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Pneumatische Förderung – Dichte Phase

Funktionsprinzip und Hauptmerkmale von Fördersystemen in der dichten Phase (Druck oder Vakuum)

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Definition der Förderung in der dichten Phase
2. Druckförderung in der dichten Phase
3. Vakuumförderung in der dichten Phase
4. Materialien, die in der dichten Phase gefördert werden können
5. Hersteller von pneumatischen Fördersystemen in der dichten Phase

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1. Pneumatische Fördersysteme in der dichten Phase: Eine Definition

Was ist pneumatische Förderung in der dichten Phase?

Fördersysteme in der dichten Phase sind eine Art des pneumatischen Fördersystems, das Luft nutzt, um Schüttgüter / Pulver in Rohrleitungen zu transportieren. Die Förderung in der dichten Phase unterscheidet sich von der anderen Haupttechnologie der pneumatischen Förderung, der verdünnten Phase, dadurch, dass sie im Vergleich zum Gewicht des geförderten Produkts nur eine geringe Luftmenge verwendet. Das bedeutet, dass Systeme in der dichten Phase bei einem hohen Feststoff-Luft-Verhältnis und bei niedriger Luftgeschwindigkeitarbeiten. Fördersysteme in der dichten Phase bieten viele Vorteile, die nachstehend zusammengefasst sind:

• Die Luftgeschwindigkeit in der Rohrleitung ist niedrig, typischerweise 3–8 m/s zu Beginn der Leitung, was die Zerkleinerung der transportierten Feststoffe reduziert.
• Der Transport bei hoher Dichte und niedriger Luftgeschwindigkeit verringert Phänomene, die für die Entmischung einer Mischung während des pneumatischen Transports verantwortlich sind. Daher ist dies eine bevorzugte Methode für den Transport von Pulver nach einem Mischer
• Wenn hohe Feststoff-Luft-Verhältnisse erreicht werden, ist der Transport in der Regel energieeffizienter als die Förderung in der verdünnten Phase.
• Die Materialaufnahme am Anfang der Leitung ist einfacher, da kein Dosiergerät wie eine Drehschleuse (Zellenradschleuse) oder ein Schneckenförderer

Auf der anderen Seite führt ein höherer Druckverlustdazu, dass die Förderlänge in der dichten Phase im Vergleich zur verdünnten Phase typischerweise kürzer ist – es sei denn, es wird sehr hoher Druck verwendet – und kann zu höheren Anfangsinvestitionen führen.

2. DRUCK – Förderung in der dichten Phase

Wie funktioniert die pneumatische Druckförderung in der dichten Phase?

Die Druckförderung in der dichten Phase erfordert einen speziell konstruierten Sendebehälter, der in den meisten Fällen Drücken von 1 bis 3–4 bar(g) standhält. Ein solcher Behälter wird als Drucktank oder Druckbehälter bezeichnet. Er verfügt über einen Drucklufteinlass oben und einen weiteren nach dem Auslassventil (obwohl komplexere Konstruktionen existieren). Er sollte außerdem mit einem Drucksicherheitsventil ausgestattet sein, um unkontrollierte Druckerhöhungen zu vermeiden. Ein Entlüftungssystem mit einem Filter muss ebenfalls installiert werden.

Der Empfänger muss mit einem Filter ausgestattet sein und kann optional mit einer Zellenradschleuse versehen werden, falls erforderlich. Wenn der Empfänger groß genug ist und für atmosphärischen Druck ausgelegt ist, sind solche Ausrüstungen möglicherweise nicht einmal notwendig.

Zur Instrumentierung gehören Drucksensoren im Tank, am Leitungsanfang und am Empfänger, da das gesamte System druckabhängig gesteuert wird. Füllstandssensoren im Sendebehälter zur Erkennung des Füll- und Entleerungsendes sind erforderlich, während ein Füllstandssensor am Empfänger installiert werden sollte, um Überfüllung zu vermeiden. Durchflussmesser für Druckluft sind optional, stellen jedoch ein nützliches Diagnosewerkzeug dar.

Abb. 2: Typische Prozessanordnung für Druckförderung in der dichten Phase

3. VAKUUM – Förderung in der dichten Phase

Wie funktioniert die pneumatische Vakuumförderung in der dichten Phase?

Ein Vakuumfördersystem in der dichten Phase ähnelt stark einer Anlage in der verdünnten Phase, mit dem Unterschied, dass eine Vakuumpumpe installiert werden muss, die Drücke < -900 mbar(g) erreicht.

Die Materialaufgabe erfolgt in der Regel über einen Sendebehälter. Für diesen ist keine spezielle Konstruktion erforderlich, da er unter atmosphärischem Druck bleibt – ein Vorteil gegenüber der Druckförderung in der dichten Phase, da der Zugang einfacher ist.

Der Empfänger muss hingegen für Vollvakuum ausgelegt sein, was bedeutet, dass er verstärkt werden muss und höhere Kosten verursacht. Er sollte mit einer Zellenradschleuse oder einem Klappenventil ausgestattet sein, falls der Transport chargenweise erfolgt.

Ein Drucksensor am Empfänger und an der Pumpenansaugung ist erforderlich. Die Pumpe sollte, wenn möglich, mit einem Frequenzumrichter ausgestattet sein, um einen flexiblen und energieeffizienten Betrieb zu ermöglichen.

Abbildung 3: Typische Prozessanordnung für Vakuum-Dichtstromförderung

4. Materialien, die in Dichtstrom gefördert werden können

Welche Materialien können in Dichtstrom gefördert werden?

Um Pfropfen (Slugs) bilden zu können, muss das Pulver in der Regel eine geringe Permeabilität aufweisen, was bedeutet, dass Luft nicht leicht durch das Material strömen kann, da dies zu einer übermäßigen Fluidisierung (Wirbelschicht-Bildung) führen und eine effiziente Förderung verhindern würde. Nach der Klassifikation von Geldart sind Materialien der Kategorie A oder C in der Regel für die Dichtstromförderung geeignet (feine Pulver, Pulver mit Tendenz zur Kanalbildung statt Fluidisierung).

Dies ist jedoch nur eine allgemeine Aussage, da einige Materialien mit hoher Permeabilität und Fluidisierungseigenschaften tatsächlich in Dichtstrom gefördert werden können, wenn sie ausreichend kohäsiv sind, um den Materialpfropfen während des Transports zusammenzuhalten. [Coco] nennt hier das Beispiel von Kunststoffgranulat, einem körnigen Material mit hoher Luftpermeabilität, das jedoch dank elektrostatischer Kräfte, die die Partikel zusammenhalten, in Dichtstrom gefördert werden kann. Andererseits kann die Förderung von Materialien mit a priori ungünstigen Eigenschaften für die Dichtstromförderung empfindlich sein. Beim Beispiel des Kunststoffgranulats muss die Feuchtigkeit gut kontrolliert werden, da bei zunehmender Feuchtigkeit die elektrostatischen Kräfte abnehmen, was zu einer Auflösung der Pfropfen und letztlich zu einer Rohrverstopfung führen kann.

5. Hersteller von Dichtstrom-Förderanlagen

Es gibt viele Unternehmen, die Dichtstrom-Fördersysteme anbieten. Bei der Auswahl des richtigen Herstellers für pneumatische Förderanlagen ist Vorsicht geboten. Die Auslegung solcher Systeme erfordert tatsächlich ein hohes Maß an Erfahrung. Dies gilt generell für die pneumatische Förderung, insbesondere jedoch für die Dichtstromförderung, für die nur wenige Modelle zur Berechnung neuer Systeme veröffentlicht wurden. Unternehmen verfügen daher über Know-how, das sie durch Erfahrungen mit Pilotanlagen und Rückmeldungen aus realisierten Projekten in Fabriken erworben haben. Spezialisierte Unternehmen können zudem bewährte Konstruktionspraktiken anwenden, insbesondere in Bezug auf Luftgeschwindigkeit, Rohrleitungsführung und Rohrbögen.

Seriöse Anbieter können bei Unsicherheiten auch Versuche in ihren Testanlagen anbieten, was ein sehr wichtiger Schritt ist, um sicherzustellen, dass das System ordnungsgemäß funktioniert.

Die folgenden Hersteller verfügen in ihrem Produktportfolio über Dichtstrom-Fördersysteme, entweder druck- oder vakuumbasiert oder beides:

• Sautelma: http://www.sautelma-rotolok.fr/products/transport-pneumatique-en-phase-dense.htm
  

• Neu Process: http://neu-process.com/transport-pneumatique-manutention-automatisee/
  

Quelle

[Coco] "Grundlagen der Dichtstromförderung", Ray Coco, PBE, 2018