Транспортировка сыпучих материалов
Транспортировка сыпучих материалов является важнейшим компонентом логистической инженерной отрасли и играет важную роль в различных секторах. Она распространена как в международной, так и в внутренней торговле. В настоящее время сыпучие материалы можно транспортировать с помощью транспортировки насыпью, механической транспортировки, пневматической транспортировки или пневматической логистической передачи.
Транспортировка сыпучих материалов является основополагающим методом обработки материалов. Традиционные механические методы транспортировки, такие как винтовые конвейеры, ленточные конвейеры и ковшовые конвейеры, широко используются в промышленном производстве. Пневматическая логистическая передача обеспечивает быструю, точную и безопасную транспортировку небольших предметов. Пневматическая транспортировка стала неотъемлемой частью транспортировки сыпучих материалов благодаря постоянным исследованиям. Она характеризуется чистотой, безопасностью, компактностью, гибкостью конфигурации и простотой автоматизации. Это крупномасштабная, экологичная технология, обычно используемая для гранулированных сыпучих материалов.
Развитие технологии пневмотранспорта
Пневмотранспорт заменяет традиционные механические методы герметичными трубопроводами, что позволяет производить эффективную и чистую обработку материалов. Эта технология возникла в Великобритании в конце 19 века и за последние сто лет значительно усовершенствовалась.
Исследования в Китае начались в конце 1950-х годов, а к 1960-м годам была внедрена технология пневматической транспортировки с положительным давлением для насосов на складах. После реформ и открытости нефтехимическая и химическая промышленность импортировала множество систем транспортировки с воздушным потоком для полиолефиновых устройств. Только в начале 21-го века отечественные системы начали заменять импортные.
Сегодня пневматические транспортные системы широко используются в нефтехимической, химической, еда, фармацевтической и других отраслях. Они также все чаще применяются в новых областях, таких как кремниевые материалы, новая энергетика и новые материалы.
Пневмотранспорт: разбавленная фаза или плотная фаза
Пневмотранспортировка представляет собой тип двухфазного потока газ-твердое тело и может быть разделена на транспортировку в разбавленной фазе и транспортировку в плотной фазе в зависимости от состояния потока. Как правило, объемная доля твердой фазы при транспортировке в разбавленной фазе составляет менее 15%, тогда как при транспортировке в плотной фазе она превышает 15%.
Разбавленная фаза
Транспортировка разбавленной фазы использует высокоскоростной газ (приблизительно 20-40 м/с) для диспергирования и подвешивания порошкообразных и гранулированных материалов в воздушном потоке для транспортировки. Во время этого процесса материалы часто сталкиваются с внутренней стенкой трубопровода, что может привести к износу, образованию пыли и деградации материала.
Транспортировка разбавленной фазы в основном подразделяется на два метода: вакуумное всасывание и подача под давлением. Метод вакуумного всасывания транспортирует материалы из одной или нескольких точек в одну точку, в то время как метод подачи под давлением перемещает материалы из одной точки в несколько точек. При подаче под давлением давление в трубопроводе выше атмосферного.
Кроме того, транспортировка разбавленной фазы может быть классифицирована на типы низкого и высокого давления в зависимости от давления источника газа. Источники газа низкого давления обычно имеют поверхностное давление, не превышающее 50 кПа, и используются для транспортировки на короткие расстояния небольших количеств порошкообразных и гранулированных материалов на химических заводах. Источники газа высокого давления с давлением до 700 кПа используются для транспортировки больших количеств на расстояния 600-700 метров.
Преимущества транспортировки разбавленной фазы включают в себя более широкую проектную мощность, сниженную вибрацию трубопровода и отсутствие необходимости в специальных опорах трубопровода. Однако высокая скорость транспортировки разбавленной фазы часто приводит к существенному образованию пыли и деградации материала. Это может быть проблематично для продуктов, требующих высокой чистоты. Для решения этих проблем необходимы такие меры, как добавление оборудования для удаления пыли и порошка.
Плотная фаза
Плотнофазная транспортировка использует газ высокого давления для нагнетания давления на материалы, при этом давление источника газа достигает 0,7 МПа, а скорость транспортировки составляет 2-10 м/с. Она характеризуется малым объемом воздуха и высоким соотношением материала к воздуху. Плотнофазная транспортировка делится на плотную фазу пробкового течения и псевдоожиженный плотную фазу потока. В плотной фазе пробкового течения частицы образуют столбчатую форму, в то время как в псевдоожиженном плотнофазном потоке частицы текут слоями.
Преимущества транспортировки плотной фазы включают более высокое давление передачи газа, меньший объем газа. Также снижено потребление энергии и меньший износ продукта по сравнению с транспортировкой разбавленной фазы. Однако она имеет менее гибкую транспортную способность, более высокие технические требования и подвержена засорам, ослабленным трубопроводам и растрескиванию опор труб. Первоначальные инвестиционные затраты также выше, чем у транспортировки разбавленной фазы.
Проектирование системы пневматической транспортировки включает выбор между транспортировкой в разбавленной и плотной фазе. Системы с разбавленной фазой, как правило, безопаснее с точки зрения надежности и стабильности материала. В то время как системы с плотной фазой лучше подходят для высокоабразивных, хрупких, чувствительных к температуре и материалов с высокой насыпной плотностью. Транспортировка в промежуточной фазе, объединяющая преимущества обоих методов, может стать фокусом будущих исследований.
Заключение
Выбор правильного метода пневмотранспорта — разбавленная фаза или плотная фаза — зависит от различных факторов, включая природу материалов, требуемое расстояние транспортировки и конкретные эксплуатационные потребности. Транспортировка разбавленной фазы выгодна своей широкой емкостью и простотой конструкции. Однако она может привести к более высокому пылеобразованию и износу материала.
Плотнофазная транспортировка, хотя и более энергоэффективна и щадящая для материалов, требует более точного контроля и имеет более высокие первоначальные затраты. По мере развития технологий промежуточная фазовая транспортировка может предложить сбалансированное решение, объединяющее сильные стороны обоих методов. Понимание этих вариантов позволяет принимать более обоснованные решения, оптимизируя как эффективность, так и экономичность при обработке сыпучих материалов.
