8.13. Расчет систем аэрации и пневмоперемешивания

8.13.1. Системы аэрации силосов для хранения порошкообразных материалов

Порошкообразные материалы (цемент, сырьевая и извест­няковая мука, технологическая пыль, золы ТЭС и др.) хра­нятся на цементных заводах в закрытых металлических или железобетонных сил осах диаметром от 6 до 18 м и высотой до 40 м, а также в бункерах различной вместимости. Порош­кообразные материалы, как известно, склонны к слеживанию, что ухудшает их текучесть и выгрузку из емкостей. Безус­ловно, слеживаемость от времени их хранения увеличивается. Кроме того, из физики сыпучих тел известно, что в массе столба материала, находящегося в силосе, возникают боковые распорные силы, прижимающие материал к стенке силоса. Эти силы увеличиваются по мере возрастания давления столба материала. Поэтому образуются так называемые «мертвые» остатки, иногда достигающие 30—40% полезной вместимости силосов, а также резко уменьшается производительность раз­грузочных устройств.

Чтобы избежать образования значительных «мертвых» остатков и повысить производительность разгрузочных устройств, днища силосов и бункеров оборудуются системами аэрации, обычно состо­ящими из ряда воздухораспределительных коробок (аэрокоробок), уложенных и закрепленных к днищу силоса (бункера). Степень заполнения днища емкостей аэрокоробками, т.е. площадь аэра­ции, в силосах, предназначенных для хранения и разгрузки, обычно составляет от 20 до 40% от площади поперечного сечения силоса. Она зависит от физико-механических свойств материала и конфи­гурации днища силоса. Для материалов, сильно склонных к слежи­ванию, площадь аэрации принимается как можно большей, но в вышеуказанных пределах.

В связи с тем, что у стенок силоса сыпучие материалы наи­более уплотняются и слеживаются, рекомендуется аэрокоробки располагать также по периферии днища силоса, исходя также из того положения, что основная масса уплотненного материала на­ходится именно у стенок.

Железобетонные сил осы диаметром 12 и 18 м с конусными днищами, оснащенными системой аэрации, с ж/дорожными пу­тями под ними, предназначенные для хранения и отгрузки це­мента, известняковой муки и др. материалов, является наиболее прогрессивной конструкцией, принятой в последнее время в цементной промышленности.

В конструкции воздухораспределительных коробок использу­ется х/бумажная транспортерная лента толщиной 8—10 мм ар­тикула 2348, или ткань «бельтинг» артикула 2301 в 3—4 слоя, а в последнее время пористая металлокерамика толщиной 2— 3 мм марки ПНС-10.

Пористая перегородка плотно закрепляется болтами между корпусом и рамкой. Чтобы перегородка не прогибалась предус­мотрены поперечные связи из полосовой стали.

Аэрокоробки имеют несколько типоразмеров: длину от 500 до 2500 мм и ширину от 300 до 600 мм.

Аэрокоробки на днище силоса группируются в несколько от­дельных секций, обычно по числу донных разгрузочных отвер­стий. Однако, в силосах с конусным днищем с целью уменьшения потребного расхода сжатого воздуха в единицу времени также предусматривается несколько групп аэрокоробок (обычно две или четыре).

Потребный расход сжатого воздуха на аэрацию материала в силосе (бункере) определяется по формуле:

(8.201)

где q_аэ = 1—2 нм³/мин на 1 м² площади аэрации группы аэро­коробок, в которую сжатый воздух подается поочередно с интер­валами 5—10 минут; F_аэ — полезная площадь аэрации группы аэрокоробок, обычно она равняется 70—80% от площади аэро­коробок, м².

Удельный расход сжатого воздуха на аэрацию 1 тонны выгружаемого материала для силоса внутренним диаметром Дсил. = 11,2 м с конусным днищем и четырьмя группами аэро­коробок составит

где Q_выг = 400 т/ч — паспортная производительность установки С-926 для загрузки ж/дорожных вагонов.

Из приведенного расчета видно, что удельный расход сжатого воздуха при выгрузке из силосов с конусным днищем, оснащен­ным четырьмя группами аэрокоробок и автоматическим воздухо­распределителем конструкции Гипроцемента составляет небольшую величину, не превышающую 3 н.м³/т даже для сильно ел сживаемых материалов. Обычно надо принимать Q_ya. в пределах от 1 до 2 нм³/т.

Производительность выгрузки и погрузки цемента в транс­портные средства (ж.д. вагоны, автоцементовозы) можно опре­делить по следующей формуле:

(8.202)

где F_Tp — площадь поперечного сечения загрузочного цементопровода, м²; d_Tp — внутренний диаметр цементопровода, м; ς = 3,2 т/м³ — плотность цемента; λ = 0,04—0,09 — опытный коэффициент расхода материала.

Потребное давление сжатого воздуха на аэрацию материала в силосе определяется по следующей формуле:

(8.203)

где а = 1,1—1,2 — опытный коэффициент, зависящий от вида порошкообразного материала; ς_срн — средняя насыпная масса ма­териала, кг/м³; для цемента обычно принимают ς_ср = 1300 кг/м³, а в аэрированном состоянии Q_cp = 1000 кг/м^; Н_сл. — высота слоя материала, м.

Для аэрации материалов в силосах обычно применяют сжатый воздух от центральной компрессорной станции. Такой воздух, как известно, влажный и при охлаждении водяные пары, содер­жащиеся в нем, конденсируются. Влажный воздух отрицательно действует на эффективность и надежность систем аэрации. По­этому воздух перед подачей в систему аэрации должен быть очищен хотя бы от капельной влаги, например, механическими вихревыми влагоотделителями типа СМЦ-5, разработанными в Гипроцементе.

Такая очистка сжатого воздуха в некоторых случаях оказы­вается недостаточной для систем аэрации силосов, в которых хранится цемент, способный при увлажнении схватываться. По­этому рекомендуется сжатый воздух в этих случаях осушать в силикагелевых установках типа УОВ производительностью 10, 30, 60 и 100 нм³/мин.

Также рекомендуется применять для систем аэрации низко­напорные компрессоры давлением до 0,2 МПа, сжатый воздух от которых практически не требует очистки и осушки. Использова­ние таких компрессоров позволяет в 2 раза снизить расход элек­троэнергии в сравнении с высоконапорным давлением до 0,6— 0,9 МПа.