대량 재료 운반
벌크 자재 운반은 물류 엔지니어링 산업의 핵심 요소이며 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 국제 및 국내 무역에서 흔히 볼 수 있습니다. 현재 벌크 자재는 벌크 운송, 기계식 운반, 공압식 운반 또는 공압 물류 전달 방식을 통해 운송될 수 있습니다.
벌크 운송은 자재 취급의 기본적인 방법입니다. 스크류 컨베이어, 벨트 컨베이어, 버킷 컨베이어와 같은 전통적인 기계식 운송 방식은 산업 생산에 널리 사용됩니다. 공압 물류 전달 방식은 소형 물품의 빠르고 정확하며 안전한 운송을 가능하게 합니다. 지속적인 연구 덕분에 공압 운송은 벌크 자재 운송의 필수적인 부분으로 자리 잡았습니다. 공압 운송은 깨끗하고 안전하며 공간 효율적이며 구성이 유연하고 자동화가 용이하다는 특징이 있습니다. 과립 벌크 자재에 일반적으로 사용되는 대규모 친환경 기술입니다.
공압 이송 기술 개발
공압 이송은 밀폐형 파이프라인을 사용하는 기존의 기계식 이송 방식을 대체하여 효율적이고 깨끗한 재료 처리를 가능하게 합니다. 이 기술은 19세기 말 영국에서 시작되었으며 지난 100년 동안 상당한 발전을 이루었습니다.
중국에서는 1950년대 후반에 연구가 시작되었고, 1960년대에는 창고 펌프용 양압 공압 이송 기술이 도입되었습니다. 개혁 개방 이후 석유화학 및 화학 산업은 폴리올레핀 장치용 공기 흐름 이송 시스템을 다수 수입했습니다. 21세기 초가 되어서야 국산 시스템이 수입 시스템을 대체하기 시작했습니다.
오늘날, 공압 수송 시스템은 석유화학, 화학, 음식, 제약 및 기타 산업 분야에서도 활용되고 있습니다. 또한 실리콘 소재, 신에너지, 신소재 등 신흥 분야에서도 점차 채택이 확대되고 있습니다.
공압 수송: 희박상 또는 고밀도상
공압 이송은 기체-고체 2상 유동의 한 유형으로, 유동 상태에 따라 희박상 이송과 고밀도상 이송으로 구분할 수 있습니다. 일반적으로 희박상 이송의 고상 체적 분율은 15% 미만인 반면, 고밀도상 이송의 고상 체적 분율은 15%를 초과합니다.
희석상
희박상 이송은 고속 가스(약 20~40m/s)를 사용하여 분말 및 입자상 물질을 공기 흐름에 분산 및 부유시켜 이송합니다. 이 과정에서 물질이 파이프라인 내벽과 자주 충돌하여 마모, 분진 발생, 그리고 물질 열화를 초래할 수 있습니다.
희박상 이송은 크게 진공 흡입과 가압 이송의 두 가지 방식으로 구분됩니다. 진공 흡입 방식은 재료를 한 지점 또는 여러 지점에서 단일 지점으로 이송하는 반면, 가압 이송 방식은 재료를 한 지점에서 여러 지점으로 이동합니다. 가압 이송 방식에서는 파이프라인의 압력이 대기압보다 높습니다.
또한, 희박상 이송은 가스 공급원 압력에 따라 저압 및 고압 유형으로 분류할 수 있습니다. 저압 가스 공급원은 일반적으로 표면 압력이 50kPa를 넘지 않으며, 화학 공장에서 소량의 분말 및 입자상 물질을 단거리 이송하는 데 사용됩니다. 최대 700kPa의 압력을 가진 고압 가스 공급원은 600~700m 거리에 걸쳐 대량의 물질을 이송하는 데 사용됩니다.
희박상 이송의 장점은 설계 용량이 더 넓고, 파이프라인 진동이 감소하며, 특수 파이프라인 지지대가 필요 없다는 점입니다. 그러나 희박상 이송 속도가 빠르기 때문에 먼지와 재료의 상당한 열화가 발생하는 경우가 많습니다. 이는 높은 청정도를 요구하는 제품의 경우 문제가 될 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 먼지 제거 및 분말 제거 장비 추가와 같은 조치가 필요합니다.
고밀도 위상
고밀도상 이송은 고압 가스를 사용하여 재료를 가압하며, 가스 공급원의 압력은 최대 0.7 MPa에 달하고 이송 속도는 2~10 m/s입니다. 이 이송은 공기량이 적고 재료 대 공기 비율이 높은 것이 특징입니다. 고밀도상 이송은 고밀도상 플러그 유동과 유동화 고밀도상 유동으로 구분됩니다. 고밀도상 플러그 유동에서는 입자가 기둥 모양을 형성하는 반면, 유동화 고밀도상 유동에서는 입자가 층을 이루며 흐릅니다.
고밀도상 이송의 장점은 가스 전달 압력이 높고 가스량이 적다는 것입니다. 또한 희박상 이송에 비해 에너지 소비가 적고 제품 마모가 적습니다. 그러나 이송 용량이 유연하지 않고 기술적 요구 사항이 높으며, 막힘, 느슨한 파이프라인, 파이프 교각 균열 발생 가능성이 높습니다. 초기 투자 비용 또한 희박상 이송보다 높습니다.
공압 이송 시스템을 설계하려면 희석상 이송과 고밀도상 이송 중 하나를 선택해야 합니다. 희석상 시스템은 일반적으로 신뢰성과 재료 안정성 측면에서 더 안전합니다. 반면 고밀도상 시스템은 마모성이 높고, 취성이 있으며, 온도에 민감하고, 부피 밀도가 높은 재료에 더 적합합니다. 두 방법의 장점을 결합한 중간상 이송은 향후 연구의 핵심이 될 수 있습니다.
결론
적절한 공압 이송 방식(희박상 또는 고밀도상)을 선택하는 것은 재료의 특성, 필요한 이송 거리, 그리고 구체적인 운영 요건 등 다양한 요인에 따라 달라집니다. 희박상 이송은 넓은 용량과 설계 용이성 측면에서 유리합니다. 하지만 분진 발생량과 재료 마모가 증가할 수 있습니다.
고밀도 상 이송은 에너지 효율이 높고 재료에 부담을 덜 주지만, 정밀한 제어가 필요하고 초기 비용이 높습니다. 기술이 발전함에 따라 중간 상 이송은 두 가지 방법의 장점을 통합하여 균형 잡힌 솔루션을 제공할 수 있습니다. 이러한 옵션을 이해하면 더욱 정보에 기반한 결정을 내릴 수 있으며, 대량 재료 취급 시 효율성과 비용 효율성을 최적화할 수 있습니다.
