5.3. Установки пневматического транспорта

В пневмотранспортных установках груз перемещается по трубопроводу в струе воздуха вследствие разности давлений в на­чале и конце его благодаря нагнетанию или созданию вакуума с по­мощью нагнетательных или вакуумных насосов. В качестве воздуходувного оборудования в нагнетательных системах применяют ком­прессоры, воздуходувки и вентиляторы, а в вакуумных (всасывающих) — вакуум-насосы и вентиляторы.

Производительность пневматических установок — несколько десятков, реже 100 т/ч и более, а расстояние транспортирова­ния — десятки метров, иногда несколько сотен метров, а в отдельных случаях - до 2 км и более.

Область применения пневмотранспорта ограничивается с одной стороны круп­ностью куска груза (обычно, 30…40, реже до 80 мм), а с другой – его влажностью, липкостью к стенкам трубы, резервуаров, питателей. При перемещении порошко­образных и особенно тонкодисперсных с размерами частиц до 10 мкм усложня­ется их отделение в конечном пункте от выпускаемого воздуха.

К основным достоинствам пневматического транспорта относятся: герметич­ность системы; отсутствие потерь перемещаемого груза, а, сле­довательно, и за­щита их от влияния внешней среды; возмож­ность перемещения груза по сложной трассе; удобство сопряжения кри­волинейных участков; легкость обслуживания и создание безопасных условий для обслуживающего персонала; возможность со­вмещения транспортирования с некоторыми технологическими процессами, на­при­мер с охлаждением и сушкой. К недостаткам пневмотранспорта можно отне­сти: высокий удельный расход энергии и интенсивное изнашивание трубопрово­дов (особенно в местах поворота) при соприкосновении с потоком груза.

По способу получения разности давления в начале и в конце трубо­провода пневмотранспортные установки делятся на три су­щественно отличаю­щиеся группы: всасывающие (или вакуумные), на­гнетательные (напорные) и ком­бини­рованные (всасывающе-нагнетатепьные).

Во всасывающей установке (рис. 5.9, а) груз забирается через всасывающую насадку (сопло) 1 в рабочий трубопровод 2 и перемещает­ся до приёмного резер­вуара-отделителя 3. Здесь груз выпадает из струи воздуха из-за резкой потери скорости. Далее воздух, содержащий мелкую пыль, отсасывается во второй резер­вуар меньшего объема – пылеуловительный циклон 4 и, пройдя воздуходувную машину 6 выбрасывается в атмосферу. Груз через шлюзовые затворы 5, представ­ляющие собой вращающиеся барабаны с ячейками, выдается отдельно из отдели­теля и пылеуловителя.

Рис.5.9. Схемы пневмотранспортных установок

В нагнетательных установках высокого давления (рис. 5.9, б) сжатый воздух от компрессора через ресивер, маслоотделитель и водоот­делитель поступает в ка­мерный питатель 7, из которого груз захваты­вается струей воздуха, перемещается по трубопроводу 8 и с помощью переключателей 10 направляется в один из при­емных бункеров 9, а воз­дух через фильтр 11 выходит в атмосферу.

Когда необходимо забирать груз из нескольких точек и перемещать на значи­тельные расстояния, применяют всасывающе-нагнетательные установки. В та­ких установках (рис. 5.9, в) груз забирается через соп­ло 18 в трубопровод 17 и, пройдя в промежуточном пункте отделитель 13 с пылеуловителем, передается че­рез шлюзовой затвор 14 в нагнетательный трубопровод 15. Расположенная в про­межуточном пункте воз­духодувка 16 одновременно всасывает воздух из пылеуло­вителя и нагне­тает его в трубопровод 19. Из нагнетательной ветви смесь воздуха с грузом выбрасывается прямо в закрытый склад или подается в свой разгружатель 12. Эта схема позволяет разветвлять транспортный трубопровод по обе стороны машинной части установки.

При выборе пневмотранспортной установки нужно определить расход воздуха, диаметр трубопровода, мощность привода. Сначала выявляется трасса и опреде­ляется величина перемещения по горизонтали и вертикали. Потребная производи­тельность пневмотранспортной установки принимается равной заданному грузо­потоку ТГК. Техническая производительность пневмотранспортной установки:

, т/ч, (5.5.)

где μ – коэффициент концентрации смеси, равный отношению массы перемещае­мого в единицу времени груза к массе израсходованного на это перемеще­ние воздуха, кг/кг;

V_в – расход воздуха, м³/с;

γ_в – плотность атмосферного воздуха (γ_в=1,2 кг/м³).

Коэффициент μ зависит от диаметра и конфигурации материалопровода, высоты подъема груза, давления в трубе, расстояния перемещения, степени сыпу­чести и слеживаемости. Он составляет для установок низкого давления 3…5; для всасывающих установок высокого вакуума 24…35, для нагнетательных установок высокого давления 40…75.

Скорость движения воздушного потока в материалопроводах v_м выбирается из условия устойчивой работы установки с учетом скорости витания v_в:

v_м= к _μ v_в , м/с,

где к _μ – опытный коэффициент, зависящий от величины μ.

Скорость витания – это наименьшая скорость восходящего воздушного потока в вертикальном трубопроводе, при которой частицы груза находятся во взвешен­ном состоянии. Значения v_в для некоторых грузов приведены в табл.5.15., а коэффи­циента к _μ – в табл.5.16.

Таблица 5.15.

Скорость витания

Материал	Удельная плотность, т/м3	Объемная плотность, т/м3	Расчетная крупность, мкм	Скорость витания, м/с	Скорость транспор-ти­рования, м/с
Портландцемент	3,2	1…1,2	60	0,22	9…18
Угольная пыль	1,4	—	70	0,14	8…13
Апатитовый концентрат	3,2	1,7	85…102	0,34…0,53	10…20
Антрацитовый штыб	1,35	—	4400	7,5	25…35
Закладочные материалы	2,3…2,6	—	45000	31,2	50…70
Формовочный гипс	2,6	0,65…0,85	86	0,34	9…18

Из уравнения ( 5.5.) следует:

. С другой стороны:

,

где D – диаметр трубопровода, м;

к_п – коэффициент, учитывающий потери воздуха через неплотности трубопровода и пита телей (к_п=1,1…1,15).

Таблица 5.16.

Коэффициент концентрации смеси

Величина μ	Величина к μ
≤1	1,25…1,3
2	1,5
10…15	2…2,5
>15	2,5…3

Следовательно, диаметр трубопровода можно определить из этих формул:

, м.

Полученную величину D следует округлить до ближайшего меньшего значения из ряда диаметров труб, изготавливаемых промышленностью. Мощность привода компрессора (или вакуумного насоса) определяется выражением

, кВт,

где ΣP- суммарные потери давления в трубопроводе (потребный напор), МПа, η – коэффициент полезного действия привода (η=0,8…0,9).

ΣP=1,25(P₁+P₂+P₃+P₄+P₅+P₆), где P₁ – необходимый вакуум у сопла всасывающей установки или потери напора при вводе груза в трубопровод (P₁ =0,005…0,01 МПа); P₂ – потери на перемещение аэросмеси по трубопроводу на расстояние L по горизонтали и на высоту h:

, Па;

где к –коэффициент, зависящий от рабочей скорости v_м (его можно принять при v_м = 15; 20; 25 м/с равным 0,46; 0,33 и 0,24 соответственно); Р₃ –потери на вертикальный подъем аэросмеси: , Па; Р₄ – средние потери в отводе или колене: ,Па; Р₅ – потери в разгружателе (ориентировочно, Р₅= 2 кПа); Р₆ - потери в фильтре (ориентировочно, Р₆= 1 кПа). Конкретная модель пневмоперегружателя может быть выбрана с учетом вы­численных параметров из ряда агрегатов, выпускаемых промышленностью, на­пример, перегружатель NEUERO GSD (табл. 5.17.).

Таблица 5.17.

Модели пневмоперегружателей NEUERO GSD

Модель Максимальная производи­тельность, т/ч Средняя производительность, т/ч GSDL 150/40 EL 35 20 GSDL 150/60 EL 40 30 GSD 210/75 EL 45 38 GSD 210/150 EL 120 75 GSD 210/150 EL-TA8 120 82 GSD 210/150 EL-TA8+DA5,5 120 82 GSD 250/250 D 160 115

Перегружатели NEUERO GSD можно эффективно использовать для пере­грузки на участках вагон-склад, грузовик-силос, судно-бункер, судно-судно и в обратном направлении. Спектр мате­риалов, которые может перегружать пневмо­конвейер NEUERO, широк - от различных сельско­хозяйственных культур (таких как пшеница, ячмень, овес, горох, просо, кукуруза, подсолнеч­ник и т.п.) до окиси алюминия, сернокислого натрия, древесной стружки, удобрений. Некоторые порошкообразные грузы при насыщении воздухом приобретают свойства текучести, что позволяет применять для их перемещения аэрожелоба. Аэрированные грузы могут переме­щаться как по желобу при его незначительном уклоне (2,5 … 3°), так и по нагнетательному трубопроводу, заполняя его сечение. При этом до­стигается высокая концентрация смеси, значительное снижение рас­хода воздуха и уменьшение диаметра трубопровода по сравнению с обычным способом транспортирования.

Аэрожелоб (рис.5.10.) состоит из стальных штампованных секций 4, соеди­ненных между со­бой резиновыми прокладками между фланцами. Желоб по вы­соте разделен по­ристой перегородкой 5. В верх­нее отделение через питатель 2 по­дается груз, а в ниж­нее - сжатый воздух вентилятором 1. Перегородка, изготов­ленная из порис­тых керамических плит или нескольких слоев специальной ткани должна равно­мерно по всей площади пропускать воздух очень тонкими струй­ками. Груз вы­гружается на конце желоба, а воздух очищается, выходя в атмо­сферу через матер­чатые фильтры, расположенные на кожухе верхнего отделения аэрожелоба.

Рис.5.10. Схема аэрожелоба

Производительность аэрожелобов достигает более 200 т/ч, а длина — до 40 м. Ширина серийно выпускаемых аэрожелобов составляет 100, 150, 200, 250, 400 и 700 мм. Намечается распространение способа пнев­матического транспортирова­ния с высокими концентрациями смеси не только на порошкообразные, но и на мелкозернистые и гранулирован­ные насыпные грузы.