Truyền tải bằng khí nén pha dày đặc: Vận tốc thấp, áp suất cao, ít hao mòn

Một nhà máy thực phẩm thất thoát gần 4% mỗi mẻ do bụi và hạt vỡ trong quá trình chuyển từ máy trộn sang dây chuyền đóng gói. Vấn đề không phải ở bước trộn; đó là một đường truyền pha loãng chạy với tốc độ 22 m/s, cho phép mọi hạt chạm vào thành ống và mọi khúc cua. Sau khi chuyển sang vận chuyển bằng khí nén theo pha dày đặc, tổn thất sản phẩm giảm xuống dưới 0,5% và tuổi thọ của đường ống kéo dài từ khoảng một năm lên hơn bốn năm. Kết quả đó là điển hình đối với các vật liệu có tính mài mòn, dễ vỡ hoặc dễ bị phân tách: pha đậm đặc di chuyển cùng khối chất rắn với một phần vận tốc, do đó các hạt trượt qua dây chuyền trong các khối sên được đóng gói thay vì va chạm với các phụ kiện ở tốc độ cao.

Truyền tải khí nén pha dày đặc là gì?

Vận chuyển khí nén pha dày đặc là phương pháp vận tốc thấp, áp suất cao để di chuyển bột và hạt số lượng lớn. Vật liệu không bị lơ lửng trong luồng không khí. Thay vào đó, máy nén hoặc máy thổi cung cấp không khí ở áp suất khoảng 2 đến 8 bar (30 đến 100 PSIG), đẩy một cột sản phẩm đã được đóng gói qua đường ống. Vật liệu di chuyển dưới dạng các đụn cát dọc theo đáy ống hoặc dưới dạng các thanh trượt hoàn chỉnh được ngăn cách bởi các túi khí.

Mật độ vận chuyển trong dây chuyền thường bằng khoảng 50% mật độ khối của vật liệu ở trạng thái nghỉ, đó là lý do tại sao phương pháp này được gọi là "dày đặc". Vận tốc sản phẩm thường nằm trong khoảng từ 1 đến 8 m/s, so với 15 đến 35 m/s khi vận chuyển pha loãng. Sự kết hợp giữa áp suất cao và vận tốc thấp này là yếu tố bảo vệ cả sản phẩm và đường ống.

Pha đậm đặc so với Pha loãng: Điều gì thực sự thay đổi

Cách đơn giản nhất để so sánh hai phương pháp là xem sản phẩm chuyển động như thế nào. Trong pha loãng, vật liệu lơ lửng hoàn toàn và theo dòng không khí, do đó các hạt riêng lẻ di chuyển nhanh chóng và va chạm với thành ống. Trong pha đậm đặc, vật chất bị đẩy về phía trước dưới dạng các nút chuyển động chậm và phần lớn năng lượng của không khí được chuyển thành áp suất thay vì vận tốc.

Chi phí nén khí cao hơn là lý do chính khiến pha đậm đặc không được lắp đặt ở mọi nơi. Khoản tiết kiệm này đến từ việc giảm mài mòn, ít hư hỏng sản phẩm hơn và giảm thiểu việc bảo trì các bộ phận uốn cong, bộ chuyển hướng và van quay.

Hệ thống pha dày đặc hoạt động như thế nào

Một hệ thống pha đậm đặc có ba yếu tố cốt lõi: bình áp lực hoặc bình thổi cung cấp vật liệu vào đường ống, nguồn cung cấp khí nén và các điểm phun khí dọc theo đường ống. Chu kỳ hoạt động rất đơn giản:

1. Bể thổi được làm đầy trong khi thông hơi ra khí quyển.
2. Van đầu vào đóng lại và khí nén tạo áp suất cho bình.
3. Khi áp suất của bình vượt qua lực cản của đường ống, vật liệu sẽ bị đẩy ra khỏi bể vào đường dây.
4. Các điểm phun khí dọc theo đường ống sẽ giải phóng không khí theo từng khoảng thời gian, giữ cho cột vật liệu chuyển động như các nút chặn và ngăn không cho cột vật liệu bị đóng cứng.

Một điểm vẫn còn gây nhầm lẫn là sự khác biệt giữa bình thổi và vận hành pha đậm đặc thực sự. Chỉ sử dụng bình thổi không đảm bảo hoạt động pha đậm đặc. Nếu tốc độ không khí đủ cao để lơ lửng vật liệu, hệ thống sẽ hoạt động ở pha loãng ngay cả khi nó được cung cấp bởi bình chịu áp lực. Yếu tố quyết định là vận tốc chứ không phải loại trung chuyển.

Vật liệu nào có lợi nhất

Pha đậm đặc không phải là lựa chọn phù hợp cho mọi sản phẩm. Nó kiếm được chi phí vận hành từ những vật liệu có thể bị hư hỏng hoặc có thể làm hỏng dây chuyền. Bốn loại đặc biệt phù hợp:

• Sản phẩm mài mòn chẳng hạn như alumina, cát silic, và nhiều loại chất trung gian hóa học . Vận tốc thấp có nghĩa là đường ống ít bị xói mòn hơn, đặc biệt là ở các khúc cua.
• Sản phẩm dễ vỡ và dễ vỡ bao gồm cả hạt dược phẩm , cà phê hòa tan và các hạt tráng. Hành động đẩy nhẹ nhàng duy trì kích thước hạt và giảm bụi.
• Lô hỗn hợp có xu hướng phân tách khi không khí thổi qua chúng. Pha đậm đặc giảm thiểu việc phân loại hạt điển hình của dòng tốc độ cao.
• Vật liệu mềm và có thể nén chẳng hạn như nhiều loại bột thực phẩm và hạt polymer, bị biến dạng hoặc bị nhòe khi va chạm trong pha loãng.

Bột mịn, có độ kết dính cao là ngoại lệ chính. Chúng có thể tạo thành những vòm ổn định thay vì những con sên sạch sẽ. Vì lý do này, việc thử vận ​​chuyển với sản phẩm thực tế không phải là tùy chọn; đó là cách đáng tin cậy duy nhất để xác nhận rằng pha đậm đặc sẽ hoạt động và định cỡ đường dây một cách chính xác.

Phù hợp với phương pháp truyền tải phù hợp với dây chuyền của bạn

Trước khi cam kết sử dụng hệ thống pha đậm đặc hoàn chỉnh, các kỹ sư nhà máy nên cân nhắc khoảng cách di chuyển và hoạt động của sản phẩm so với thiết bị đơn giản hơn. Đối với khoảng cách vận chuyển ngắn, băng tải chân không cung cấp giải pháp thay thế bằng khí nén với chi phí thấp và được sử dụng rộng rãi để di chuyển bột từ bao tải, thùng chứa hoặc thiết bị xử lý nhỏ mà không thoát bụi.

Vận chuyển chân không thường được giới hạn ở khoảng cách dưới 30 mét, nhưng trong phạm vi đó, nó tránh được chi phí vốn cho bình chịu áp và trạm máy nén, đồng thời dễ dàng vệ sinh giữa các lần thay đổi sản phẩm.

Về mặt cơ học, băng tải trục vít cung cấp một phương pháp khép kín, đáng tin cậy để nạp nguyên liệu với tốc độ được kiểm soát vào máy xay, máy tạo hạt hoặc máy đóng gói. Băng tải trục vít thường được sử dụng để vận chuyển theo chiều ngang hoặc nghiêng trong thời gian ngắn trong đó sản phẩm chảy tự do và có bố cục cố định.

Băng tải trục vít dạng hạt thực phẩm LS để vận chuyển nguyên liệu khoảng cách ngắn Băng tải trục vít bằng thép không gỉ này phù hợp để cấp liệu có kiểm soát các loại bột và hạt khô chảy tự do trên các tuyến đường ngang hoặc nghiêng ngắn, bổ sung cho các hệ thống pha đậm đặc dài hơn trong các nhà máy thực phẩm, hóa chất và dược phẩm. Xem sản phẩm →

Đối với thời gian dài, thông lượng cao hoặc các sản phẩm không thể chịu đựng được việc xử lý cơ học, pha đậm đặc vẫn là lựa chọn ưu tiên. Nhiều nhà máy thực phẩm, hóa chất và dược phẩm vận hành kết hợp: vận chuyển chân không hoặc trục vít cho các đoạn ngắn, pha dày đặc cho đường dây chính giữa các tòa nhà hoặc silo.

Những cân nhắc chính trước khi bạn mua

Khi bạn chỉ định một hệ thống pha dày đặc, cuộc thảo luận với nhà cung cấp phải giải quyết ít nhất bốn điểm trước khi báo giá bất kỳ thiết bị nào.

• Cung cấp không khí. Pha đậm đặc cần nguồn không khí có áp suất cao hơn pha loãng. Quyết định xem nên chạy máy nén chuyên dụng hay khai thác không khí trong nhà máy. Nguồn cung cấp chuyên dụng thường đáng tin cậy hơn vì áp suất không khí của nhà máy dao động khi các thiết bị khác khởi động và dừng.
• Bố cục dòng. Mỗi khúc cua đều tạo thêm lực cản và tạo cho sên một nơi để dừng lại. Giữ các chỗ uốn cong ở mức tối thiểu, sử dụng các khuỷu tay bán kính dài và đối với các sản phẩm mài mòn, hãy lắp các mặt sau có thể thay thế được hoặc các chỗ uốn có lót gốm.
• Thử nghiệm vật liệu. Không bao giờ định cỡ một đường pha dày đặc chỉ từ mật độ khối. Sự phân bố kích thước hạt, độ ẩm, độ kết dính và độ bở đều ảnh hưởng đến sự hình thành nút chai. Thử nghiệm có kiểm soát trên sản phẩm thực tế là cách đáng tin cậy duy nhất để thiết lập đường kính đường ống, lưu lượng không khí và áp suất.
• Chất lượng thành phần. Van xả bình thổi, phụ kiện phun khí và chỗ uốn đường ống bị hỏng sớm nhất trong quá trình mài mòn. Chỉ định các bộ phận được xếp hạng theo áp suất vận hành và được thiết kế để thay thế nhanh chóng.

Chi phí vận hành cũng cần được đánh giá một cách trung thực. Hệ thống pha đậm đặc thường yêu cầu máy nén lớn hơn và nhiều năng lượng trên mỗi tấn được truyền tải hơn so với pha loãng. Việc hoàn vốn đến từ việc mất sản phẩm ít hơn, bảo trì thấp hơn và ít tắc nghẽn đường dây hơn. Các nhà máy sản xuất các sản phẩm mài mòn hoặc dễ vỡ thường thu hồi khoản chênh lệch trong chu kỳ sản xuất đầy đủ đầu tiên.

Câu hỏi quyết định rất đơn giản: sản phẩm của bạn sẽ làm gì khi nó di chuyển với tốc độ 25 m/s? Nếu câu trả lời là vỡ, bụi, phân tầng hoặc mài mòn đường ống nhanh chóng thì việc vận chuyển bằng khí nén theo pha dày đặc đáng để đầu tư vào máy nén cao hơn. Nếu sản phẩm chắc chắn, chảy tự do và khoảng cách ngắn thì hệ thống chân không hoặc vít đơn giản hơn sẽ phù hợp. Trong mọi trường hợp, vận tốc, áp suất và đặc tính vật liệu được đo trong quá trình thử nghiệm với sản phẩm của chính bạn sẽ quyết định thông số kỹ thuật cuối cùng.