一种低速密相输送非机械式自动成栓方法技术领域
本发明涉及散体颗粒气力输送技术领域，尤其涉及一种低速密相
输送非机械式自动成栓方法。
背景技术
散体颗粒气力输送已在工业过程的装料、卸料和内部散体输送成
功应用很多年。由于颗粒属性、输送管道几何结构以及运行操作参数
的不同，气力输送的气固流动表现出强烈的尺度效应和非线性动力学
特征。栓流输送又称为栓塞流输送或柱塞流输送。大颗粒栓流输送具
有颗粒磨损率低、管道磨损率低、比能耗低、输送同样颗粒量所需气
流量少、气固分离比稀相输送容易、降低粉尘污染等优点，因此受到
了国内外研究者的关注。探讨大颗粒栓流输送以降低吸收球颗粒的磨
损率，对高温气冷堆的经济运行也具有重要意义。
栓流输送的成栓方式包括脉冲气刀式、粉体泵式、成栓器式、气
流挤压式、旁流式、球式、单仓压送式等。脉冲气刀式成栓方式是国
内外目前应用最广的，其本质特征在于发送罐内充气夹带物料向下进
入水平管段并通过气刀使气流脉冲式注入水平管段形成间隔分布的料
栓和气栓。料栓长度和气栓长度主要通过物料充入时间和气流充入时
间进行调节控制。
上述成栓方式基本都包含运动部件(如电磁阀)，而且不包含运动
部件的成栓方式均为在水平管段形成料栓，不适用于可靠性要求非常
高的应用环境(如高温、高压、核反应堆工程等)。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提高大颗粒栓流输送中成栓的可
靠性，以适应对可靠性要求非常高的栓流输送应用环境。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低速密相输送非机械
式自动成栓方法，在颗粒腔室的腔壁上设置颗粒入口管，由颗粒入口
管向颗粒腔室内注入颗粒以形成颗粒堆，在颗粒腔室内插设导流管，
将输送管从导流管的内部插入颗粒堆中，向导流管内通入气流，气流
进入颗粒腔室后夹带颗粒进入输送管，使颗粒在输送管内聚集形成料
栓。
根据本发明，由颗粒入口管向颗粒腔室内注入颗粒时使颗粒至少
填满颗粒入口管的一个横截面。
根据本发明，在颗粒腔室的侧壁设置颗粒入口管，且颗粒入口管
的中心线与水平面的夹角不小于10°。
根据本发明，在颗粒腔室的顶壁设置颗粒入口管。
根据本发明，将导流管插入颗粒腔室的颗粒堆中。
根据本发明，输送管插入颗粒腔室内的长度大于导流管插入颗粒
腔室内的长度。
根据本发明，输送管插入颗粒腔室内的一端与颗粒腔室之间的距
离不小于颗粒直径的五倍。
根据本发明，将导流管与气流腔室连通，以将气流腔室内的气流
导入颗粒腔室内。
根据本发明，将导流管和输送管从颗粒腔室的上方垂直或倾斜插
入颗粒腔室内，或者将导流管和输送管从颗粒腔室的侧壁水平插入颗
粒腔室内。
根据本发明，向导流管内通入的气流对应输送管内的表观气速不
大于单颗粒自由沉降速度。
(三)有益效果
本发明的低速密相输送非机械式自动成栓方法具有如下优点：
(1)通过向导流管内通入气流，气流经导流管进入颗粒腔室后夹
带颗粒进入输送管，使颗粒在输送管内逐渐聚集形成料栓，结合导流
管出口的气固夹带和颗粒腔室中的颗粒流动这二者之间的协调达到的
动态平衡，实现输送管内的自动成栓，而不需要电磁阀等运动部件来
控制料栓的生成，且导流管的“局部流态化”可以降低压降和提高稳
定性。该成栓方法属于没有运动部件的自动成栓方法，能够减少大颗
粒在输送过程中的磨损量，极大地提高成栓的可靠性，适用于对可靠
性要求非常高的栓流输送应用环境，如高温、高压、核反应堆工程等。
(2)输送管与水平面的夹角的适应性宽广，可以满足垂直成栓、
水平成栓及倾斜角度成栓等多种应用需求。
附图说明
图1是本发明实施例一的低速密相输送垂直输送管中非机械式自
动成栓的示意图；
图2是本发明实施例一的低速密相输送垂直输送管中非机械式自
动成栓的示意图，其颗粒由经过气流腔室的颗粒入口管注入颗粒腔室
内；
图3是本发明实施例二的低速密相输送倾斜输送管道中非机械式
自动成栓的示意图；
图4是本发明实施例三的用于实现其低速密相输送水平输送管道
中非机械式自动成栓的示意图。
图中：1：颗粒腔室；2：导流管；3：气流腔室；4：气流入口；5：
输送管；61、62：隔板；71、72、73：颗粒入口管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结
合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不
是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没
有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明
保护的范围。
实施例一
如图1和图2所示，本发明的低速密相输送非机械式自动成栓方
法的一种实施例。
具体地，如图1所示，本实施例一的低速密相输送非机械式自动
成栓方法为：在颗粒腔室1的腔壁上设置颗粒入口管，本实施例一的
颗粒入口管71设置在颗粒腔室1的侧壁上，由颗粒入口管71向颗粒
腔室1内注入颗粒以形成颗粒堆。由颗粒入口管71向颗粒腔室1内注
入颗粒时需使颗粒至少填满颗粒入口管71的一个横截面，本实施例中，
颗粒入口管71为等径管，由颗粒入口管71向颗粒腔室1内注入颗粒
时颗粒填满了颗粒入口管71的全部横截面。当然，颗粒入口管也可以
采用变径管，此时由颗粒入口管向颗粒腔室1内注入颗粒时需使颗粒
至少填满颗粒入口管的一个横截面。这两种方式的目的都在于实现颗
粒入口管向颗粒腔室1内通过颗粒流动而提供颗粒堆。在颗粒腔室1
内插设导流管2，并将导流管2插入颗粒腔室1的颗粒堆中，导流管2
用于将外部气流导入颗粒腔室1内部；将输送管5从导流管2的内部
插入颗粒腔室1的颗粒堆中，输送管5用于对颗粒腔室1中的颗粒进
行输送。向导流管2内通入气流，向导流管2内通入的气流对应输送
管5内的表观气速不大于单颗粒自由沉降速度，优选地，通入气流对
应输送管5内的表观气速为不大于单颗粒自由沉降速度的0.8倍，由此
实现低速密相输送。气流经导流管2进入颗粒腔室1后夹带颗粒进入
输送管5，使颗粒在输送管5内逐渐聚集形成料栓，结合导流管2出口
的气固夹带和颗粒腔室1中的颗粒流动这二者之间的协调达到的动态
平衡，实现输送管5内的自动成栓。该低速密相输送非机械式自动成
栓方法适用于B类颗粒和D类粗大颗粒的气力输送，尤其适用于粒径
较大的D类非粘性颗粒的气力输送。优选地，该低速密相输送非机械
式自动成栓方法适用于输送颗粒直径为0.5-10mm的颗粒。
优选地，在本实施例一中，将导流管2与气流腔室3连通，以将
气流腔室3内的气流导入颗粒腔室1内，气流腔室3上设置气流入口4，
以向气流腔室3内通入气流。气流腔室3设置在颗粒腔室1的上方，
气流腔室3与颗粒腔室1用隔板61隔开。将导流管2和输送管5从颗
粒腔室1的上方垂直插入颗粒腔室1内，导流管2连通气流腔室3和
颗粒腔室1，输送管5则垂直贯穿气流腔室3，由此可实现垂直成栓。
输送管5插入颗粒腔室1内的长度大于导流管2插入颗粒腔室1内的
长度，且输送管5插入颗粒腔室1内的一端与颗粒腔室1之间的距离
不小于颗粒直径的五倍，以保证由导流管2导入颗粒腔室1中的气流
能够有效夹带颗粒进入到输送管5中，以便颗粒在输送管5内聚集形
成料栓。
进一步，在本实施例一中，如图1所示，在颗粒腔室1的侧壁设
置颗粒入口管71，且颗粒入口管71的中心线与水平面成角度。优选地，
颗粒入口管71的中心线与水平面之间的角度不小于10°，以保证颗粒
顺利连续流入颗粒腔室1中。当然，颗粒入口管的设置方式并不局限
于图1中所示的设置在颗粒腔室1的侧壁，也可以采用其它的方式。
如图2所示，当气流腔室3设置在颗粒腔室1的上方时，可以在颗粒
腔室1的顶壁设置颗粒入口管72，颗粒入口管72垂直贯穿气流腔室3
而与颗粒腔室1连通。当然，颗粒入口管72也可以不穿过气流腔室3，
而是与气流腔室3相互独立的并列设置在颗粒腔室1的上方，此时颗
粒入口管与气流腔室3不连通。由此，本实施一的颗粒腔室1的颗粒
入口管的设置方式可以根据实际情况进行选择，从而对空间受限的应
用环境具有较强的适应性，能够达到节省空间的效果。
进一步，在本实施例一中，对导流管2和输送管5插入颗粒腔室1
的一端均进行倒钝处理，使导流管2的出口处和输送管5的入口处均
具有半径为1-5mm的圆角或倒钝，以降低对输送颗粒的磨损或划伤。
本实施例一的上述低速密相输送非机械式自动成栓方法，不需要
电磁阀等运动部件来控制料栓的生成，而是通过低速气流夹带颗粒直
接进入输送管5，并使颗粒逐渐聚集形成料栓，且导流管2的“局部流
态化”可以降低压降和提高稳定性。该成栓方法属于没有运动部件的
自动成栓方法，能够减少大颗粒在输送过程中的磨损量，极大地提高
成栓的可靠性，适用于对可靠性要求非常高的栓流输送应用环境，如
高温、高压、核反应堆工程等。
实施例二
如图3所示，本发明的低速密相输送非机械式自动成栓方法的另
一种实施例。
本实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处
在于，在本实施例二中，将导流管2和输送管5从颗粒腔室1的上方
倾斜插入颗粒腔室1内，导流管2连通气流腔室3和颗粒腔室1，输送
管5则倾斜贯穿气流腔室3，由此可实现倾斜角度成栓。
实施例三
如图4所示，本发明的低速密相输送非机械式自动成栓方法的第
三种实施例。
本实施例三与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处
在于，在本实施例三中，气流腔室3设置在颗粒腔室1的侧面，气流
腔室3与颗粒腔室1用隔板62隔开。将导流管2和输送管5从颗粒腔
室1的侧壁水平插入颗粒腔室1内，导流管2连通气流腔室3和颗粒
腔室1，输送管5则水平贯穿气流腔室3，由此可实现水平成栓。
在本实施例三中，在颗粒腔室1的顶壁垂直设置颗粒入口管73，
由颗粒入口管73可直接向颗粒腔室1内导入颗粒。
综上所述，本发明的低速密相输送非机械式自动成栓方法，不需
要电磁阀等运动部件来控制料栓的生成，而是通过低速气流夹带颗粒
直接进入输送管5，并使颗粒逐渐聚集形成料栓，且导流管2的“局部
流态化”可以降低压降和提高稳定性。该成栓方法属于没有运动部件
的自动成栓方法，能够减少大颗粒在输送过程中的磨损量，极大地提
高成栓的可靠性，适用于对可靠性要求非常高的栓流输送应用环境，
如高温、高压、核反应堆工程等。此外，由于输送管5与水平面的夹
角的适应性宽广，本发明的低速密相输送非机械式自动成栓方法可以
满足垂直成栓、水平成栓及倾斜角度成栓等多种应用需求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而
非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领
域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技
术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修
改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方
案的精神和范围。