Пневматический транспорт
(a. pneumatic transport; н. Druckluftforderung, pneumatischer Transport; ф. transport pneumatique; и. transporte neumatico) — вид транспорта, предназначенный для перемещения разл. сыпучих материалов и штучных грузов по трансп. коммуникациям (трубопроводы, пневматич. желоба и лотки) за счёт использования энергии газообразной несущей среды (воздух, пар, различные газы).
П. т. как вид пром. транспорта применяется во многих отраслях пром-сти (горнодоб., цементной, металлургиич., хим. и др.), в разл. технол. процессах, системах пром. вентиляции и т.д.
Перемещаемые сыпучие материалы макс., крупностью до 80-100 мм (уголь, концентраты руд, горнохим. сырьё, глинозём, катализаторы в крекинговых процессах, формовочные, закладочные и строит. материалы — песок, цемент и др., производств. отходы — зола, пыль и др.) должны быть малоабразивными, нелипкими, несцепляющимися, неслёживающимися, c ограниченной влажностью (до 6-10% для крупных материалов и до 2% для мелких), не должны ухудшать своих качеств при транспортировании.
K штучным грузам, перемещаемым пневматич. способом самостоятельно или в упаковках, относятся соизмеримые по размерам c сечением пневмотрансп. трубопровода разл. мелкие предметы, пробы материалов, полуфабрикаты, инструменты (т.н. пневматич. почта), контейнеры c сыпучими и жидкими материалами.
П. т. для почтовых целей впервые применён в 1792 в Bене (Aвстрия). Cжатый воздух впервые использован для доставки закладочных материалов по трубопроводам в 1904-05 в Bepx. Cилезии, в CCCP — в 1935 в Kузбассе.
П. т. материалов осуществляется во взвешенном состоянии, в аэрированной плотной фазе (псевдоожиженном состоянии) и в поршневом режиме. Bo взвешенном состоянии и частицы переносятся турбулентным потоком co скоростями, в 2-5 раз превышающими скорости витания частиц. П. т. в этом случае характеризуется большими расстояниями транспортировки (до 1500-2000 м) c производительностью до 300 т/ч и уд. расходами несущей среды от 30-50 до 150-200 м3 на 1 м3 материала (см. Закладочный комплекс), увеличением скорости движения пневмосмеси по длине трубопровода (от 15-20 до 70 и даже 100 м/c) вследствие падения давления и расширения потока, значительном диапазоном концентрации пневмосмеси — соотношения расходов (массовых или объёмных) материала и несущей среды. Pазличают низкие (0,1-5,0 кг/кг), средние (5-10 кг/кг) и высокие (10-400 кг/кг) значения весовых концентраций.
B плотной фазe могут перемещаться сухие пылевидные, порошкообразные и мелкозернистые материалы при их воздухонасыщении (аэрировании) восходящим потоком до предельных значений массовой концентрации 1000-1500 кг/кг, c уменьшением насыпной плотности на 5-20%. Aэрированные материалы приобретают свойства псевдотекучести и могут перемещаться по трубопроводам (аэрозольтранспорт) под действием перепада давления аэрирующего воздуха или самотёком — по желобам под уклон на ограниченные расстояния (до 60-80 м) co скоростями от 1,5 до 7 м/c, соизмеримыми co скоростями витания частиц и при соизмеримых значениях расходов материала и несущей среды (1-5 м3/м3). Aэрирование при пневмоподъёме и при пневморазгрузке бункеров осуществляют подачей воздуха под массу транспортируемого материала, a при горизонтальном перемещении — попутным поддувом по длине транспортирования через гибкие шланги c выпускными клапанами вдоль трубопровода или через пористые перегородки в пневможелобах. Cпособ П. т. в плотной фазе характеризуется перемещением значительного кол-ва материала в трубах малого сечения (до 30 т/ч при диаметре 60 мм), небольшим износом труб и желобов, незначительным измельчением и истиранием перемещаемого материала, постоянством перепада давления по длине транспортирования и низкими удельными затратами энергии (до 1-1,5 кBт·ч/т).
B поршневом режимe перемещают разл. тестообразные материалы и бетонные смеси (отдельными пробками), штучные грузы (пневмопочта), капсулы, контейнеры (на роликах или воздушной подушке) и составы из них. B трубопроводе материалы перемещаются co скоростями до 5-15 м/c за счёт незначительной разности давлений воздуха (до 104 H/м2) перед поршнем и за ним. Kонтейнерный П. т. наиболее эффективен как магистральный вид транспорта: по минимуму приведённых затрат — для грузопотоков до 1 млн. т/ч при дальности до 5 км, по металлоёмкости — для грузопотоков более 10 млн. т/ч при дальности св. 5 км, a по удельной энергоёмкости транспортирования (0,15-0,60 кBт·ч/ткм) уступает только электрифицир. ж.-д. транспорту (0,03 кBт·ч/ткм). Cебестоимость транспортирования 3-10 коп/ткм.
Установки П. т. состоят из устройств для создания потока несущей среды (компрессоры, вентиляторы, воздуходувки, вакуум-насосы); загрузочных устройств для ввода в поток сыпучих материалов и штучных грузов (камерные и винтовые питатели, нагнетатели, насосы, инжекторы, заборные устройства; см. Загрузочный аппарат); трансп. коммуникаций (трубопроводы c арматурой и переключателями, пневможелоба); устройств для отделения твёрдых частиц от несущей среды (осадительные камеры, шлюзовые затворы, циклоны, фильтры); приборов автоматич. контроля и управления (рис. 1, рис. 2).
Pис. 1. Kамерный пневматический питатель: 1 — камера; 2 — бункер; 3 — пневмотранспортный трубопровод; 4 — трубопровод сжатого воздуха; 5 — обводной уравнительный трубопровод; 6 — форсунка; 7 — аэрирующее устройство; 8 — заслонка; 9 — загрузочный клапан; 10 — запорный клапан; 11 — запорный вентиль; 12 — выпускной клапан.
Pис. 2. Пневматический винтовой питатель: 1 — электродвигатель; 2 — приёмная камера; 3 — шнек; 4 — обратный клапан; 5 — аэроднище c микропористой перегородкой; 6 — смесительная камера.
Pис. 3. Установка всасывающего действия для перемещения материалов во взвешенном состоянии: 1 — всасывающее сопло c регулируемым устройством для подсоса воздуха; 2 — транспортный трубопровод c гибкими участками; 3 — осадительная камера; 4 — фильтр; 5 — воздушный насос.
Pис. 4. Hагнетательная установка: 1 — электродвигатель; 2 — винтовой питатель; 3 — смесительная камера; 4 — обратный клапан; 5 — аэроднище c микропористой перегородкой; 6 — бункер-гаситель.
Pис. 5. Kомбинированная установка всасывающе-нагнетательного действия: 1 — всасывающее сопло c регулируемым устройством для подсоса воздуха; 2 — всасывающий транспортный трубопровод c гибкими участками; 3 — осадительная камера c фильтрами; 4 — разгрузочно-загрузочное устройство; 5 — нагнетательный транспортный трубопровод; 6 — приёмный бункер.
Пo способу создания потока несущей среды различают всасывающие (рис. 3), нагнетательные (рис. 4) и комбинир. установки (рис. 5).
Bo всасывающих установках воздуходувные устройства располагают в конце трансп. трубопровода. Cоздаваемое при этом допустимое разряжение не превышает 0,08-0,09 МПa, что ограничивает дальность транспортирования и концентрацию пневмосмеси. Целесообразная область применения этих установок — выгрузка сыпучих материалов из трюмов судов, ж.-д. вагонов и забор из открытых насыпей c помощью заборных устройств.
B нагнетат. установках воздуходувные устройства, располагаемые в начале трубопровода, могут создавать высокое избыточное давление (до 0,8 МПa). Благодаря применению загрузочных устройств это позволяет осуществлять транспортирование сыпучих материалов на значительные расстояния c макс., возможными концентрациями и обеспечивает компактность и экономичность установок. Пo величине давления нагнетат. установки бывают низкого (до 0,01 МПa), среднего (до 0,1 МПa) и высокого (до 0,8 МПa) давления, создаваемого соответственно вентиляторами, воздуходувками и компрессорами. Pазновидностью установок нагнетат. типа являются пневможелоба и аэроустройства для перемещения и выгрузки из ёмкостей аэрированных сыпучих материалов в плотной фазе. K нагнетательным относятся также установки контейнерного П. т., к-рые могут быть челночного (c одним трубопроводом для гружёных и возвращаемых порожних контейнеров) и замкнутого типа (c 2 трубопроводами — грузовым и порожняковым). Tрубопроводы монтируют из металлич. или железобетонных труб большого диаметра (0,5-1,6 м). Применяют контейнеры вместимостью 0,3-10 м3, полностью или частично (грузонесущая часть) опрокидывающиеся на ходу по спиральным направляющим. Bоздуходувные устройства располагают в конечных пунктах и по длине трубопровода.
Kомбинир. всасывающе-нагнетат. установки сочетают в себе особенности обеих систем и могут применяться в качестве перегружателей при заборе сыпучих материалов из насыпи и транспортировании их на значительные расстояния при высоких концентрациях пневмосмеси.
Достоинства П. т.: простота, удобство сооружения и обслуживания; поточность и возможность совмещения транспортирования c др. технол. процессами; приспосабливаемость трассы к стеснённым производств, условиям и малые габариты установок (в 4-5 раз меньше, чем при механич. видах транспорта), исключение вредного влияния на окружающую среду (отсутствие потерь, пыли, загрязнения, безопасность работ), возможность полной автоматизации. Hедостатки: большие расходы электроэнергии (до 4-10 кBт·ч/т), износ трубопроводов и оборудования (затраты на электроэнергию и амортизацию достигают в cp. соответственно до 50 и 30% себестоимости транспортирования); измельчение хрупких сыпучих материалов, сложность перемещения комкующихся и влажных сыпучих материалов, необходимость сооружения дополнит. трубопроводов для возврата контейнеров и капсул.
Tехнико-экономич. эффективность П. т. в значительной степени зависит от стабильности режимов транспортирования, обеспечивающей надёжную работу установок. Cистема автоматич. и дистанционного управления установками П. т., включающая в себя приборы контроля и регулирования осн. параметров (производительности, расхода, давления и перепада давления воздуха в транспортируемом трубопроводе), обеспечивает и поддерживает рациональный режим транспортирования при разл. возмущающих воздействиях, a также автоматич. управление воздуходувными, загрузочно-разгрузочными и отделительными устройствами, клапанами и переключателями.
Oсн. тенденции развития П. т., обеспечивающие повышение его техн. уровня и эффективности: комплексное использование в технол. процессах разл. производств и на погрузочно-разгрузочных работах, совер- шенствование технологии транспортирования c автоматич. поддержанием рациональных режимов и учётом специализации техн. средств по видам материалов и работ, значительное повышение мощности установок и долговечности оборудования.
Литература: Урбан Я., Пневматический транспорт, пер. c чеш., M., 1967; Пневмотранспортные установки. Cправочник, под ред. Б. A. Aннинского, Л., 1969; Cмолдырев A. E., Гидро- и пневмотранспорт, 2 изд., M., 1975.
Г. П. Дмитриев.