丁旭權(quán)

1.前言

氣力輸送系統(tǒng)對電力、化工、食品處理、鋼鐵、冶金、建筑材料、機械制造、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)部門的發(fā)展有直接的影響，分析和了解現(xiàn)狀對其技術(shù)的提升意義重大。

2.氣力輸送概述

2.1氣力輸送的發(fā)展

管道氣力技術(shù)屬氣固兩相流，已有百余年歷史。曾在相當(dāng)長的一段時間里，研究和應(yīng)用停留在對懸浮稀相管道氣力輸送的基礎(chǔ)研究和組成系統(tǒng)的主要裝置部件構(gòu)造改進上，以期解決耗能大、物料的破碎、管道等部件的磨損以及管道的堵塞等系統(tǒng)在實際使用中出現(xiàn)的問題。20世紀(jì)后期20余年中，低速密相氣力輸送技術(shù)的研究開發(fā)成功使氣力輸送技術(shù)從機理、應(yīng)用上均有一個新的質(zhì)的突破。由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使以往感到棘手的氣力輸送過程管道中的復(fù)雜流態(tài)可以通過流動機構(gòu)模型的建立用數(shù)值統(tǒng)計計算法使研究不斷深化和定量化；同時，由于制造技術(shù)、材料工程的飛躍發(fā)展、控制技術(shù)和傳感技術(shù)的長足進步及引用使低速密相氣力輸送技術(shù)在眾多的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域成功地應(yīng)用，從而解決了以往物料破碎、管道磨損、高耗能等問題，并提高了系統(tǒng)的可靠性和工程的經(jīng)濟性。

2.2 氣力輸送的類型

由于氣力輸送系統(tǒng)適應(yīng)面廣，輸送物的物性相異懸殊，不同的物料必須有不同的特性的裝置來適應(yīng)，故氣力輸送裝置的品種十分繁多、復(fù)雜，代表裝置概括氣力可分為筒式氣力輸送系統(tǒng)、稀相氣力輸送系統(tǒng)、濃相動壓氣力輸送系統(tǒng)、濃相靜壓栓流氣力輸送系統(tǒng)4大類。其發(fā)展歷程經(jīng)歷了稀相、半稀相、濃相（也稱密相）幾個階段，發(fā)展到今天的濃相動壓、濃相靜壓栓流輸送技術(shù)。

本文主要以濃相氣力輸送為對象進行專利分析

3.濃相氣力輸送在中國專利申請統(tǒng)計分析

濃相氣力輸送是目前應(yīng)用較多的氣力輸送系統(tǒng)。是我國在“八五”期間組織的氣力輸送技術(shù)和產(chǎn)品的科技攻關(guān)技術(shù)之一。截至2014年底我國與濃相氣力輸送相關(guān)專利申請總量為632件，其年度分布如圖 1所示。從圖中可以看出，在1998年之前我國濃相氣力輸送相關(guān)專利申請較少，而在2007年開始，申請量快速增長，體現(xiàn)了濃相氣力輸送技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展逐漸成熟。

圖 4示出了中國申請人的地區(qū)分布情況。從圖中可以看出，北京位居申請量的第一位，申請量為83件，占全國申請總量的19.4%；第二位是江蘇，申請量為43件，占總量的10.1%；第三位是上海，申請量為36件，占總量的8.4%；隨后是南京、浙江、湖南、西安、河北、濟南和天津，以上是排名前十位的省市。排名前十位的省市的申請量之和占全國申請總量的67.2%，其余申請和地區(qū)的申請總量占全國申請總量的32.8%，而僅前四位的省市的申請量之和已經(jīng)占到了全國申請總量的46.1%，這說明我國各省市申請量差距比較大，主要集中在背景和江浙一帶。這些省市經(jīng)濟比較發(fā)達，對科技創(chuàng)新比較重視。

圖 5示出了中國申請人的類型分布情況，從圖中可以看出，中國申請人中單位申請了309件，占總量的49%；高校申請了248件，占總量的39%；個人申請了40件，僅占6%；研究所申請了35件，僅占6%。通過該圖可以發(fā)現(xiàn)如下特點；國內(nèi)申請人以單位與高校申請為主，說明了國內(nèi)對于濃相氣力輸送方面，不是僅停留在研發(fā)階段，產(chǎn)業(yè)化程度已比較高。

4.典型技術(shù)分析

（1）氣力卸船設(shè)備

作為設(shè)置在沿海臨江河建造的庫點要配置用于配合清艙或作為主要用于卸船需求的氣力卸船設(shè)備。該設(shè)備對前者要求卸船能力250～500t/h，對于內(nèi)河中小機型為80～150t/h。與該領(lǐng)域相關(guān)的專利申請大多關(guān)于能耗低、效率高、噪音低的氣力卸船機和多功能、小型、靈巧的氣力轉(zhuǎn)料設(shè)備。

合肥水泥研究設(shè)計院申請的CN102070026A提供一種負壓卸船清倉裝置，在無需增加其他輔助設(shè)備的情況下，通過充分利用負壓氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)備進行清倉工作；以最節(jié)省投資的方式設(shè)計的該裝置安裝拆卸簡便，操作輕松簡單；可以提高清倉效率50%以上，且勞動強度較其他清倉方式有大幅度降低。

（2）能源部門

在能源部門中氣力輸送技術(shù)，目前主要用于干式輸灰技術(shù)。在我國現(xiàn)有的干式輸灰設(shè)備中有負壓、正壓、微正壓、密相紊流正壓內(nèi)旁通管式等，其不少為引進設(shè)備。由于煤電部門所用的煤炭種類不同，其產(chǎn)生的灰分物性也不同，因此，該部門的技術(shù)為：長距離輸灰氣力輸送技術(shù)及其可靠性、耐磨性氣力輸送設(shè)備部件、煤粉氣力噴吹技術(shù)。

杭州華源電力環(huán)境工程有限公司申請的CN2835172Y提供一種流態(tài)化下引式倉式泵輸送裝置，其結(jié)合了上引式出料形式的倉式泵和下出料形式的倉式泵兩者的優(yōu)點，實現(xiàn)近、中、遠距離的高濃度輸送，使正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)更適合各種情況的大機組除灰系統(tǒng)；使用氣化室結(jié)構(gòu)，能使灰氣充分流化混合，出料均勻，又是下出料形式，使系統(tǒng)出力比一般的正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)高；使用可拆卸式雙層套管，便于更換，無需打開倉泵維護。

（3）建材部門

建材部門中大量的水泥等泥料在世界上一些先進工作國家已90%以上的散裝化。然而，在我國散裝率尚不是最高。此外，在大量的水泥廠中其現(xiàn)存的輸送環(huán)節(jié)使用環(huán)衛(wèi)條件差的機械式輸送設(shè)備，這也有需要用密閉的管道氣力輸送技術(shù)去改造和完善，如流態(tài)化倉泵輸送技術(shù)。

中南勘測設(shè)計研究院南方機電技術(shù)研究所申請的CN2355137Y提供一種全自動氣壓力旋流輸送泵，以螺旋均化管產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流，旋流噴射器產(chǎn)生旋流噴射氣流，從而使均化物料輸送到指定位置，廣泛應(yīng)用于電力、建材、冶金、化工及交通等部門。

（4）輕工業(yè)部門

我國的洗滌劑廠家設(shè)計大量的粉體料，例如洗滌劑原料中常用的存堿、五納和芒硝是3種堆積密度相差很多的物料，化裝品制造業(yè)中也涉及大量的粉料處理，釀酒業(yè)涉及輔料的輸送，而在輕工業(yè)領(lǐng)域，分選、輸送是主要流程之一，因此，氣力輸送技術(shù)的應(yīng)用在該領(lǐng)域也有發(fā)展。

南省侯秋香申請的CN202006164U提供一種物料自動分選系統(tǒng)，通過氣力輸送系統(tǒng)中的鼓風(fēng)裝置將氣體經(jīng)單向閥與物料實現(xiàn)混合，在合適的氣料比下經(jīng)輸送管道輸送至合適位置，實現(xiàn)分選后的合適物料的最終中轉(zhuǎn)。

（5）化工橡膠業(yè)

炭黑和填充劑、添加劑是橡膠產(chǎn)品部門中涉及量最大的粉料，由于炭黑的特性，一般在輸料管中易粘附和產(chǎn)生堵塞。相應(yīng)專利類型一般為加振式密相氣力輸送裝置或是特殊構(gòu)造型（如內(nèi)、外旁通管型）密相氣力輸送。

湖南省沈斌申請的CN2900436Y提供一種內(nèi)旁通密相輸送管道，在輸灰管道內(nèi)部的上方增設(shè)一根輔助空氣管，即內(nèi)旁通管。當(dāng)灰在輸 灰管內(nèi)受阻而造成區(qū)域堆積或堵塞時，此處的壓降增大，這時大部分氣灰混 合物就進入內(nèi)旁通管，并在后級開口處使氣流速度聚增，紊流擾動增強，逐 漸吹掃堆積飛灰，使之疏松并直至吹通，從而保障了飛灰在管道內(nèi)呈紊流狀態(tài)下的正常輸送。

5.結(jié)語

目前我國氣力輸送相關(guān)專利技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，相關(guān)專利申請的數(shù)量和申請人的數(shù)量都在不斷上升，特別是在2010年之后，相關(guān)專利呈飛躍式增長，可見氣力輸送技術(shù)已受多方關(guān)注，行業(yè)發(fā)展十分迅速。但相關(guān)專利申請主要集中在北京和江浙地區(qū)，中西部地區(qū)相對落后，今后中西部地區(qū)應(yīng)積極加強與經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的合作，增強相關(guān)科研能力，同時還可以適當(dāng)采取地區(qū)鼓勵和扶持政策，支持專利技術(shù)的全面發(fā)展。我國氣力輸送相關(guān)專利中PCT專利申請較少，應(yīng)當(dāng)鼓勵申請人將優(yōu)秀的專利技術(shù)進行PCT發(fā)明專利申請，以便在世界范圍內(nèi)進行專利布局，獲取更多的專利保護，得到更大的專利利益。