В большинстве этих установок в качестве транспортирующего газа используют воздух. Однако, когда не допустимо соприкосновение воздуха с транспортируемым материалом, применяют инертный газ (например, при транспортировании взрывоопасных и легкоокисляющихся материалов). Установки для пневматического транспортирования материалов различают по давлению несущего потока, размеру частиц и концентрации перемещаемого материала в потоке, характеру движения потока, типам питательных устройств и др. Наиболее часто их классифицируют по концентрации перемещаемого материала и значению давления в пневмосистеме. Концентрация смеси перемещаемого материала (или расходная массовая концентрация) – отношение его массы к массе транспортирующего воздуха (кг материала / кг воздуха).
Различают установки с низкой, средней и высокой концентрацией частиц транспортируемого материала. За верхнюю границу низкой концентрации принимают расходную массовую концентрацию до 4 кг/кг. Средняя концентрация соответствует значению от 4 до 20 кг/кг, больше 20 кг/кг характеризует поток с высокой концентрацией. Границей между пневматическим транспортированием с разбавленной и плотной фазами является расходная массовая концентрация 50-60 кг/кг. Массовая концентрация 500-600 кг/кг считается наиболее высокой.
В последнее время в разных отраслях промышленности стали применять новые, более экономичные установки пневмотранспорта, в которых материал перемещается сплошным потоком, т. е. в условиях плотной фазы (аэрожелоба, поршневой транспорт). Еще более экономичен интенсивно развивающийся контейнерный пневмотранспорт, в котором материал перемещается по трубопроводам в специальных емкостях-контейнерах.
По способу воздействия воздуха все пневмотранспортные установки можно разделить на несколько основных групп (рис. 1.2, 1.3, 1.4).
Рис. 1.2. Схемы пневмотранспортных установок: а – всасывающая: б – нагнетательная; в – всасывающе-нагнетательная; г – аэрационная; д – аэротранспортная; е – контейнерная; 1 – сопло; 2 – всасывающий материалопровод; 3 – осадительная камера; 4 – трубопровод; 5 – вакуум-насос; 6 – компрессор; 7 – масловлагоотделитель: 8 – воздухосборник; 9 – винтовой питатель; 10 – нагнетательный трубопровод; 11 – силосная емкость; 12 – пылеуловитель; 13 – вентилятор; 14 – заборное устройство; 15 – смесительная камера; 16 – аэрожелоб; 17 – шлюзовой питатель; 18 – аэролоток; 19 – загрузочная станция; 20 – контейнер; 21 – разгрузочная станция
К первой группе относятся установки, в которых сыпучий материал перемещается в потоке воздуха, т. е. на материал действуют силы давления. По способу создания в транспортном трубопроводе разности давления они могут быть всасывающего, нагнетательного и всасывающе-нагнетательного действия.
Пневмотранспортные установки второй группы работают по принципу аэрации порошкообразных материалов. Здесь воздух косвенно воздействует на перемещаемый материал. Установки этой группы по характеру выполняемых работ подразделяются на аэротранспортные и аэрационные.
Установка всасывающего действия (рис. 1.2, а) состоит из заборного устройства или сопла 1, системы материалопроводов 2, осадителя материала с фильтрами 3, воздухопровода 4 и побудителя тяги – воздуходувки или вакуум-насоса 5, который просасывает через всю установку воздух. Он, поступая в сопло, захватывает материал и перемещает его по системе материалопроводов.
Материал выделяется в осадителе, а транспортирующий воздух очищается, проходя через фильтры, и выбрасывается в атмосферу. Всасьшающие установки имеют разгрузители и фильтры сложной конструкции, находящиеся под значительным разрежением. Из них необходимо непрерывно выводить наружу осажденный материал.
В установках всасывающего действия используется низкий (до 90 кПа), средний (до 70 кПа) и высокий (до 40 кПа) вакуум.
В пневматических установках нагнетательного действия (рис. 1.2, б) трубопроводы и аппаратура находятся под избыточным давлением.
Материал подается в пневмотранспортную систему специальным устройством: пневматическим винтовым насосом, камерным или струйным насосом и т. п.
Главной отличительной особенностью нагнетательных установок является высокая величина избыточного давления, что позволяет применять их для транспортирования материалов на значительные расстояния при максимальных концентрациях аэросмеси. Рабочее давление сжатого воздуха на входе в установку составляет 30 кПа, а в отдельных случаях – 500-600 кПа.
Установки всасывающе-нагнетательного действия (рис. 1.2, в) сочетают в себе основные преимущества рассмотренных выше систем. В них использованы заборные устройства установок всасывающего действия, работающих без пылевыделения.
В основном, наиболее протяженном, транспортном трубопроводе материал переносится под давлением при более высоких концентрациях. В небольших установках обе ветви (всасывающая и нагнетающая) могут работать от одного вентилятора. В верхней части осадителя 3 всасывающей установки есть матерчатый фильтр, который не допускает попадания пыли в воздуходувную машину. Транспортные аэрожелоба – один из видов горизонтального пневмотранспорта сухих мелких некомкующихся материалов. Они относятся к установкам нагнетательного действия с низким давлением, транспортирующим материал в условиях плотной фазы.
Аэрационная установка (рис. 1.2, г) применяется для равномерной выгрузки материалов из силосов и бункеров. Расположенные в конической части силоса аэролотки 18. через перфорированную поверхность которых подается сжатый воздух, аэрируют материал, не позволяют ему зависать и образовывать своды при выпуске из емкости.
Рис. 1.3. Схемы импульсного пневмотранспортирования: а – импульсная подача с образованием пробок материала в начале транспортного трубопровода; б – импульсная подача с прокладкой перфорированного транспортного трубопровода; в – импульсная подача с прокладкой параллельного воздухопровода с форсунками
Аэротранспортная установка (рис. 1.2, д) использует псевдоожижение сыпучего материала потоком сжатого воздуха, проходящего через перфорированную перегородку, расположенную внутри аэрожелоба 16. Материал в псевдоожиженном слое устойчиво перемещается вдоль желоба, устанавливаемого под небольшим углом к горизонтальной плоскости. Давление сжатого воздуха составляет 0,005 МПа. скорость перемещения частиц материала – не более 4-7 м/с, а концентрация – до 600-800 кг/кг.
В последнее время на ряде промышленных предприятий успешно применяют контейнерный пневмотранспорт (рис 1.2, е). Материал в специальных емкостях перемещается по трубопроводам под действием давления воздуха. Высоконапорное импульсное пневмотранспортирование (рис. 1.3) осуществляется в установках пульсирующего действия. В них материал перемещается импульсами, в виде пробок с промежутками, заполненными сжатым воздухом. Материал подается с высокой концентрацией и его можно транспортировать, лаже если он обладает плохой текучестью, склонен к налипанию на стенки трубопровода Также можно перемещать без разрушения частиц гранулированные и зернистые материалы. Импульсное транспортирование со скоростями от 2 до 6 м/с отличается высокой экономичностью, так как при минимальном pat ходе воздуха достигается высокая производительность.
Малые скорости материаловоздушных потоков дают возможность снижать общие энергетические затраты, сокращать абразивный износ элементов установки, транспортировать чувствительные к истиранию продукты, ликвидировать расслоение подаваемой смеси и применять фильтрующие установки с малой поверхностью фильтров.
Рис. 1.4. Классификация установок и оборудования для пневматического транспортирования сыпучих материалов