在粉体物料输送领域，传统气力输送系统常因高气速导致物料磨损和能耗过高而受限。为应对这一挑战，密相输送系统应运而生。对于本身具备密相输送能力的物料，通常采用仓泵进行供料，因为该设备的运行压力范围很宽。对于本身不具备密相输送能力的物料，需要使用专门的技术和设备来促使物料以密相流型可靠地输送。脉冲输送系统、管道补气输送系统及旁路输送系统这三大创新气力输送系统通过精准调控气流与物料的相互作用，可使得本身不具备密相输送能力的物料实现低速、高浓度、低能耗的稳定输送。

1、脉冲输送系统

脉冲输送系统的核心在于形成“料栓-气垫”交替的脉冲流动形态，其通过“气刀”将物料切割为短料栓，并在料栓之间注入气垫来实现。典型的脉冲输送系统如图1所示，通过气体流量控制器分别从仓泵顶部和锥部环形流化装置通气。

图1脉冲输送系统示意图

仓泵向主管道供料时，环形流化装置向仓泵锥部注入流化气，使物料保持类流体状态，以便于后续输送与分割。随后，位于管道起点的气刀由电磁阀定时控制，将流动物料切割为一系列短料栓，从而避免长料栓导致的堵塞风险。电磁阀的切换频率可对料栓长度提供一定程度的控制。

脉冲输送系统已通过项目实践进行了开发和改进。许多系统已在世界各地运行，在较短的系统中，固气比甚至超过300，运行速度可降低至约1.5至3m/s。这项技术对本身不具备密相输送能力的物料效果显著。然而，对于许多颗粒物料，如具有高透气性的粗颗粒，料栓可在输送中自然形成，无需“气刀”等外部设备强制分割。

2、管道补气输送系统

输送管道沿程补气是一种在输送过程中调控气固混合状态的有效措施。通常使用两种方法。第一种方法是在管道长度上以规定的间隔连续补充少量气体。第二种方法则是针对即将发生堵塞的点注入气体来防止管道堵塞。

第一种方法背后的原理是确保物料维持流化状态，从而可以沿着整个管道以流化密相型式输送。在第二种方法中，气体仅在需要防止或清除堵塞的时间和位置注入，该控制通常基于管道压力信号。

2.1连续补气系统

在管道沿线提供连续补气的目的是使管道中的物料保持充气状态，然而，这可能会导致管道末端的气速过高。气力输送中进料点的气速是整个管道中最低的，因此必须在该点保持所需的最低输送速度。随着静压沿管道持续下降，气体沿程膨胀，气速逐渐提高。显然，在输送管道沿线的各个点补气将导致管道气速进一步提高。采用连续补气系统会使管道内的速度控制变得非常困难，可能导致能耗上升，并加剧物料破碎和管道磨损。即使系统最初在密相下运行，管道末端也可能会因为气速过高而在稀相下运行。

可以通过在管道的适当位置对管道进行变径，从而一定程度上实现对气速的控制。连续补气系统的关键是确定每个补气点所需的气体流量，以确保可靠输送。补气量取决于被输送的物料性质，所以连续补气系统的设计依赖广泛的项目和物料实践经验。

2.2定点补气系统

为克服连续补气系统导致未段气速过高、控制困难等缺点，发展了非连续的定点补气系统。定点补气系统用于防止管道堵塞，或破坏正在形成的堵塞。其通常由一个主输送管道和一个平行的纯气相管道组成，二者通过间距固定的连接件相通。

各补气点工作与否取决于两个补气点之间的压力降，压力降显著增大说明该管段的堵塞风险急剧增大。补气点通过向堵塞风险点及时注入气体，以起到消除潜在堵塞风险或清除堵塞的作用。注入的气量大小、周期和总体控制由制造商根据实践经验和理论计算决定。

3、旁路输送系统

无论是连续补气系统还是定点补气系统，所注入的气体均是对系统进料点提供的气体供应的额外补充。而旁路输送系统中的气体则完全来自于系统进料点所供应的气体。典型的旁路输送系统的管道布置如图2所示。旁路输送系统由主输送管和旁路管组成。根据旁路管的布置位置，该系统可分为两种类型：旁路管位于主输送管内部的，称为内旁路系统；位于外部的，则称为外旁路系统。旁路管道在规定的间隔处设有通往主输送管道的开口，以实现气体在双管间的流通。

图2旁路输送系统管道布置示意图

与普通输送系统相比，旁路输送系统的突出优势在于可以显著降低主输送管道的堵塞风险。其防堵机制主要源于两点：

⬧ 压力平衡：料栓形成时气流自动从主输送管分流至旁路管，防止压实。

⬧ 动态破堵：旁路管残留气压在料栓初期即将其瓦解。

研究表明，旁路输送系统对于物料输送性能具有重要影响。与具有相同管道规格及布置的普通输送系统相比，旁路输送系统的最小输送气速大幅降低，说明气固两相流的稳定性显著增强。采用旁路输送系统可以使得本身不具备密相输送能力的物料，实现低速和高浓度的密相输送，从而有效降低颗粒磨损，然而，其代价是更低的输送量以及更高的初始投资。具体而言，在相同输送压降下，内旁路系统因旁路管占据部分流通面积，其输送能力会低于普通管道系统。

4、总结

毫无疑问，脉冲、补气与旁路系统是针对特定物料输送瓶颈的重要技术革新。其核心价值在于，为本身不具备密相输送能力的物料提供了高效、低耗的输送解决方案。通过流体力学调控与结构创新，这些系统在特定工况下实现了能耗与磨损的显著优化。然而，必须清醒地认识到，这些系统的成功应用高度依赖于物料的适配性。对于本身已具备良好密相输送特性的物料，引入此类系统反而会增加不必要的设备复杂度与运行成本。目前，判断物料是否适合某一特定系统类别，仍是一个依赖工程经验的过程。最可靠的方法还是进行中试规模的测试，以充分验证其适用性与经济性。

展望未来，随着气固两相流耦合模型日趋精细，以及智能控制算法的融合应用，气力输送技术正朝着更精准、更自适应的“按需适配”时代迈进。