Пневматический транспорт
Оборудование для пневматического транспорта. Пневматическое транспортирование основано на придании сыпучим материалам большой скорости движущимся потоком воздуха.
К достоинствам пневмотраиспортных устройств относятся: герметичность, особенно важная при перемещении пылящих материалов; компактность и удобство применения благодаря изгибам трубопровода; полная механизация загрузки и разгрузки; автоматизация процесса транспортирования
Недостатки пневмотрансиортных устройств: сравнительно высокий расход энергии (1 - 4 квт ч на 1 т перемещаемого материала), потому что помимо материала, транспортируется и большое количество воздуха, а также быстрый износ частей в случае транспортирования абразивных материалов.
Различают три системы пневматического транспортирования - всасывающую, нагнетательную и смешанную. При всасывающей системе материал, подаваемый в транспортный трубопровод, перемещается по нему вследствие разрежения воздуха. В нагнетательной системе перемещение материала происходит под действием нагнетания воздуха в трубопровод. Смешанная система (всасывающе-нагнетательная) имеет отдельные участки с разреженным и сжатым воздухом.
При всасывающей установке (рис. 156, а) материал через всасывающее сопло 1 попадает в транспортный трубопровод 2, а в месте разгрузки переходит в разгружатель 3. В разгружателе, сечение которого шире, чем у трубопровода, скорость воздуха резко падает, и материал через шлюзовой затвор 5, обеспечивающий герметичность трубопровода, попадает в хранилища (бункера). Воздух для очистки поступает в фильтр 4, затем в воздушный насос 5, а оттуда р выхлопной трубопровод.
В нагнетательной установке (рис. 156, б) материал из камерного питателя 7 поступает в транспортный трубопровод 2 и далее через переключатель 8 в бункера 9.
Всасывающие и нагнетательные установки имеют следующие технологические отличия: всасывающие установки дают возможность перемещать материал из нескольких мест в одно, а нагнетательные - из одного места в несколько; у всасывающих установок перепад давления воздуха не превышает 0,5 кгс/см2 (дан/см2), так как при большем разрежении резко снижается переносная способность струи воздуха, и поэтому транспортирование возможно только на короткие расстояния; у нагнетательных установок перепад давления доходит до 6 кгс/см2(дан/см2), а протяженность транспортирования - до 2 км.
Оборудование пневматического транспорта состоит из загрузочных устройств, переключателей, разгрузочных устройств (иногда с пылеуловителями), компрессоров или воздушных насосов.
Загрузочными устройствами во всасывающих пневматических системах являются сопла, а в нагнетательных - винтовые и камерные питатели, а также шлюзовые затворы.
Сопло (рис. 157) соединено с трубопроводом гибким шлангом. Материал засасывается из штабеля в приемную часть сопла, а затем во взвешенном состоянии перемещается по трубопроводу.
Стационарный винтовой пневматический питатель (рис. 158) применяют для загрузки цемента или других пылевидных материалов. Из бункера материал подается через воронку 2 питателя в смесительную камеру 6 при помощи быстро вращающегося от электродвигателя винта 3. Винт, вращающийся в цилиндрическом кожухе со сменными вкладышами 4, имеет переменный шаг, уменьшающийся в направлении движения материала. Это обеспечивает уплотнение материала, чтобы сжатый воздух не прошел из смесительной камеры по винту в бункер. Степень уплотнения материала винтом регулируется клапаном 5. В нижней части смесительной камеры находится 10 - 13 форсунок 7. По ним вводится сжатый воздух, который разрыхляет поступивший в камеру материал и уносит его по транспортному трубопроводу. Подшипники предохраняются уплотнением 1.
Мощность винтового пневматического питателя определяют по формуле
N = 1,25ПW квт, (287)
где 1,25 - коэффициент, учитывающий неравномерность подачи материала; П - производительность питателя, т/ч ; W - удельная энергоемкость, квт • ч, расходуемая на транспортирование 1 т цемента (рис. 159). Камерные питатели 7 (рис. 156), использующие давление воздуха 3 - 5 кгс/см2, применяют, как правило, на цементных заводах.
Шлюзовые затворы применяются для загрузки материалов в трубопровод [при давлении воздуха до 1,4 кгс/см2 (дан/см2)] и в разгрузочных устройствах. На рис. 160 изображен барабанный шлюзовый затвор. Через воронку 2 материал поступает в отсеки барабана 1, вращающегося со скоростью 20 - 60 об/мин, и высыпается в бункер 3 или нагнетательный трубопровод.
В местах разветвления транспортных трубопроводов, обычно состоящих из стальных цельнотянутых труб диаметром 50 - 250 мм , устанавливают чугунные трехходовые переключатели (рис. 161). Внутри корпуса 1 переключателя находится дисковый клапан (задвижка) 2, переставляемый рычагом 3, который выведен наружу через сальниковое уплотнение.
Разгрузочные устройства-бункеры (см. рис. 150) и специальные цилиндры-отделители (рис. 162) снабжены шлюзовыми затворами. Воздух со взвешенным в нем материалом поступает в отделитель по трубопроводу 1 в камеру 6. В связи с резким уменьшением скорости (до 0,2 - 0,8 м/сек) материал падает на дно камеры, откуда непрерывно выбрасывается шлюзовым затвором 2 наружу. Затем, освобожденный от основной массы материала, но еще запыленный, воздух поднимается вверх и попадает в циклоп 5. Так как в циклоне воздух резко меняет свое направление, частицы материала под действием центробежной силы выпадают и скатываются по желобу ко второму шлюзовому затвору 3. Освобожденный от материала воздух с некоторым количеством мельчайших частиц пыли направляется в выходной патрубок 4.
Расчет пневматических транспортных установок заключается в определении внутреннего сечения трубопровода, количества и давления сжатого воздуха. Исходными данными для расчета являются производительность П установки но цементу, штукатурному гипсу и т. п., а также схема трубопровода с указанием длины горизонтальных, вертикальных и наклонных участков и расположения колен и двухходовых переключателей. Чтобы учесть в расчете влияние колен и переключателей, их заменяют эквивалентной по сопротивлению длиной прямого трубопровода. Так, для пылевидных материалов (цемента, штукатурного гипса) двухходовой переключатель эквивалентен 8 м прямого трубопровода, колено - примерно 5 - 8 м.
Частица материала весом G в восходящем потоке воздуха испытывает с его стороны давление P в направлении движения потока. Уравнение ее движения (без учета потери в весе) по принципу Даламбера имеет вид
(G/g) а = P - G, (288)
где а - ускорение частицы;
g - ускорение свободно падающего тела.
Если а > 0, то Р > G и частица движется вверх; если а < 0, то Р < G и частица падает вниз; наконец, когда а = 0, Р = G и частица находится в покое.
Так как скорость воздушного потока практически всегда изменяется в некоторых пределах, при Р = G частица колеблется относительно какого-то среднего положения, т.е., как говорят, «витает» в воздухе. Скорость воздушного потока vs, соответствующая этому состоянию, называется скоростью витания. Например, для цемента vs ~ 5 м/сек. Чтобы материал мог двигаться, скорость воздуха в трубопроводе vB должна быть больше vs.
Определение величины vB в трубопроводе теоретически затруднительно вследствие большого числа влияющих на нее факторов - размеров частиц, их плотности, длины транспортирования, соотношения объемов частиц и воздуха в трубопроводе. В приближенных подсчетах пользуются экспериментальным графиком зависимости vB от длины транспортирования (рис. 163, а).
Для расчетов пневмотраиспортных установок вводится понятие массовой концентрации смеси, т. е. отношения массовой производительности установки П к массовому расходу воздуха Пв, т/ч:
μ = П / Пв (289)
Так как масса 1 м3 воздуха равна 1,224 кг,
μ =1000 / 3600 • 1,224QB_≈ П / 4,5QB (290)
где QB - расход воздуха, м3/сек.
Увеличение длины трубопровода требует увеличения не только скорости воздушной струи vB, но и количества воздуха.
Пневматические транспортные желоба предназначены только для сухих пылевидных материалов (например, цемента), которые быстро насыщаются воздухом и благодаря этому становятся легкоподвижными (текучими) при небольшом уклоне (0,04 - 0,05).
Пневматический желоб (рис. 166) состоит из двух частей 1 и 3, изготовленных из листовой стали и соединенных болтами. Между частями желоба помещается пористая перегородка 2 - керамическая или матерчатая (цельная или составная). Материал поступает через воронку 9 и движется в желобе по поверхности перегородки. В нижнюю часть желоба от вентилятора 6 через всасывающий фильтре, регулирующий дроссель 7 и гибкий шланг 8 подается воздух, который, проходя сквозь перегородку, аэрирует слой транспортируемою материала, придавая ему текучесть, и выпускается через матерчатые фильтры 4, расположенные в окнах по всей длине крышки желоба, наружу.
Пневматический желоб и ряде случаев выгоднее винтового пневматического конвейера, так как у него нет движущихся, изнашивающихся частей и расход энергии изначально меньше.
Для транспортирования цемента при уклоне 0,04 надо обеспечить на 1 м2 пористой перегородки 1,3 - 1,5 м3/мин воздуха. Требуемое давление воздуха 0,03 - 0,05 кгс/см2 (дан/см2).
