Контрольные вопросы

1. Основные ПБ при установке грузолюдского конвейера.

2. Какие защиты обеспечивает система автоматизации конвейера АУК-1М?

3. Какие дополнительные защиты обеспечивает система автоматизации конвейера АУК-1М при установке на грузолюдском конвейере?

Тема 6

Пневмо- и гидротранспорт

В химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности наиболее широко используется пневмотранспорт, причем не только для перемещения материалов, но и как составная часть технологических установок для осуществления химических, тепловых, массо- и ионообменных процессов в системах газ-твердое тело. Преимущества пневмотранспорта перед другими видами транспорта - простота, высокая производительность и надежность, возможность полной автоматизации.

Наиболее распространенный транспортирующий агент - воздух, но по технологическим соображениям могут использоваться и другие газы, например, азот - для транспортирования пожаро- и взрывоопасных материалов. Воздействие транспортирующего газа на сыпучий материал может быть прямым или косвенным. В первом случае транспортирование материалов в трубопроводах и аппаратах осуществляют в потоке газа за счет перепада давления последнего. Во втором случае транспортируемый материал перемещается ("течет") по аэрожелобам и аппаратам в псевдоожиженном (аэрируемом) состоянии под действием силы тяжести. Сочетание прямого и косвенного воздействия транспортирующего газа на материал используют при пневмотранспортировании в плотном слое (когда сыпучая масса с высокой концентрацией твердой фазы перемещается в виде столба или "пористого поршня").

Для осуществления пневмотранспортирования применяют комплексы устройств -пневматические транспортные (пневмотранспортные) установки периодического или непрерывного действия. Основной элемент в них - транспортный трубопровод, который может быть прямым или составленным из колен, располагаться горизонтально, вертикально и наклонно. Он состоит из стальных бесшовных труб с приварными фланцами. Толщина стенок труб колеблется от 1 до 10 мм в зависимости от абразивного действия перемещаемого материала и давления в трубопроводе. Наиболее эрозионному износу от абразивного действия транспортируемых материалов подвергаются колена трубопроводов.

Для характеристики действия пневмотранспортных установок обычно определяют следующие показатели:

1) производительность по твердой фазе - масса твердой фазы, переносимая через поперечное сечение трубы в единицу времени;

2) массовый или объемный расход транспортирующего агента - соответственно масса или объем газа, прошедшего через поперечное сечение трубы в единицу времени;

3) массовая расходная концентрация m (в кг/кг) транспортируемого материала, равная отношению массового расхода твердой фазы к массовому расходу газа; различают установки с низкой (m < 4), средней (m = 4-20) и высокой (m > 20) концентрацией частиц материала; при транспортировании материалов в плотных слоях m может достигать 500-600 кг/кг;

4) скорость завала - скорость транспортирующего потока, при которой наступает завал (т.е. прекращение восходящего движения транспортируемых частиц в вертикальном трубопроводе); связана со скоростью потока, при которой частица находится во взвешенном состоянии (так называемой скоростью витания);

5) скорости транспортирующего агента и транспортируемого (перемещаемого) материала, равные отношениям соответственно объемных расходов газа и твердой фазы к площади поперечного сечения трубы; скорость транспортирующего газа определяется порочностью (долей объема свободного пространства между частицами в единице объема, занятого слоем материала) и должна превышать скорость завала. Скорость перемещения материала в пневмотранспорте зависит от размера и плотности частиц, концентрации твердой фазы, плотности, вязкости и скорости газа. Скорость транспортирования пылевидных материалов низкой концентрации может приближаться к скорости движения газа; при пневмотранспортировании в плотном слое скорость транспортирования обычно не превышает 4-7 м/с;

6) гидравлическое сопротивление - сопротивление движению газа, приводящее к потере механической энергии потока.

Так как теория пневмотранспорта разработана еще недостаточно, то для определения большинства названных величин используют обобщенные эмпирические зависимости, полученные в результате обработки экспериментальных данных для различных материалов. Эти зависимости приводятся в специальной литературе.

Конструкция пневмотранспортных установок различаются в зависимости от вида перемещаемых объектов и типа воздействия транспортирующего газа. Наиболее распространены установки для перемещения сыпучих материалов, в которых используется прямое или косвенное воздействие газа. В первом случае различают установки всасывающие, нагнетательные и всасывающе-нагнетательные, а во втором случае - аэрационные и аэротранспортные.

Во всасывающих установках (рис. 6.1, а) побудитель расхода газа (вентилятор или вакуум-насос) 6 "просасывает" газ через всю систему. Дисперсный материал захватывается потоком газа в заборное устройство (сопло) 1, перемещается по системе трубопроводов 2, выделяется в осадителе (бункер или аппарат) 3 из потока газа. После осадителя газ очищается от пыли в пылеуловителе 5 и сбрасывается в атмосферу. Материал из осадителя выводится через шлюзовые затворы 4. 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).

В нагнетательных установках (рис. 6.1, б) сжатый компрессором 6 газ через масловодоотделитель 7 поступает в ресивер 8, который предназначен для скапливания газа с целью сглаживания колебаний давления, а также для охлаждения газа и отделения капель масла и влаги. К ресиверу может быть подключено несколько трубопроводов. Сыпучий материал подается с помощью питателей 9 различных конструкций, обеспечивающих герметичность ввода материала. После перемещения по трубопроводу 2 материал отделяется от газа в отделителе 3; газ сбрасывается в атмосферу через пылеуловитель 5; материал и пыль выгружаются из пневмотранспортной системы через шлюзовые затворы 4. Сжатый газ, подаваемый компрессором, может переносить материал при высокой концентрации на большие расстояния. Нагнетатательные установки удобны тогда, когда материал из одного пункта перемещается в несколько приемных пунктов. Они могут работать при низком (0,15-0,20 МПа), среднем (0,2-0,3 МПа) и высоком (0,3-0,4 МПа) давлении.

Всасывающе-нагнетатательные установки сочетают основные преимущества рассмотренных выше 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 одного вентилятора.

В аэрационной (рис. 6.1, в)и аэротранспортной (рис. 6.1, г) установках материал перемещается в псевдоожиженном состоянии при высокой концентрации. Состояние псевдоожижения достигается подачей газа под пористую газораспределительную решетку 10.

Менее распространены контейнерные пневмотранспортные установки (рис. 6.1, д) для перемещения специальных контейнеров (тележек или капсул), основанные только на прямом воздействии транспортирующего газа. Через станцию загрузки 12 контейнер 13 подается в транспортный трубопровод 2, и под действием перепада давления перед и за контейнером он перемещается к станции выгрузки 14.

Рис. 6.1 Схемы основных пневмотранспортных установок: а – всасывающая; б – нагнетательная; в – аэрационная; г – аэротранспортная; д – контейнерная: 1 – сопло; 2 – пневмотранспортный трубопровод; 3 – осадитель (отделитель); 4 – шлюзовой затвор; 5 – пылеуловитель; 6 – побудитель расхода газа; 7 – масловодоотделитель; 8 – ресивер; 9 – питатель; 10 – пористая газораспределительная решетка; 11 – аэрожелоб; 12 – станция загрузки; 13 – контейнер; 14 – станция выгрузки. Стрелки – незакрашенные, наполовину закрашенные и полностью закрашенные – указывают направления движения соответствующего транспортирующего газа, смеси газа и материала, материала.

В гидротранспорте, который используется в химических производствах значительно реже, чем в пневмотранспорте, транспортирующим агентом служит преимущественно вода. При этом можно перемещать только те материалы, которые с ней не взаимодействуют. Конструкции узлов и элементов, схемы и методы их расчета для пневмотранспортных и гидротранспортных установок аналогичны. Достоинство гидротранспорта - высокая скорость транспортирования больших масс материалов. Основные недостатки - относительно большой расход воды, необходимость сложных устройств для отделения сыпучего материала от воды. Гидротранспорт применяют главным образом для перемещения больших количеств тяжелых материалов (например, песка) в строительстве.