Проектирование цементных заводов (стр. 44 )

8.12.2. Транспортные трубопроводы, отводы (колена) и переключатели

В системах пневмотранспорта на цементных заводах транс­портные трубопроводы монтируются из горячекатаных сталь­ных труб по ГОСТ 8732—78 внутренним диаметром от 100 до 400 мм, имеющих толщину стенки от 5 до 13 мм. Проектиро­вание трассы материалопровода начинается с уточнения распо­ложения точек приема и выдачи материала. Необходимо про­кладывать ее по кратчайшему расстоянию. Желательно укладывать трубы возле стен и колонн, чтобы не мешать пе­редвижению людей и транспорта. Необходимо избегать ненуж­ных искривлений трассы и укладки труб в труднодоступных местах. Если установка монтируется для подачи материала как

по горизонтали, так и по вертикали, желательно вертикальный участок расположить как можно ближе к питателю или вести непосредственно от него, а затем уже прокладывать трубы по горизонтали или же под углом 10—15 ° в сторону выдачи ма­териала. Если нельзя использовать стены зданий и колонны для закрепления труб, то применяют специальные опоры: ж/бетон­ные или металлические, расстояние между которыми обычно принимают порядка 10 м, а высоту их — не менее 6 м. Трубы соединяются между собой с помощью сварки, фланцевые соеди­нения обычно не применяются.

В связи с повышенным износом стенок труб в местах искрив­лений трассы применяются износостойкие отводы (колена), обыч­но из каменного литья.

8.12.3. Воздуходувные машины

Для ПТУ нагнетательного действия используются турбовоз­духодувки и турбокомпрессоры.

Выпускается несколько типоразмеров турбовоздуходувок про­изводительностью от 2500 до 36000 н. м3/ч с рабочим давлением от 0,006 до 0,1 МПа.

Положительные качества этих машин — высокая надежность и малый расход эл/энергии.

Турбокомпрессоры выпускаются производительностью 100, 250 и 500 н. м3/мин с повышенным рабочим давлением до 0.9 МПа, а также низконапорные — производительностью 200 н. м /мин с рабочим давлением до 0,2 МПа. Последние являются экономич­ными машинами, потребляющими в 2 раза меньше эл/энергии. Для систем пневмотранспорта с пневмовинтовыми насосами тре­буются турбокомпрессоры с избыточным давлением 0,4—0,5 МПа, а с пневмокамерными насосами — 0,5—0,6 МПа.

8.12.4. Предварительный выбор типа установки и загрузочного устройства (питателя)

Тип установки (нагнетательного или всасывающего действия) и типоразмер питателя определяют заранее в зависимости от конкретных условий предприятия, часовой производительности, дальности и высоты подачи, условий приема и отпуска матери­ала.

Как правило, пневмотранспорт цементных материалов (цемен­та, сырьевой муки, технологической пыли, золы ТЭС и других сухих порошкообразных материалов) осуществляется установка­ми нагнетательного действия. Установки всасывающего действия имеют небольшую производительность и их применяют там, где по условиям производства необходимо обеспечить забор материала из ряда точек и подавать его на расстояние не более 100 м. Установки нагнетательного действия работают при перепаде дав­ления до 0,5 МПа и перемещают материал на расстояние до 1,5 км. После определения рационального по заданным парамет­рам типа установки выбирается загрузочное устройство (пита­тель) с учетом производительности, дальности и высоты подачи материала, характера расположения трассы, а также конкретных условий предприятия.

Пневмовинтовые насосы согласно паспортным данным (табли­ца 8.49) имеют дальность подачи до 430 м, в том числе по вертикали 35 м. Однако в некоторых случаях они работают при дальности транспортирования до 600-=-800 м, что значительно превышает паспортные данные.

Пневмокамерные насосы (таблица 8.50) применяются при дальности подачи от 300 до 1500 м, т. к. они могут работать на повышенных перепадах давления — до 0,5—0,6 МПа. При выборе камерных насосов следует принимать во внимание как их поло­жительные, так и отрицательные качества. В тех случаях, когда транспортирование материала должно осуществляться в основном по вертикали, применяются пневмокамерные подъемники непре­рывного действия (таблица 8.51), работающие на сравнительно малых перепадах давления до 0,08 МПа с турбовоздуходувками. Достоинство их — высокая надежность.

Гравитационно-пневматические устройства конструкции «Гип-роцемента» (таблица 8.52) рационально применять во всех слу­чаях, где имеется возможность создать гидростатический подпор материала, т. е. там, где имеется достаточная строительная вы­сота (не менее 4—5 м) для сооружения шахты и где требуется сравнительно небольшая дальность транспортирования — до 200 м.

8.12.5. Расчет основных параметров установки

1. Часовая производительность установки определяется в за­висимости от того, выполняет ли установка законченную транс­портную операцию или входит в общую технологическую линию и ее производительность зависит от других машин.

В первом случае среднесуточная или среднесменная произво­дительность цеха известна, и заданную часовую производитель­ность установки можно определить по формуле

(8.168)

где Qc — среднесуточная (среднесменная) потребность цеха, т/сутки (т/смену); К3 — коэффициент запаса, учитывающий особенности технологического процесса в течение суток (смены), ко­торый принимают в зависимости от конкретных условий в ши­роких пределах: К3 = 1,1 Ч-1,5. Меньшие значения К3 принимают в тех случаях, когда материал поступает к установке из бункеров или силосов с регулируемым питанием; Крез — коэффициент ре­зерва, учитывающий перспективу производительности. Обычно этот коэффициент принимают в пределах: Крез = 1,1-т-1,2. К вы­бору коэффициентов К3 и Крез. следует подходить осторожно во избежание неоправданного завышения производительности; t — время работы установки в сутки (смену), ч.

Это время выбирают, исходя из условий работы предприятия. При 3-сменной работе предприятия выгодно, чтобы оно было по возможности продолжительнее, чтобы не завышать часовую про­изводительность установки. В других случаях, в особенности при наличии приемных емкостей достаточно больших объемов, вы­годнее принимать меньшее число часов работы установки, но с производительностью большей, чем средняя часовая потребность цеха. От этого зависит значение коэффициента К3.

Для большинства практических случаев заданную часовую производительность установки, выполняющей самостоятельную транспортную операцию, принимают равной

(8.169)

Заданную часовую производительность установки, работаю­щей в технологической линии с питанием от другой машины, определяют по максимально возможной производительности Qmax этой машины с учетом гарантийного запаса в пределах

(8.170)

В некоторых случаях, чтобы не завышать производительность транспортной установки, между питающим агрегатом и проекти­руемой установкой предусматривают промежуточную емкость, объем которой зависит в основном от величины и частоты ко­лебания производительности питающего агрегата. Однако, не­смотря на это, заданную производительность и в этом случае следует брать на 10—20% больше максимальной производитель­ности питающей машины. Примером может служить установка, работающая в технологической линии помольного агрегата на цементном заводе.

После уточнения заданной производительности установки оп­ределяют ее расчетную часовую производительность в зависимо­сти от выбранного типа питателя:

а) для пневмовинтовых насосов, пневмокамерных" подъемников и гравитационно-пневматических устройств конструкции «Гипроцемента», осуществляющих непрерывный ввод материала в тру­бопровод, расчетную производительность принимают равной или на 10% больше заданной, т. е.

(8.171)

б) для пневмокамерных насосов, работающих циклично, при­нимают следующую расчетную производительность,

Для однокамерных насосов — QM. p. = (1,54-2,0) • qm. s. Для двухкамерных насосов — QM. p. = (1.2ч-1,3)-QM.3., т/ч.

2. Приведенная длина транспортирования ЬПр определяется по пространственной схеме установки, которую предварительно следует выполнить, по следующей формуле:

(8.172)

где 21ГВН — сумма геометрических длин прямых: горизонтальных, вертикальных и наклонных, м; 21ЭК — сумма эквивалентных длин прямых участков для отводов (колен), м; 21ЭП — сумма эквива­лентных длин прямых участков для переключателей, м;

Эквивалентную длину для колен под углом 90 °, расположен­ных в горизонтальной плоскости, и отношении радиуса закруг­ления к диаметру R/dTp^3 следует принимать равной 5 м пря­мого участка трубы. Для колен под углом 90 ° и R/dTp^3 в вертикальной плоскости — равной 8 м прямого участка. Эквива­лентную длину для двухходового переключателя следует прини­мать равной 8 м прямого участка согласно рекомендациям ВНИИПТМаша.

3. При проектировании ПТУ следует учитывать основные фи­зико-механические свойства транспортируемых материалов: гра­нулометрический и фракционный состав, влажность, плотность и объемную массу, коэффициент внутреннего трения, угол естест­венного откоса, сыпучесть, способность к аэрированию, абразив-ность и др.

Гранулометрический состав и эквивалентный (средневзвешен­ный) диаметр частиц, плотность и объемная масса материала оказывают определяющее влияние на потребные (оптимальные) скорости воздуха и концентрацию материально-воздушной смеси.

Гранулометрический состав, эквивалентный диаметр частиц, коэффициент внутреннего и внешнего трения, абразивность вли­яют на потери давления в материалопроводе. Абразивность ма­териала, связанная с прочностью, формой и размером частиц, значительное влияние оказывает на износ стенок материалопро-вода. Поэтому перед проектированием и расчетом ПТУ необхо­димо заранее определить основные физико-механические свойства транспортируемых материалов по известным в технике мето­дикам.

4. Потребную (оптимальную) скорость воздуха VK на выходе из материалопровода определяют по формуле:

(8.173)

где а — опытный коэффициент, принимаемый для порошкообраз­ных материалов (цемента, сырьевой муки, технологической пыли, золы ТЭС и др.) равным а = 0,8; q — плотность материала, т/м3; d3 — эквивалентный (средневзвешенный) диаметр частиц матери­ала, мкм, который определяется по формуле:

(8.174)

где do; di; d2; ...dn _ i; dn — граничные значения размеров фрак­ций; ei; аг; ...an — весовая доля фракции в %.

Для определения VK можно пользоваться графической зави­симостью VK = f (Lnp) на рис. 8.9.

5. Оптимальную концентрацию материально-воздушной смеси }х для пневмокамерных и пневмовинтовых насосов при транспорти­ровании цемента, сырьевой муки, золы ТЭС и др. определяют по графическим зависимостям ц, = f (Lnp, тип питателя) на рис. 8.9., а для гравитационно-пневматических устройств конструкции «Гип-роцемента» по зависимостям ц = f (Lnp) на рис. 8.10.

6. Потребный расход сжатого воздуха QB определяют по фор­муле

(8.175)

где QM-p.— расчетная производительность в т/ч; qb — 1,2 кг/м3 — плотность атмосферного воздуха при нормальных условиях.

7. Внутренний диаметр материалопровода dTp определяют по формуле:

(8.176)

где QB — в нм3/мин, VK — в м/с.

По ГОСТ 8732—78 выбирают трубы с внутренним диаметром, равным или большим ближайшим к рассчитанному.

После этого уточняют расход сжатого воздуха при той же скорости по формуле:

(8.177)

и фактическую концентрацию смеси по формуле:

(8.178)

При больших дальностях подачи (Ьпр^ЗОО м) для всех по­рошкообразных цементных материалов целесообразно принимать ступенчатый материалопровод, т. е. переменного диаметра, при­чем начальный участок, где имеют место наименьшие скорости, следует брать меньшего диаметра, чем рассчитанный по формуле 8.176., а конечный участок с большими скоростями воздуха — увеличенного диаметра, чем дает расчет по формуле.8.176.

Ступенчатый трубопровод выбирается из следующего условия: эквивалентный его диаметр должен быть равен или несколько больше рассчитанного, т. е.

(8.179)

где di — внутренний диаметр трубопровода нг начальном участ­ке, принимаемый из условия, чтобы площадь его поперечного сечения была бы примерно на 20 % меньше площади попереч­ного сечения трубопровода с расчетным диаметром, т. е.

(8.180)

Обычно по ГОСТ 8732—78 принимают ближайший меньший по сортаменту труб; cb — внутренний диаметр среднего участка трубопровода, который принимается равным расчетному; ds — внутренний диаметр конечного участка трубопровода, принима­емый из следующего условия: площадь поперечного сечения его должна быть больше на 20—30%, чем площадь поперечного се­чения трубопровода с расчетным диаметром, т. е.

(8.181)

Обычно по ГОСТ 8732—78 принимают ближайший больший к расчетному диаметр трубы.

Длину начального участка ЬПр выбирают из такого расчета, чтобы она составляла не более 20 % от общей длины Lnp:

(8.182)

Длину среднего участка обычно принимают равной:

(8.183)

Конечный участок, таким образом, будет длиной

(8.184)

Более трех участков практически принимать не следует даже при большой общей длине 1000—1500 м, т. к. это усложнит замену труб при их износе и др.

Ступенчатый материалопровод позволяет повысить скорость смеси в начальном участке, что сводит до минимума случаи забивки труб материалом, а на конечном участке за счет сни­жения скорости уменьшает износ, который обычно имеет место при материалопроводе постоянного по всей длине диаметра. Эти важные стороны свидетельствуют о целесообразности применения ступенчатых трубопроводов, в особенности при значительных (>300 м) дальностях транспортирования. Материалопровод пере­менного диаметра целесообразно применять даже при дальностях транспортирования Lnp^200 м в случае перемещения абразив­ных материалов, например, золы ТЭС, глинозема, белитовых крупнодисперсных порошков и др.

8. Потери давления АРТр в материалопроводе определяются по формуле:

(8.185)

где (8.186)

— опытный приведенный аэродинамический коэффициент сопро­тивления трубопровода при перемещении материально-воздуш­ной смеси.

Для большинства цементных материалов (цемента, сырьевой муки, технологической пыли, золы ТЭС и др.) опытный коэффи­циент А = 250. Для сильно абразивных материалов (глинозема, апатитового концентрата и др.), а также для крупнодисперсных материалов (белитовых порошков и пр.) коэффициент А = 300;

(8.187)

Я, к— коэффициент трения «нормального» воздуха о стенки трубы. Эта формула принята для труб с шероховатой поверхностью, что обычно имеет место при пневмотранспорте, в особенности в начальный период эксплуатации:

- число Рейнольдса; (8.188)

м2/с — коэффициент кинематической вязкости «нормального» воздуха; qk = 1,2 кг/м3 — плотность «нормального воздуха»; VK — скорость воздуха на выходе из материалопровода, м/с; ЬПр — приведенная дальность транспортирования, м; g = 9,81 м/с — ускорение силы тяжести; dTp — внутренний диаметр материало­провода (расчетный или эквивалентный при ступенчатом трубоп­роводе), м; qb = 1,8 кг/м3 — средняя плотность сжатого воздуха на участке подъема. Она принята такой, потому что для боль­шинства практических случаев участок подъема обычно находит­ся в конце трассы; ц — концентрация материально-воздушной кг материала, смеси, п — высота подъема материала, м. кг воздуха

9. Потребляемую мощность привода пневмовинтовых насосов находят по формуле:

(8.189)

где а — опытный коэффициент, зависящий от вида транспорти­руемого материала; для цемента, сырьевой муки и пр. а = 0,7; рс. к.— избыточное давление внутри смесительной камеры насоса, кгс/см2; п — частота вращения шнека, об/мин; Вшн.— диаметр напорного шнека, м.

10. Расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха оп­ределяют по следующей формуле:

(8.190)

где Р0 — атмосферное давление воздуха, атм; Рк — рабочее дав­ление компрессора, которое принимается следующим:

(8.191)

АРТр — потери давления в материалопроводе, определенные по формуле (8.185); АРС — потери давления в воздухопроводе от компрессора до питателя. Обычно принимают АРС = 0,3— 0,5 кгс/см ; т] — общий КПД компрессора, принимаемый в пре­делах 0,55—0,70; QK = 1,1-Qu — производительность компрессора или потребный расход сжатого воздуха с учетом потерь в под­водящей сети, нм3/мин.

11. Удельный расход сжатого воздуха на транспортирование 1 т материала определяют по формуле:

(8.192)

На рис. 8.11 приведены графические зависимости удельного расхода сжатого воздуха qB от приведенной дальности транс­портирования ЬПр для пневмокамерных и пневмовинтовых на­сосов двух разновидностей: способных работать при давлении внутри смесительной камеры до 0,2 и 0,3 МПа. По этим зависимостям можно быстро оценить экономичность работы ПТУ и сравнить с рассчитанным удельным расходом воздуха по формуле (8.192)

12. Удельный расход электроэнергии на транспортирование 1 тонны материала находим по формуле:

для пневмовинтовых насосов

(8.193)

для пневмокамерных насосов и гравитационно-пневматиче­ских устройств «Гипроцемента»

(8.194)

8.12.6. Окончательный выбор оборудования

Типоразмеры питателя, воздуходувной машины и др. опреде­ляются окончательно после того, как станут известны основные параметры ПТУ.

Типоразмер пневмовинтового насоса, исходя из потребной производительности и дальности подачи, определяется согласно паспортным данным заводов-изготовителей из таблицы 8.49. Однако при этом необходимо учитывать следующие положения: фактическая производительность насоса рассчитывается по фор­муле

(8.195)

где Вшн.— диаметр шнека, м; qh — насыпная объемная масса ма­териала. Для цемента qh = 1,2—1,3 т/м3; п — частота вращения шнека, об/мин; Рс. к.— избыточное давление внутри смесительной камеры, кгс/см2.

По формуле (8.195) можно определить производительность на­соса с нормальными конструктивными параметрами и допусти­мыми пределами износа при условиях бесперебойного питания его материалом и наличия материалопровода с достаточной про­пускной способностью. При несоблюдении какого-либо из этих условий фактически производительность пневмовинтового насоса будет меньше рассчитанной по формуле (8.195). Как правило, эксплуатационная производительность пневмовинтового насоса на 10—30% меньше паспортной вследствие ряда причин, в том числе недостаточно равномерной и бесперебойной подачи к нему материала из-за отсутствия надлежащих устройств. Обычно вин­товые насосы, управляемые вручную с помощью шиберного за­твора, обеспечивают лишь грубую регулировку, при которой электродвигатель привода шнека часто оказывается перегружен­ным, а насос работает с пониженной производительностью. Это следует иметь в виду при определении типоразмера питателя по заданной производительности ПТУ и подсчитанному по формуле (8.195) полному сопротивлению материалопровода при известной частоте вращения шнека;

— пневмовинтовые насосы, способные работать при давлении в смесительной камере до 0,2 МПа, рекомендуется применять при приведенной дальности транспортирования до 300 м. Но это не значит, что они не могут применяться и при большей даль­ности подачи, вплоть до 500—600 м, хотя это экономически не­выгодно. Пневмовинтовые насосы, способные работать при дав­лении в смесительной камере до 0,3 МПа, целесообразно применять при приведенных дальностях подачи в пределах 300— 800 м (по паспортным данным, только до 430 м);

Для устойчивой работы пневмовинтовых насосов необходимо соблюдать следующее условие — максимальная производитель­ность насоса должна быть меньше или равна пропускной способ­ности материалопровода, т. е. q<}>.h^qm. p. в противном случае будут происходить частые перегрузки электродвигателя насоса.

Внутренний диаметр материалопровода для насосов, спо­собных работать при избыточном давлении внутри смесительной камеры до 0,2 МПа, можно определить по следующей формуле:

а для насосов, способных работать при Рс. к.— 0,3 МПа по фор­муле:

(8.197)

Максимально возможная производительность насоса опреде­ляется по формуле 8.195;

— при транспортировании сильно абразивных материалов (глинозема и др.) наблюдается быстрый износ витков шнека и поэтому применять пневмовинтовые насосы в этом случае неце­лесообразно;

— при транспортировании сырьевой муки и технологической пыли производительность пневмовинтовых насосов обычно ниже, соответственно на 10—20% и на 20—30%, чем при перемещении цемента. Это явление можно объяснить меньшей объемной мас­сой сырьевой муки и печной пыли, чем цемента, и повышенным их проскальзыванием относительно витков шнека;

— опытом эксплуатации также установлено, что производи­тельность пневмовинтовых насосов снижается на 10—30% при работе на аэрированных материалах, а также на материалах с поверхностно-активными добавками. Это положение следует учи­тывать при проектировании ПТУ.

Несмотря на указанные недостатки и ограничения, пневмо­винтовые насосы широко применяются на цементных заводах благодаря ряду положительных качеств: непрерывности ввода ма­териала в транспортный трубопровод, потребный диаметр кото­рого и расход сжатого воздуха поэтому сравнительно меньше, а также из-за небольших габаритов в особенности по высоте.

Типоразмер пневмокамерного насоса выбирают по паспортным данным завода-изготовителя в таблице 8.50. Однако, при этом необходимо учитывать следующие положения:

— пневмокамерные насосы в сравнении с пневмовинтовыми могут работать на больших перепадах давления (вплоть до 0,6 МПа), поэтому их целесообразно применять на дальностях подачи от 300 до 1500 м;

— несмотря на то, что в пневмокамерных насосах не затра­чивается энергия на ввод материала в транспортный трубопро­вод, как в случае с пневмовинтовыми насосами, однако из-за цикличности их работы, наличия материалопроводов увеличен­ного диаметра, а значит и повышенного расхода сжатого воздуха в единицу времени, а также из-за необходимости монтировать свой материалопровод от каждой камеры насоса, что ведет к увеличению металлоемкости, необходимости сооружать глубокие приямки обычно с гидроизоляцией и др., положительные качества пневмокамерных насосов значительно снижаются. Поэтому в каждом конкретном случае к выбору того или иного типа уст­ройства следует подходить, произведя тщательный анализ всех возможных ситуаций;

— опытом эксплуатации установлено, что легкосыпучие круп­нодисперсные материалы (циклонная сланцевая зола, известня­ковая мука, белитовые порошки и пр.) практически не могут транспортироваться камерными насосами из-за быстрой забивки материалом транспортных трубопроводов. При наличии камер­ных насосов с так называемыми форкамерами (конструкция НИ-ИУфа) транспортирование указанных материалов возможно, но со значительными удельными расходами сжатого воздуха;

— усложняется применение пневмокамерных насосов при по­даче материалов из силосов потребителям из-за трудности регу­лирования подачи материала, необходимости мощной системы аспирации и др.

Типоразмер гравитационно-пневматических устройств конст­рукции Гипроцемента выбирается по таблице 8.52., при этом необходимо учитывать следующие положения:

— непрерывность процесса транспортирования, простоты кон­струкции и обслуживания, отсутствие затрат энергии на ввод материала в трубопровод (подача материала происходит самоте­ком под действием гидростатических сил) доказывают целесооб­разность их применения вместо пневмовинтовых или пневмока­мерных насосов при дальности подачи до 200 м;

— регулируемые гравитационно-пневматические питатели це­лесообразно применять в тех случаях, где требуется равномерная регулируемая подача материала потребителям, например, при пи­тании из силосов сырьевой мукой печных агрегатов, при подаче цемента из силосов к упаковочным машинам:

— при расчете ПТУ с гравитационно-пневматическими пита­телями рекомендуется пользоваться следующей дополнительной методикой;

1. Нормальная работа этих питателей может быть достигнута при следующем условии:

(8.198)

где (8.199)

гидростатическое давление столба аэрированного материала в силосе и в напорной шахте, кг/м2; Qag. M — насыпная масса аэри­рованного материала, кг/м. Для сырьевой муки принимается в пределах 800—1000 кг/м3

(8.200)

— общая высота слоя аэрированного материала, м; Нс — высота слоя аэрированного материала в силосе (бункере), м; Нш — полезная высота слоя аэрированного материала в на­порной шахте, соединяющей питатель с силосом (бункером), м: Ртр — потери давления в материалопроводе, определяемые по формуле (8.185)

Это условие состоит в том, что для обеспечения устойчивой работы питателей конструкции Гипроцемента гидростатическое давление столба аэрированного материала в силосе (бункере) и в напорной шахте должно быть больше или равно потерям давления в материалопроводе.

2. Внутренний диаметр напорной шахты должен быть доста­точным для обеспечения действия закона гидравлики. Практикой установлено, что для производительностей от 30 до 100 т/ч внут­ренний диаметр шахты должен быть равным или больше Дн. ш 300 мм, а для производительностей от 100 до 200 т/ч — Дн. ш 400 мм.

3. Первоначально, исходя из имеющейся высоты напорной шахты Нш и допустимого по условиям предприятия нижнего уровня материала в силосе (бункере) Нс, по формулам (8.200) и (8.197) находят гидростатическое давление столба аэрирован­ного материала, которое является критерием работы гравита­ционно-пневматических питателей, влияющем на их произво­дительность.

4. При определенных условиях (постоянство расхода сжатого воздуха, постоянных длине и диаметре материалопровода, для определенного транспортируемого материала) достигается прямо­линейная зависимость производительности Qp и потерь давления в материалопроводе ДРтр или избыточного давления внутри сме­сительной камеры питателя Рс. к. На этом законе основана ра­бота регулируемых питателей (пневмодозаторов) ДСМ-1, ДСМ-2 и ПДУ конструкции Гипроцемента. В этом случае по давлению Рс. к. можно судить о производительности питателя и наоборот. С помощью электрических датчиков давления, например, типа МЭД соответствующий импульс подается в систему автомати­ческого управления регулирующего органа, с помощью которого изменяется величина щели для прохождения аэрированного ма­териала под действием перепада давления из напорной шахты в смесительную камеру питателя. Таким образом осуществляется регулируемая подача материала к потребителю.

Для снижения энергопотребления ПТУ (пневмокамерных, пневмовинтовых и гравитационно-пневматических питателей) ре­комендуется оснащать их регуляторами расхода воздуха конст­рукции Гипроцемента. Эти устройства обеспечивают оптимальный расход сжатого воздуха при любых режимах работы ПТУ. В среднем при оснащении ПТУ такими регуляторами экономится 15—20% сжатого воздуха.

8.13. РАСЧЕТ СИСТЕМ АЭРАЦИИ И ПНЕВМОПЕРЕМЕШИВАНИЯ

8.13.1. Системы аэрации силосов для хранения порошкообразных материалов

Порошкообразные материалы (цемент, сырьевая и извест­няковая мука, технологическая пыль, золы ТЭС и др.) хра­нятся на цементных заводах в закрытых металлических или железобетонных сил осах диаметром от 6 до 18 м и высотой до 40 м, а также в бункерах различной вместимости. Порош­кообразные материалы, как известно, склонны к слеживанию, что ухудшает их текучесть и выгрузку из емкостей. Безус­ловно, слеживаемость от времени их хранения увеличивается. Кроме того, из физики сыпучих тел известно, что в массе столба материала, находящегося в силосе, возникают боковые распорные силы, прижимающие материал к стенке силоса. Эти силы увеличиваются по мере возрастания давления столба материала. Поэтому образуются так называемые «мертвые» остатки, иногда достигающие 30—40% полезной вместимости силосов, а также резко уменьшается производительность раз­грузочных устройств.

Чтобы избежать образования значительных «мертвых» остатков и повысить производительность разгрузочных устройств, днища силосов и бункеров оборудуются системами аэрации, обычно состо­ящими из ряда воздухораспределительных коробок (аэрокоробок), уложенных и закрепленных к днищу силоса (бункера). Степень заполнения днища емкостей аэрокоробками, т. е. площадь аэра­ции, в силосах, предназначенных для хранения и разгрузки, обычно составляет от 20 до 40% от площади поперечного сечения силоса. Она зависит от физико-механических свойств материала и конфи­гурации днища силоса. Для материалов, сильно склонных к слежи­ванию, площадь аэрации принимается как можно большей, но в вышеуказанных пределах.

В связи с тем, что у стенок силоса сыпучие материалы наи­более уплотняются и слеживаются, рекомендуется аэрокоробки располагать также по периферии днища силоса, исходя также из того положения, что основная масса уплотненного материала на­ходится именно у стенок.

Железобетонные сил осы диаметром 12 и 18 м с конусными днищами, оснащенными системой аэрации, с ж/дорожными пу­тями под ними, предназначенные для хранения и отгрузки це­мента, известняковой муки и др. материалов, является наиболее прогрессивной конструкцией, принятой в последнее время в цементной промышленности.

В конструкции воздухораспределительных коробок использу­ется х/бумажная транспортерная лента толщиной 8—10 мм ар­тикула 2348, или ткань «бельтинг» артикула 2301 в 3—4 слоя, а в последнее время пористая металлокерамика толщиной 2— 3 мм марки ПНС-10.

Пористая перегородка плотно закрепляется болтами между корпусом и рамкой. Чтобы перегородка не прогибалась предус­мотрены поперечные связи из полосовой стали.

Аэрокоробки имеют несколько типоразмеров: длину от 500 до 2500 мм и ширину от 300 до 600 мм.

Аэрокоробки на днище силоса группируются в несколько от­дельных секций, обычно по числу донных разгрузочных отвер­стий. Однако, в силосах с конусным днищем с целью уменьшения потребного расхода сжатого воздуха в единицу времени также предусматривается несколько групп аэрокоробок (обычно две или четыре).

Потребный расход сжатого воздуха на аэрацию материала в силосе (бункере) определяется по формуле:

(8.201)

где qаэ = 1—2 нм3/мин на 1 м2 площади аэрации группы аэро­коробок, в которую сжатый воздух подается поочередно с интер­валами 5—10 минут; Fаэ — полезная площадь аэрации группы аэрокоробок, обычно она равняется 70—80% от площади аэро­коробок, м2.

Удельный расход сжатого воздуха на аэрацию 1 тонны выгружаемого материала для силоса внутренним диаметром Дсил. = 11,2 м с конусным днищем и четырьмя группами аэро­коробок составит

где Qвыг = 400 т/ч — паспортная производительность установки С-926 для загрузки ж/дорожных вагонов.

Из приведенного расчета видно, что удельный расход сжатого воздуха при выгрузке из силосов с конусным днищем, оснащен­ным четырьмя группами аэрокоробок и автоматическим воздухо­распределителем конструкции Гипроцемента составляет небольшую величину, не превышающую 3 н. м3/т даже для сильно ел сживаемых материалов. Обычно надо принимать Qya. в пределах от 1 до 2 нм3/т.

Производительность выгрузки и погрузки цемента в транс­портные средства (ж. д. вагоны, автоцементовозы) можно опре­делить по следующей формуле:

(8.202)

где FTp — площадь поперечного сечения загрузочного цементопровода, м2; dTp — внутренний диаметр цементопровода, м; ς = 3,2 т/м3 — плотность цемента; λ = 0,04—0,09 — опытный коэффициент расхода материала.

Потребное давление сжатого воздуха на аэрацию материала в силосе определяется по следующей формуле:

(8.203)

где а = 1,1—1,2 — опытный коэффициент, зависящий от вида порошкообразного материала; ςсрн — средняя насыпная масса ма­териала, кг/м3; для цемента обычно принимают ςср = 1300 кг/м3, а в аэрированном состоянии Qcp = 1000 кг/м^; Нсл. — высота слоя материала, м.

Для аэрации материалов в силосах обычно применяют сжатый воздух от центральной компрессорной станции. Такой воздух, как известно, влажный и при охлаждении водяные пары, содер­жащиеся в нем, конденсируются. Влажный воздух отрицательно действует на эффективность и надежность систем аэрации. По­этому воздух перед подачей в систему аэрации должен быть очищен хотя бы от капельной влаги, например, механическими вихревыми влагоотделителями типа СМЦ-5, разработанными в Гипроцементе.

Такая очистка сжатого воздуха в некоторых случаях оказы­вается недостаточной для систем аэрации силосов, в которых хранится цемент, способный при увлажнении схватываться. По­этому рекомендуется сжатый воздух в этих случаях осушать в силикагелевых установках типа УОВ производительностью 10, 30, 60 и 100 нм3/мин.