粉体流化输送是工业生产过程中关键工艺环节，也是保证后续工艺正常进行的前提，粉体物料输送主要有机械输送（如：带式输送、斗士提升机等）及气力流化输送，气力流化输送因操作方便、安全性及自动化程度高且在密闭空间进行得到了广泛应用。流态化气力输送研究较多，但多数针对流态化仓泵、气体分布板、输送管道等系统装备、部件宏观尺寸的设计，常规粉体流化采用仓泵设置总管+支管、多孔板、空气炮、机械振动敲打器、破拱器等形式，但均存在流化不均匀、强度较低、工况适用性差、难以实现装置稳定长周期运行等问题。

    以粉煤加压气化技术为例，粉体流化输送是干法粉煤加压气化技术的关键技术，如粉煤加压输送、飞灰加压输送等，干法粉煤加压气化技术对原料煤的适应性广，可气化褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦等，对煤的反应活性几乎没有要求，对高灰熔点、高灰分、高水分、高含硫量的煤种同样也适应。氧耗和煤耗低，与湿法进料的水煤浆气化工艺相比，氧气消耗降低15%-25%，原料煤消耗降低10-15%。同时具有单台气化炉生产能力大、碳转化率高等优势。

    粉煤加压气化锁斗是粉煤加压气化技术中最为关键的设备，需在高低压且存在压力交变的状态下依次完成对粉煤的进料、加压、放料及泄压，该工况对粉体流化输送设备寿命提出了更高的要求；粉煤加压气化所需粉煤粒径细，极易由于摩擦、粘附等引起架桥、堵塞现象，若气化过程中粉煤供给量不稳定，引起气化炉负荷波动较大，严重时造成气化炉停车现象的发生，因此需确保粉煤加压输送过程中粉煤始终保持良好的流化输送效果。

烧结金属多孔材料作为一种结构-功能一体化材料，既具有金属优良的力学性能又由于孔径、孔隙度可控、均匀而具有一系列功能特性，气体不但可均匀穿过烧结金属多孔元件而且可通过控制孔径使外侧气体与烧结金属多孔元件内侧粉体实现隔离，其温度、压力范围广、强度高，具有广阔应用前景，可实现过滤分离、吸声、流体分布等功能。因此，针对以上存在的问题开发流化输送均匀、工况适用广（高/低压、高温）、强度高、孔径可控、粉体与气体可隔离且对细微纳米级粉体有良好流化输送效果的大型异形粉体流化输送元件及装备有重要意义。

本项目在前期开展了整体成形粉体流化输送元件通气锥的前期研究，已制备出较小尺寸锥体，同类产品在国际上尚没见到报道。随着SHELL煤气化技术在国内推广及国内航天炉、五环炉、SE-东方炉、西安热工院两段炉等粉煤加压气化技术的发展，国外主要以MOTT公司为代表、国内以西部宝德公司和安泰科技为代表的单位进行该方面研究。国内第一套SHELL煤气化粉体加压流化输送多孔元件经宝德公司开发出来，具有更高综合力学性能，迅速得到推广和应用。

整体成形的粉体流化输送元件由于不存在焊缝具有更高综合力学性能，项目在成功开发出第一代大型异形拼焊多孔元件的基础上，通过自主设计成形模具、烧结胎具等，突破了多孔元件烧结过程中尺寸变形技术难题，开发出大型异形元件一体化近净成形模具及烧结技术，研制出无焊缝整体一次近净成形的大型异形通气锥、管道充气器等多孔元件及装备；考虑到实际工况对多孔元件及装备高强度的要求，对各类粉体流化输送多孔元件进行加强结构设计，开发出不同加强结构的第三代产品；针对有压力交变等特殊工况，开发出以烧结金属丝网及粉网复合为核心的第四、第五代粉体流化输送元件及装备，实现了高强度、大通量结合，同时有效增加了流化输送元件的韧性，实现了在高温、高压且有压力交变工况下的长周期稳定运行。不同工况、产能的粉体流化输送工程所需元件及装备的尺寸、形状等存在较大差异；不同系统压力下其锥体承受的应力不同，对锥体厚度、力学性能要求有较大区别，另外粉体粒度及粒度组成形成流态化对应多孔材料的孔径、孔隙度、透气性能不同，因此需根据工况制定合适的粉体流化输送多孔元件及装备。

利用流态化的粉体在封闭系统中环向随气体流动输送，避免了机械振动等流化、输送、破桥操作，保证了粉体在线流化输送的畅通，根据用户工况不断改进创新已设计并开发出五代适用于粉体流化输送用多孔元件及装备系统。其中核心产品粉网复合一体化制备实现了高强度、高韧性及高透气的有机结合，其单侧覆网多孔元件产品孔隙率≥40%、5μm相对透气值≥1000m³/㎡.h.KPa、最大孔径≤15μm，多孔元件整体耐压强度≥2.7MPa，性能均优于同类产品，实现了在实际工况中的稳定、长周期运行。项目取得创新成果如下：

创新成果一：揭示了粉体流化特征参数与多孔元件性能参数的关联规律，建立了两者之间的参数配置规则。

创新成果二：设计开发了大型异形多孔元件一体化近净成形及、烧结技术及多孔元件通量与强度提升集成技术，解决了多孔元件通量小、强度低、易破损等技术难题。

创新成果三：设计开发出“使用环境—结构配置—材料与强度设计—近净成型及约束烧结”集成技术，先后研制出五代粉体流化输送多孔材料及元件装备，有效解决（微纳米级）粉体在流化输送过程中架桥与堵塞的工程难题。

 创新成果四：建成了大通量、高强度、低压阻粉网复合一体化装备生产线，在国内外200多台气化炉用粉煤输送线中得到推广应用，在成本降低30%前提下，使用寿命提高2倍，满足了产业化市场需求。 

该项目在国家863计划、国家火炬计划、中石化科技开发等项目支持下，历经十余年努力，授权专利12项（其中发明专利5项、使用新型专利7项）、主持国家标准4项，参与起草国家及行业标准5项。

项目提升了我国粉体流化输送多孔元件及装备的研发创新能力及技术应用，培养了100余名集科研、生产与工程应用相结合的复合型人才。项目目前已完成200多台气化炉用粉煤输送线的推广应用，累计完成产值5亿元左右；预计5-8年在壳牌炉、航天炉、SE-东方炉、五环炉、神宁炉等现代炉型的粉煤气化加压过程中均大量使用到了通气锥、管道充气器等粉煤加压流化输送多孔元件及装备，另外在SHELL气流床粉煤飞灰流化输送、U-Gas等流化床飞灰流化输送、氧化铝粉输送、CCSI粉体流化输送、冶金、环保等领域均有广阔应用及市场前景，预计市场份额近14亿元，其中洁净煤气化领域10亿元，飞灰输送领域2.8亿元，煤热解-气化一体化技术（CCSI）等领域0.5亿元，冶金、氧化铝粉等领域0.5亿元。另外，项目开发的大型异形粉体流化输送多孔元件及装备有效解决了装置及生产工艺停车现象的发生，根据查阅及用户现场调研从停车到更换到开车需要15天时间，间接损失约200万 元（考虑到有备用线），200条线年减少1次由于粉体流化元件及装备损坏导致的停车，每年可为行业节约4亿元，同时停车的减少或避免可有效提高企业产品产量，提高了产品销售收入。

    粉体流化输送多孔元件与装备技术开发及工业应用有效解决了（微纳米级）粉体在流化输送过程中堵塞、架桥现象，保证了粉体输送流化的均一及后续工艺的稳定进行，也是将多孔材料领域科研成果向工程化应用转变的重要成果，可有效带动区域相关装备制造业快速发展及材料、冶金、装备制造技术进步，同时有效促进了粉体流化输送领域用元件及装备创新，粉体流化输送多孔元件及装备的不断进步与创新也显著促进了煤化工、电厂、除尘等行业中关键技术的进步，产生显著社会和经济效益。