SUS φ1.0 mm；
（2）防静电屏蔽；
（3）配有高速剔除装置。
4.3.2.4 粉碎机
（1）粉碎后糖粉可过100目筛；
（2）防爆设计要求：粉碎机耐压10 kg以上；
（3）进、出料口配备隔爆旋转阀；
（4）粉碎机进风为冷却干燥空气，输送过程可降低糖粉温度。
4.3.2.5 搅拌器
（1）搅拌器对糖粉具有降温、防止结晶、暂存的功能；
（2）搅拌器料仓配有高/低料位计，磨粉机根据信号自动开机或停机；
（3）配备泄爆片以及泄爆管路（泄爆管路排向室外，约有8 m，具备防雨水滴入设计）。
4.3.2.6 糖粉暂存罐
（1）配有称重模块，采用减重法称量、螺旋下料方式，精度≤5‰；
（2）下料时间≤2 min（110 kg糖粉）；
（3）生产结束后，称量罐内残留量≤50 g；
（4）与外部管道连接部位均采用软连接的形式，避免输送和下料过程对称量造成影响。
5 结语
本文采用实验对比的方法，对饼干生产所用的正压密相、正压稀相、负压密相、负压稀相这四种气流输送系统的不同输送方式进行了研究。同时，阐述了气流输送系统在饼干生产中的运用技术要点。虽然实验结论与相关技术要点仅适用于饼干生产，但对制药行业的相关生产也有参考价值。
作者简介：
蔡忠淼（1986—），男，江西萍乡人，助理工程师
研究方向：
机电设备系统工程
