147920 (Пневмотранспорт, газгольдеры та цистерны)

1. Пневмотранспорт

Пневмотранспорт – техника транспортировки сыпучих и штучных (пневмопочта) грузов под действием сжатой или разрежённой газовой смеси (чаще воздушной).

Пневмотранспорт является одним из прогрессивных способов механизации и автоматизации перемещения насыпных грузов. Этот вид транспорта нашел применение практически во всех отраслях народного хозяйства. Пневмотранспорт широко используют для перемещения сыпучих материалов в связи с их значительной производительностью и большим радиусом действия в самых стесненных производственных условиях, т.е. использованием площадей, непригодных для других способов транспортировки, экономией производственной площади, полным отсутствием остатков и потерь перемещаемого продукта в линиях, высокими санитарно-гигиеническими условиями его транспортирования; исключением нарушений технологических и гигиенических режимов воздушной среды в производственных помещениях в связи с отсутствием пыления; легкостью монтажа, сокращением рабочего персонала и упрощением обслуживания; гибкостью в эксплуатации и возможностью полной автоматизации управления.

Надежность пневмотранспортных систем:

– Отсутствие вращающихся элементов оборудования и более высокая концентрация уменьшают риск возгорания и искрения.

– В случае аварийной остановки работы системы (например, отключение электропитания), возникающие блокады в транспортной трассе легко устраняются.

– Системы бесперебойно работают многие годы, что обеспечивает более высокую надежность производственного процесса.

– И в заключение, за счет сведения к минимуму риска поломки пневмотранспортной системы, предотвращаются остановки производства.

Пневмотранспортный аппарат обеспечивает перемещение подходящих сыпучих и гранулированных веществ по трубопроводу посредством потока воздуха, в вертикальном, горизонтальном и наклонном направлении.

В определенных видах пневматической транспортировки для повышения текучести пылевидных и мелкофракционных веществ, применяется смешивание с воздухом. С этой целью обеспечивается засыпка вещества посредством обдува воздухом через наклонную нижнюю решетку. Системы подобного вида обычно используются при выгрузке бункеров и силосов.

Пневматические системы используются в различных производственных процессах, строительстве, при выгрузке вагонов и силосов. Эти системы являются особенно подходящими для перемещения сухих, легко текучих веществ в виде пыли и мелких частиц, таких как цемент, угольная пыль, зола, стружка, опилки, литейный песок и т.п.

Пневмотранспортные установки представляют собой комплекс устройств, обеспечивающих перемещение сыпучих материалов (пылевидных, порошкообразных, зернистых, измельченных и т.д.) или специальных транспортных средств (капсул, контейнеров с сырьем, готовой продукцией и т.д.) с помощью сжатого воздуха или разряженного газа. При величине гранул перемещаемого материала до 10 мм пневмотранспорт по сравнению с другими транспортными системами почти во всех случаях предпочтительнее.

К недостаткам, которые имеет пневмотранспорт, относят сравнительно высокий удельный расход электроэнергии на единицу массы транспортируемого продукта, сложность изготовления и эксплуатации оборудования для очистки транспортирующего и отработанного воздуха, значительный износ материалопроводов и измельчение транспортируемого продукта. Однако правильный выбор способа и оборудования для пневмотранспортирования данного продукта позволяет частично или полностью их устранить.

Основными параметрами, характеризующими пневмотранспортную систему, являются производительность по твердой фазе, длина трассы и высота подъема, концентрация транспортируемого материала, массовый коэффициент взвеси, величина избыточного давления в начале трассы (для установок нагнетающего действия) и остаточного давления (разрежения) в конце трассы (для установок всасывающего действия). По способу создания воздушного потока и условиям движения его в трубопроводе вместе с материалом пневмотранспортные установки подразделяются на всасывающие, нагнетающие и комбинированные (всасывающе-нагнетающие).

Рис. 1. Нагнетательная пневмотранспортная установка

Рис. 2. Всасывающая пневмотранспортная установка

Вакуумная транспортировка

Данный способ используется для перемещения на расстояние до 200 метров гранулированного вещества с низкой плотностью, такого как пластик и зерновые культуры. В этом случае, транспортировка вещества в различные приемные пункты осуществляется вакуумным методом. Принципиальная особенность работы: складируемое вещество из вытяжного резервуара посредством разрежения засасывается в вытяжное сопло, перемещается по транспортной трассе через сепаратор-разделитель (цикло-импульсный фильтр), который отделяет вещество от воздуха, а затем при помощи роторного клапана сепаратора выгружается в приемный пункт (силос складирования). В общем, система состоит из вытяжного сопла, вакуумной транспортной трассы, сепаратора-разделителя и вакуумного насоса (воздуходувка). Разрежение используемого вакуумного насоса – до 1 bar. [3].

Область применения

Подобным способом надежно транспортируются цемент, известь, сода, уголь, зола, зерновые, пищевые продукты, стружка и т.п. вещества на расстояние до нескольких сот метров с производительностью до 60 тонн/час.

Рис. 3. Комбинированная пневмотранспортная установка

Область применения.

Подобным способом надежно транспортируются металлическая пыль, литейный песок, цемент, кальцит, доломит, полевой шпат, известь, шлак, зола и т.п. вещества на расстояние до нескольких сот метров с производительностью до 60 тонн/час

В зависимости от разряжения в конце транспортной системы всасывающие установки подразделяют на установки с низким остаточным давлением (до 0,01 МПа), средним (до 0,03 МПа) и высоким (до 0,09 МПа). Однако практически всасывающие установки работают при остаточном давлении не превышающем 0,05 МПа. Повышение остаточного давления уменьшает плотность воздушного потока, снижает его несущую способность и увеличивает расход воздуха. Относительно больших значений массового коэффициента взвеси m во всасывающих установках можно достичь только при очень малой протяженности транспортирования, поэтому для перемещения материала потоком средней и высокой концентрации на значительные расстояния необходимо применять только нагнетающие установки
Нагнетающие установки различают по величине давления в начале транспортной сети: установки низкого давления (до 0,11 МПа), установки среднего (до 0,2 МПа) и высокого (до 0,9 МПа) давления.

Требуемое начальное давление в нагнетающих установках или разряжение в установках всасывающего типа зависят от расчетного значения потерь давления в пневмотранспортной установке, которые в свою очередь определяются концентрацией твердой фазы в аэросмеси, дальностью транспортирования, производительностью установки и принципом работы пневмосистемы (аэрогравитационный способ транспортирования или способ перемещения отдельных частиц в потоке воздуха).

Нагнетательные установки удобны тогда, когда материал из одного пункта перемещается в несколько приемных пунктов.

Всасывающие установки удобны тем, что они работают без пылевыделения и способны забирать сыпучий материал из нескольких пунктов и передавать его в единый сборник-накопитель. В них используется вакуум (40–90 кПа).

Всасывающе-нагнетательные установки сочетают основные преимущества нагнетательных и всасывающих установок. В них используются заборные устройства всасывающего типа, работающие без пылевыделения, а в наиболее протяженном трубопроводе материал переносится под давлением при довольно высоких концентрациях. В небольших установках обе ветви (всасывающая и нагнетающая) могут работать от одной воздуходувной машины. [2]

Каждая пневмотранспортная установка включает в себя следующие основные узлы: питатель – устройство для ввода материала или аэросмеси в трубопроводы, системы воздухопроводов и материалопроводов, разгрузители с фильтром для воздуха, воздуходувную машину и приемник материала.

Питатели. Конструкции питателей нагнетающих и всасывающих пневматических установок различны, так же как различны способы и принципы создания воздушного потока в таких установках. Питатель всасывающей установки выполняет функцию загрузочного устройства для подачи материала в движущуюся струю воздуха, а питатель нагнетающей установки предназначен для создания аэросмеси надлежащей концентрации.

Загрузочные устройства для всасывающих установок делятся на две группы: всасывающие сопла и питатели тройники.

Питатели нагнетающих пневмотранспортных установок имеют более разнообразные конструкции. Эжекторные, рукавные питатели, шлюзовые и шахтные затворы применяют в установках низкого давления; шлюзовые питатели – в установках среднего давления, камерные пневмонасосы и винтовые (шнековые) питатели – в установках высокого давления. Винтовые питатели используются так же в установках среднего давления.

Разгрузочные устройства. Эти устройства предназначены для выделения материала и пыли из пневмопотока и направления его для дальнейшего транспортирования или переработки.

Материалопроводы. Надежность и эффективность работы пневмотранспортной установки в значительной мере зависит от правильного выбора материалопроводов. Первостепенную роль играет материал, из которого они изготовлены, их диаметр, качество выполнения соединения между отдельными участками трубопроводов и т.д.

Материалопроводы должны быть герметичны, износоустойчивы, иметь по возможности максимально гладкую внутреннюю поверхность для обеспечения минимального сопротивления движению аэросмеси. Как показала эксплуатация пневмосистем, нарушению нормального режима, возникновению вихрей и образованию завалов в трубах способствуют дефекты в местах соединения материалопроводов – смещения кромок труб в местах стыка, неплотности либо наплывы на внутренней стороне.

Воздуходувные машины. Системы воздухоснабжения в пневмотранспортных установках применяют разнообразные воздуходувные машины – от центробежных вентиляторов до двухступенчатых поршневых компрессоров. Выбор того или иного типа воздуходувной машины зависит от количества транспортирующего и требуемого по гидравлическому расчету давления: – для всасывающих установок с низким вакуумом целесообразно применять центробежные вентиляторы, со средним вакуумом – воздуходувки, с высоким – водокольцевые вакуум-насосы; – для нагнетающих установок низкого давления следует устанавливать центробежные вентиляторы или воздуходувки, для установок среднего давления воздуходувки или вакуум-насосы, для установок высокого давления – компрессоры.

2. Газгольдеры

Газгольдеры (англ. gasholder, от gas – газ и holder – держатель), сооружения для хранения газов под избыточным давлением. По его величине различают газгольдеры низкого (до 4–5 кПа) и высокого (до 3 МПа) давления, по способу герметизации газового пространства – мокрые и сухие. В первых герметизация осуществляется с помощью гидравлического (обычно водяного) затвора, во вторых – любыми др. способами (напр., с применением сальниковых уплотнений). Различают газгольдеры переменного и постоянного объёма.

Газгольдеры переменного объёма хранят газ при давлении, близком к атмосферному и температуре окружающей среды. Объём контейнера изменяется с изменением количества хранимого газа, для больших газгольдеров он может достигать 50000 м³ при диаметре цилиндрического хранилища 60 м.

Газгольдеры могут изготавливаться из железобетона, стали или резины.

Железобетонные или стальные газгольдеры мокрого типа состоят из вертикального цилиндрического бассейна, наполненного водой, и отрытого снизу колокола, поднимающегося при увеличении количества газа. В поршневых (сухих) газгольдерах бассейн отсутствует, а объём регулируется перемещением плотно подогнанного к нижнему резервуару поршня. Газгольдеры переменного объёма использовались не столько для долговременного хранения газа, сколько для поддержания давления газа в безопасных пределах при его потреблении.

Современные газгольдеры постоянного объёма представляют собой цилиндрические или сферические стальные резервуары и способны хранить газ при давлении до 1,8 МПа.

Мокрый газгольдер (см. рис.) состоит из стального резервуара для воды с внешними и внутренними направляющими, одного (колокол) или двух (колокол и телескоп) подвижных звеньев для хранения газа, т. наз. камеры газового ввода (вывода), автоматического системы указания объема газа и сигнализации положения колокола, а также предохранит устройств и срыв отопления и вентиляции камеры и подогрева воды в резервуаре газгольдера в зимнее время. Колокол и телескоп – вертикальные цилиндрическом. резервуары (первый, монтируемый внутри второго, с крышей, но без дна, второй – без крыши и дна), устанавливаемые в другом вертикальном цилиндрическом резервуаре (с дном, но без крыши) большего диаметра, заполненном водой, которая обеспечивает герметизацию газового пространства внутри подвижных звеньев при работе газгольдера.