气力输送专利技术综述

丁旭权

1.前言

气力输送系统对电力、化工、食品处理、钢铁、冶金、建筑材料、机械制造、医药、饲料等行业部门的发展有直接的影响，分析和了解现状对其技术的提升意义重大。

2.气力输送概述

2.1气力输送的发展

管道气力技术属气固两相流，已有百余年历史。曾在相当长的一段时间里，研究和应用停留在对悬浮稀相管道气力输送的基础研究和组成系统的主要装置部件构造改进上，以期解决耗能大、物料的破碎、管道等部件的磨损以及管道的堵塞等系统在实际使用中出现的问题。20世纪后期20余年中，低速密相气力输送技术的研究开发成功使气力输送技术从机理、应用上均有一个新的质的突破。由于计算机技术的飞速发展，使以往感到棘手的气力输送过程管道中的复杂流态可以通过流动机构模型的建立用数值统计计算法使研究不断深化和定量化；同时，由于制造技术、材料工程的飞跃发展、控制技术和传感技术的长足进步及引用使低速密相气力输送技术在众多的产业领域成功地应用，从而解决了以往物料破碎、管道磨损、高耗能等问题，并提高了系统的可靠性和工程的经济性。

2.2 气力输送的类型

由于气力输送系统适应面广，输送物的物性相异悬殊，不同的物料必须有不同的特性的装置来适应，故气力输送装置的品种十分繁多、复杂，代表装置概括气力可分为筒式气力输送系统、稀相气力输送系统、浓相动压气力输送系统、浓相静压栓流气力输送系统4大类。其发展历程经历了稀相、半稀相、浓相（也称密相）几个阶段，发展到今天的浓相动压、浓相静压栓流输送技术。

本文主要以浓相气力输送为对象进行专利分析

3.浓相气力输送在中国专利申请统计分析

浓相气力输送是目前应用较多的气力输送系统。是我国在“八五”期间组织的气力输送技术和产品的科技攻关技术之一。截至2014年底我国与浓相气力输送相关专利申请总量为632件，其年度分布如图 1所示。从图中可以看出，在1998年之前我国浓相气力输送相关专利申请较少，而在2007年开始，申请量快速增长，体现了浓相气力输送技术在国内发展逐渐成熟。

图 4示出了中国申请人的地区分布情况。从图中可以看出，北京位居申请量的第一位，申请量为83件，占全国申请总量的19.4%；第二位是江苏，申请量为43件，占总量的10.1%；第三位是上海，申请量为36件，占总量的8.4%；随后是南京、浙江、湖南、西安、河北、济南和天津，以上是排名前十位的省市。排名前十位的省市的申请量之和占全国申请总量的67.2%，其余申请和地区的申请总量占全国申请总量的32.8%，而仅前四位的省市的申请量之和已经占到了全国申请总量的46.1%，这说明我国各省市申请量差距比较大，主要集中在背景和江浙一带。这些省市经济比较发达，对科技创新比较重视。

图 5示出了中国申请人的类型分布情况，从图中可以看出，中国申请人中单位申请了309件，占总量的49%；高校申请了248件，占总量的39%；个人申请了40件，仅占6%；研究所申请了35件，仅占6%。通过该图可以发现如下特点；国内申请人以单位与高校申请为主，说明了国内对于浓相气力输送方面，不是仅停留在研发阶段，产业化程度已比较高。

4.典型技术分析

（1）气力卸船设备

作为设置在沿海临江河建造的库点要配置用于配合清舱或作为主要用于卸船需求的气力卸船设备。该设备对前者要求卸船能力250～500t/h，对于内河中小机型为80～150t/h。与该领域相关的专利申请大多关于能耗低、效率高、噪音低的气力卸船机和多功能、小型、灵巧的气力转料设备。

合肥水泥研究设计院申请的CN102070026A提供一种负压卸船清仓装置，在无需增加其他辅助设备的情况下，通过充分利用负压气力输送系统的设备进行清仓工作；以最节省投资的方式设计的该装置安裝拆卸简便，操作轻松简单；可以提高清仓效率50%以上，且劳动强度较其他清仓方式有大幅度降低。

（2）能源部门

在能源部门中气力输送技术，目前主要用于干式输灰技术。在我国现有的干式输灰设备中有负压、正压、微正压、密相紊流正压内旁通管式等，其不少为引进设备。由于煤电部门所用的煤炭种类不同，其产生的灰分物性也不同，因此，该部门的技术为：长距离输灰气力输送技术及其可靠性、耐磨性气力输送设备部件、煤粉气力喷吹技术。

杭州华源电力环境工程有限公司申请的CN2835172Y提供一种流态化下引式仓式泵输送装置，其结合了上引式出料形式的仓式泵和下出料形式的仓式泵两者的优点，实现近、中、远距离的高浓度输送，使正压浓相气力除灰系统更适合各种情况的大机组除灰系统；使用气化室结构，能使灰气充分流化混合，出料均匀，又是下出料形式，使系统出力比一般的正压浓相气力除灰系统高；使用可拆卸式双层套管，便于更换，无需打开仓泵维护。

（3）建材部门

建材部门中大量的水泥等泥料在世界上一些先进工作国家已90%以上的散装化。然而，在我国散装率尚不是最高。此外，在大量的水泥厂中其现存的输送环节使用环卫条件差的机械式输送设备，这也有需要用密闭的管道气力输送技术去改造和完善，如流态化仓泵输送技术。

中南勘测设计研究院南方机电技术研究所申请的CN2355137Y提供一种全自动气压力旋流输送泵，以螺旋均化管产生旋转涡流，旋流喷射器产生旋流喷射气流，从而使均化物料输送到指定位置，广泛应用于电力、建材、冶金、化工及交通等部门。

（4）轻工业部门

我国的洗涤剂厂家设计大量的粉体料，例如洗涤剂原料中常用的存碱、五纳和芒硝是3种堆积密度相差很多的物料，化装品制造业中也涉及大量的粉料处理，酿酒业涉及辅料的输送，而在轻工业领域，分选、输送是主要流程之一，因此，气力输送技术的应用在该领域也有发展。

南省侯秋香申请的CN202006164U提供一种物料自动分选系统，通过气力输送系统中的鼓风装置将气体经单向阀与物料实现混合，在合适的气料比下经输送管道输送至合适位置，实现分选后的合适物料的最终中转。

（5）化工橡胶业

炭黑和填充剂、添加剂是橡胶产品部门中涉及量最大的粉料，由于炭黑的特性，一般在输料管中易粘附和产生堵塞。相应专利类型一般为加振式密相气力输送装置或是特殊构造型（如内、外旁通管型）密相气力输送。

湖南省沈斌申请的CN2900436Y提供一种内旁通密相输送管道，在输灰管道内部的上方增设一根辅助空气管，即内旁通管。当灰在输 灰管内受阻而造成区域堆积或堵塞时，此处的压降增大，这时大部分气灰混 合物就进入内旁通管，并在后级开口处使气流速度聚增，紊流扰动增强，逐 渐吹扫堆积飞灰，使之疏松并直至吹通，从而保障了飞灰在管道内呈紊流状态下的正常输送。

5.结语

目前我国气力输送相关专利技术正处于快速发展阶段，相关专利申请的数量和申请人的数量都在不断上升，特别是在2010年之后，相关专利呈飞跃式增长，可见气力输送技术已受多方关注，行业发展十分迅速。但相关专利申请主要集中在北京和江浙地区，中西部地区相对落后，今后中西部地区应积极加强与经济发达地区的合作，增强相关科研能力，同时还可以适当采取地区鼓励和扶持政策，支持专利技术的全面发展。我国气力输送相关专利中PCT专利申请较少，应当鼓励申请人将优秀的专利技术进行PCT发明专利申请，以便在世界范围内进行专利布局，获取更多的专利保护，得到更大的专利利益。