Статьи

Пневматический транспорт получил особенно широкое развитие за последние два-три десятилетия.

Вначале пневмотранспорт применялся только как средство перемещения сыпучих материалов. Затем область его применения расширилась и он получил распространение и в технологических процессах на предприятиях пищевой промышленности, мукомольных и зерноперерабатывающих предприятиях, в металлургии, энергетике и угольной промышленности и в строительстве. Особое развитие пневмотранспорт получил после внедрения его в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для циркуляции катализаторных и контактных масс. На отдельных установках каталитического крекинга количество катализатора, циркулирующего в системе по вертикальным подъемникам, достигает 3600 т/ч. Очевидно, что истирание катализатора и износ пневмотранспортных труб увеличиваются с ростом скорости транспортируемых частиц, поэтому целесообразно осуществлять пневмотранспорт при низких скоростях твердой фазы. Уменьшение скорости твердых частиц непосредственно связано со снижением скорости транспортирующего потока, что также экономически выгодно. Между тем уменьшение скорости твердой фазы при определенном ее расходе через подъемник вызывает увеличение площади его поперечного сечения. В связи с этим целесообразно увеличивать концентрацию транспортируемого материала в объеме пневмотранспортной трубы, что приведет к уменьшению сечения транспортной трубы.

Ниже описаны основные виды пневматического транспорта и их классификация. Отметим лишь, что существуют системы с высокой и низкой концентрацией твердой фазы.

Разделение вертикального пневматического транспорта на потоки с высокой и низкой концентрацией в достаточной степени условно и возможно, исходя из следующих соображений. Как будет показано ниже, концентрация твердой фазы влияет на величину скорости витания. При объемной концентрации твердой фазы 0,04— 0,05 м3/м3 различие между скоростью витания одиночной частицы и скоростью витания частицы в условиях стеснения потока, вследствие повышения концентрации твердой фазы, становится достаточно заметным. В связи с этим, транспорт материала концентрацией ниже 0,04—0,05 м3/м3 можно рассматривать как пневмотранспорт потоком низкой концентрации. При этой концентрации скорость витания транспортируемых частиц рассчитывается как скорость витания одиночной частицы в неограниченном пространстве.

В более концентрированных взвесях (концентрация 0.15— 0,20 м3/м3) содержание твердой фазы в объеме приближается к его концентрации в псевдоожиженном слое. Пневмотранспорт материала концентрацией 0,15—0,2 м3/м3 и выше следует считать транспортом с высокой концентрацией твердой фазы, а концентрацией выше 0,04—0,05 и ниже 0,15—0,20 м3/м3 — транспортом со средней концентрацией твердой фазы. Как указывалось выше, пневмотранспорт с высокой концентрацией твердой фазы принципиально более предпочтителен. Теоретический анализ показывает, что наибольшей эффективностью с точки зрения энергетики обладает либо транспорт сплошным потоком, либо транспорт с низкой концентрацией. Следует однако иметь в виду, что при использовании пневмотранспорта в технологических установках необходимо, чтобы эта система наилучшим образом обеспечивала протекание производственного процесса.

До сих пор речь шла о вертикальном пневмотранспорте, который чаще всего применяется в технологических установках химической и нефтехимической промышленности.

В технике, помимо вертикального, применяется также горизонтальный пневмотранспорт.

Процесс пневмотранспорта может быть представлен на диаграмме зависимости перепада давления от скорости газового потока.

На рисунке 1 изображена фазовая диаграмма для систем с восходящим потоком газа. Линия ОАВБ характеризует твердую фазу, a OEG— газовую. Линейный масштаб диаграммы ограничен штрихпунктирной пинией. В остальной части масштаб логарифмический (начиная от точки А и Е). Линия ОАВ соответствует фильтрации газа через неподвижный слой, движение частиц отсутствует. Точка В характеризует достижение критической скорости псевдоожижения, линия BD — соответствует псевдоожиженному слою. Точка D отвечает началу поршневого режима, который наступает при увеличении скорости газа в псевдоожиженном слое и характеризуется резкими колебаниями уровня и давления.

С точки H наступает режим псевдоожижения с выносом частиц из слоя. Точка F на линии OEG характеризует скорость газа, при которой из слоя выносятся самые тяжелые частицы.

Кривые KLM и NPR соответствуют режимам пневмотранспорта с различной нагрузкой на площадь поперечного сечения трубы. Точки К и N соответствуют предельным концентрациям материала при определенных нагрузках площади поперечного сечения подъемника. При более высокой концентрации наступает завал и транспорт прекращается