Флюїдизація сипучих матеріалів під час пневматичного транспортування.
Флюїдизація в пневмотранспорті щільної фази: як уникнути втрати рухливості, пробок, стрибків тиску та зупинок. Принципи та практика ТЕПЛОТЕХ.
Флюїдизація сипучих матеріалів під час пневматичного транспортування.
Вступ
При розрахунку параметрів системи пневматичного транспортування сипучих матеріалів, особливо в щільній фазі, фахівці компанії ТЕПЛОТЕХ приділяють велику увагу одній з ключових проблем - ВТРАТІ РУХОМОСТІ МАТЕРІАЛУ.
На практиці це проявляється:
- у формуванні пробок,
- нестабільній подачі матеріалу в транспортну систему,
- різкому зростанні перепаду тиску та аварійних зупинках обладнання.
У більшості випадків причина полягає не в помилках розрахунку трубопроводу, а в неправильному розумінні або ігноруванні процесів флюїдизації.
Флюїдизація в пневмотранспорті — це не абстрактне фізичне явище з підручників, а прикладний технологічний інструмент, від правильного застосування якого безпосередньо залежить надійність та економічність всієї системи.
Що розуміється під флюїдизації у пневмотранспорті?
Флюїдизація (псевдо зрідження) - це стан сипучого матеріалу, при якому частки під дією висхідного потоку газу (повітря) втрачають сили між частковим зчепленням і починають поводитися подібно до рідини. У контексті пневматичного транспортування йдеться не про повну флюїдизацію, як у киплячих шарах, а про досягнення мінімальної рухливості, достатньої для стабільної подачі матеріалу.
Важливо розуміти: наше завдання — не «зріджити» матеріал, а створити контрольований стан, за якого:
- знижується внутрішнє тертя;
- матеріал рівномірно розподіляється за перерізом;
- виключається утворення склепінь та пробок.
Роль флюїдизації при транспортуванні у щільній фазі?
У системах щільної фази швидкість повітря свідомо обмежена для зниження зносу трубопроводів і деградації матеріалу, що транспортується. Низькі швидкості автоматично підвищують вимоги до стану матеріалу.
Без попередньої або локальної флюїдизації виникають такі проблеми:
- нерівномірне завантаження трубопроводу;
- пульсації тиску;
- стрибкоподібний рух матеріалу;
- зростання енергоспоживання компресора.
Флюїдизація в щільно фазових системах пневмотранспорту є процесом, який забезпечує стійкий рух матеріалу при мінімальній витраті повітря.
Чинники, що впливають здатність матеріалу до флюидизации.
Гранулометричний склад
Розмір часток є визначальним чинником.
При пневматичному транспортуванні, дрібнодисперсні матеріали (борошно, крохмаль, цемент, зола, тощо) флюїдизуються легше, але більш чутливі до пере аерації. Великі та неоднорідні фракції (зерно, пелети, пластикові гранули) вимагають підвищених витрат повітря та спеціальних конструктивних рішень.
Насипна щільність.
Матеріали з високою насипною щільністю і не рівномірною кутастою формою частинок мають підвищене внутрішні тертя. Для таких матеріалів у системах пневмотранспорту флюїдизація можлива тільки при точному доборі параметрів аерації.
Вологість та гігроскопічність
Підвищена вологість різко знижує флюїдизованість. Навіть невелике відхилення від нормативної вологості може повністю зруйнувати розрахункову модель пневматичного транспортування матеріалу.
Властивості транспортуючого газу
Тиск, температура та витрата повітря безпосередньо впливають на мінімальну швидкість флюїдизації. У великих системах пневматичного транспортування ці параметри часто обмежені можливостями компресорного обладнання.
Мінімальна швидкість флюїдизації
Мінімальна швидкість флюїдизації – це швидкість газу, за якої сила опору потоку врівноважує вагу шару матеріалу. У розрахунках вона використовується як відправна точка для вибору витрати повітря.
На практиці розрахункове значення завжди коригується з урахуванням:
· неоднорідності матеріалу;
· забруднення аераційних елементів;
· старіння обладнання;
· реальних умов експлуатації.
Ігнорування цих факторів призводить до систем, які працюють лише на папері.
Технічні способи флюїдизації матеріалів, що транспортуються.
Аераційні днища та вставки
Найбільш поширений та надійний спосіб. Застосовується в бункерах, камерах пневмонасосів та перехідних зонах.
Якість флюїдизації безпосередньо залежить від рівномірності розподілу повітря.
Локальна аерація трубопроводів
Використовується в зонах підвищеного ризику утворення пробок на стартах, поворотах, вертикальних ділянках.
Дозволяє стабілізувати потік без збільшення загальної швидкості повітря.
Флюїдизація в пневмокамерних насосах
Для щільної фази це є критично важливим елементом. Неправильно організована аерація камери призводить до нерівномірного розвантаження та різких пікових навантажень на систему.
Типові помилки при проектуванні
- спроба компенсувати відсутність флюїдизації збільшенням витрат повітря;
- використання універсальних значень без урахування властивостей конкретного матеріалу;
- ігнорування впливу вологості;
- недостатня площа аераційних елементів;
- відсутність регулювання подачі повітря.
Всі ці помилки мають один підсумок – нестабільна та дорога в експлуатації система.
Практичні висновки
Флюїдизація при пневматичному транспортуванні сипучих матеріалів – це не додаткова опція, а обов'язковий елемент інженерного розрахунку, особливо для систем щільної фази.
Грамотно організована флюїдизація дозволяє:
- знизити робочий тиск;
- зменшити знос обладнання;
- підвищити стабільність подачі;
- скоротити енерговитрати.
Проектування таких систем потребує опори як на розрахункові формули, а й у практичний досвід експлуатації. Саме поєднання цих підходів дає надійний результат, розрахований не так на демонстрацію, але в роки реальної роботи.
Директор департаменту
по роботі з енергогенеруючим сектором
Олександр ТАРАСОВСЬКИЙ
моб. +380504108060
e-mail: at@teplonech.biz
