− условия на месте предполагаемой установки аппарата (занимаемое пространство, наличие топлива, температура, влажность и чистота воздуха, способ подачи влажного материала и разгрузки и др.).

15.2. ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА

Успешная работа химического предприятия во многом зависит от четкой работы промышленного транспорта. Промышленный транспорт делится на две основные группы: внешний и внутренний.

Внешний транспорт – предназначен для доставки на предприятие сырья, полуфабрикатов, топлива, отправки готовой продукции и вывоза с предприятия отходов производства. Внешнезаводские транспортные операции осуществляются следующими видами транспорта: железнодорожным, речным, автодорожным, воздушным.

Внутренний или внутризаводской транспорт – предназначен для распределения поступающих грузов, полуфабрикатов и готовой продукции между цехами и складами, между отдельными агрегатами и рабочими местами согласно технологической схемы. Внутризаводские транспортные операции осуществляются местным железнодорожным и автомобильным транспортом, а также различными подъемно-транспортными машинами.

На предприятиях химической промышленности транспортируются грузы различного агрегатного состояния: твердые штучные, кусковые, зерновые, порошкообразные, пастообразные, жидкие и газообразные.

15.2.1. Классификация транспортных средств для твердых материалов

По способу передачи усилия транспортируемому материалу транспортные средства делятся на:

−машины, которые перемещают материал под действием механической силы, передаваемой от привода;

−гравитационные устройства, в которых груз перемещается под действием силы тяжести;

−пневматические и гидравлические установки, в которых материал перемещается с помощью потока воздуха или жидкости.

По направлению перемещения транспортируемого материала различа-

ют:

−машины, способные перемещать материал по прямому горизонтально-

му или слегка наклонному (до 30°) участку (ленточные, пластинчатые, скребковые транспортеры);

−машины, перемещающие грузы по криволинейному или наклонному участку (скребковые, винтовые контейнеры и др.);

−машины, транспортирующие материал прямолинейно под большим углом к горизонту или вертикально (элеваторы, винтовые конвейеры специального исполнения);

335

−устройства, способные перемещать грузы только по наклонному участку с отрицательным углом наклона к горизонту (гравитационные установки, пневматические желоба, транспортные трубы);

−установки, способные транспортировать материал в любом направлении, под любым углом (пневмотранспорт, гидротранспорт). Для транспортировки зерновых, пылевидных, кусковых материалов и штучных грузов широкое распространение получили ленточные транспортеры. Ленточные конвейеры – это машины непрерывного транспорта, перемещающие груз на непрерывной ленте, которая является тяговым рабочим органом.

Основными достоинствами ленточных транспортеров являются:

−простота конструкции и высокая надежность;

−широкий диапазон производительностей (от 2,5 до 560 кг/с);

−значительная длина транспортеров (до 3,5 км).

Однако эти транспортные устройства непригодны для перемещения сильнопылящих, налипающих и горячих (>90 оС) материалов. Транспортировка материалов возможна лишь по прямолинейному участку и с незначительным углом наклона (не более 18о).

Для транспортировки сыпучих, зернистых и мелкокусковых материалов (колчедан, аммофос, суперфосфат, известь и др.) на сравнительно небольшие расстояния (не более 100 м) под большим (до 90о) углом наклона участка используются скребковые транспортеры. Скребковые транспортеры

– это машины для непрерывного транспорта сыпучих материалов с помощью скребков, укрепленных на одной или двух тяговых цепях, движущихся по желобу или по трубе.

К достоинствам данной конструкции транспортеров можно отнести следующее:

−простота конструкции и возможность загрузки и выгрузки материала в любой точке по длине желоба;

−возможность совмещения транспортировки материала с другими технологическими операциями (охлаждение, промывка, нагревание);

−герметичность;

−значительный угол наклона (до 90о).

Однако повышенный расход энергии и износ скребков и желоба, а также малая длина перемещения и возможность измельчения хрупкого груза ограничивают применение скребковых транспортеров.

Для транспортировки зерновых, а также пастообразных материалов используют винтовые конвейеры (шнеки), в которых перемещение и перемешивание материалов происходит при помощи винта. В зависимости от свойств материала и назначения шнека используют винты разной конструкции. Например, для транспортировки порошкообразных и мелкокусковых материалов применяют сплошные винты, а для налипающих материалов

– ленточные и лопастные.

336

Косновным достоинствам винтовых конвейеров относятся:

−простота конструкции, надежность работы;

−герметичность;

−возможность проведения операции сушки, растворения и кристаллиза-

ции;

−большой (до 90о) угол наклона.

Кнедостаткам винтовых конвейеров следует отнести: повышенный расход энергии, износ винта, небольшая (до 40 м) длина участка перемещения, истирание и дробление материала, а также чувствительность к перегрузкам.

Для перемещения сыпучих материалов и штучных грузов в вертикальном направлении или под большим (более 60о) углом используют ковшовые

иполочные элеваторы.

Достоинство ковшовых элеваторов в следующем:

−малые габаритные размеры;

−широкий диапазон производительности (от 5 до 600 м3/ч);

−возможность совмещения технологических операций (обезвоживание, сушка, охлаждение);

−высота подъема до 60 м.

Выбор типа элеватора зависит от его назначения и свойств транспортируемого материала.

Широкое распространение на химических предприятиях для транспортировки сыпучих материалов получили установки пневмотранспорта, в которых материал перемещается по трубам струей воздуха.

Косновным достоинствам этих установок следует отнести следующее:

−полная герметичность и надежность;

−высокая скорость транспортировки;

−возможность перемещения пылевидных, гигроскопических и пожароопасных материалов;

−незначительные потери материала.

Однако надо отметить, что установки пневмотранспорта не пригодны для перемещения влажных и абразивных материалов.

Пневматические установки делят на всасывающие, нагнетательные и смешанные.

Всасывающие – это установки, в которых материал перемещается по трубам при давлении воздуха ниже атмосферного (до 0,01 МПа). Материал через сопло вместе с воздухом засасывается в трубопровод. Основное количество материала отделяется в разделителе, затем в циклоне и в фильтре. В установках этого типа наблюдается большой расход энергии при всасывании, главным образом, из-за малой концентрации твердой фазы в воздухе (10 кг/кг) и высокой скорости воздуха (20−30 м/с).

337

Нагнетательные – это установки, в которых материал перемещается по трубам сжатым до 0,8 МПа воздухом. Установки нагнетательного типа более экономичны, концентрация твердой фазы допускается до 100 кг/кг, возможно перемещение материала на большие расстояния (до 2000 м).

Установки смешанного типа – это установки, в которых часть трубопровода работает под разрежением, а другая часть – под давлением.

Любая установка пневмотранспорта состоит из загрузочного и разгрузочного устройства, трубопровода, аппаратов для очистки воздуха (циклоны, фильтры) и воздуходувной машины (вакуумный насос, воздуходувка или компрессор).

Основными исходными данными для выбора и расчета транспортных устройств являются:

−физико-химические характеристики насыпных грузов (дисперсность, размер кусков (зерен), удельный и насыпной вес, влажность, угол естественного откоса, абразивность);

−токсичность, пожароопасность и взрывоопасность материала;

−температура материала;

−возможность совмещения водных технологических операций (охлаждение, сушка, доизмельчение и др.);

−траектория перемещения материала;

−производительность;

−режим работы.

15.2.2.Машины для транспортировки жидкостей и газов

Насосами называются машины, предназначенные для перемещения

жидкостей (газов) и сообщения им энергии.

Работающий насос преобразует механическую энергию двигателя в энергию перемещаемой жидкости, увеличивая ее давление.

Перемещение жидкостей осуществляется следующими насосами:

−объемными – путем вытеснения жидкости из замкнутого пространства насоса телами, движущимися возвратно-поступательно или вращательно;

−лопастными или центробежными – за счет центробежной силы, возникающей в жидкости при вращении лопастных колес;

−вихревыми – за счет интенсивного образования и разрушения вихрей, возникающих при вращении рабочего колеса;

−струйными – за счет движущейся струи воздуха, воды или пара;

−газлифтами (эрлифтами) – пневматическими подъемниками, в которых используется сжатый воздух или технический газ;

−монтежю и сифонами – перемещение жидкости под давлением воздуха, пара или газа.

Компрессоры – это машины, предназначенные для перемещения газа и повышения его давления.

338

Компрессорные машины, в зависимости от создаваемой степени сжатия, т. е. отношения давления на выходе из нагнетательного патрубка к давлению на входе во всасывающий патрубок и наличия охлаждения газа в процессе сжатия, делятся на три класса:

−вентиляторы (степень сжатия 1−1,1);

−газодувки (степень сжатия 1,1−4);

−компрессоры (степень сжатия более 4).

Наибольшее распространение в химической промышленности получили лопастные машины для транспортировки жидкостей и газов, так как они обладают рядом преимуществ перед поршневыми:

−более равномерная подача жидкости и газа;

−простота устройства и компактность;

−надежная работа при небольших давлениях и высокой производитель-

ности;

−возможность перекачивания агрессивных жидкостей и жидкостей (газов), содержащих твердые частицы.

Кнедостаткам центробежных машин следует отнести сравнительно небольшой КПД и некоторое уменьшение производительности при увеличении напора.

Однако, несмотря на отмеченные недостатки, центробежные машины постепенно вытесняют поршневые в области умеренных давлений.

Поршневые машины применяются, главным образом, когда требуется перекачивать небольшие количества жидкости под большим (до 15 МПа и более) давлением.

Для транспортировки больших количеств жидкости с небольшими на-

порами (до 10−15 м) применяют осевые (пропеллерные) насосы. Осевые насосы имеют высокий КПД, компактны, быстроходны и могут использоваться для перекачивания загрязненных и кристаллизующихся жидкостей.

Осевые компрессоры применяют для сжатия любых газов при больших производительностях и относительно высоких давлениях.

Для перекачивания высоковязких жидкостей, топлив, нефтепродуктов в области подач до 300 м3/ч и давлений до 20 МПа применяют винтовые насосы, эти машины компактны, бесшумны, быстроходны, их КПД составляет 0,75−0,8.

Для перекачивания вязких жидкостей, не содержащих твердых примесей, при высоких давлениях и производительности 300−360 м3/ч используют шестеренные насосы.

Пластинчатые насосы используются для транспортировки чистых, без твердых примесей, жидкостей при умеренных давлениях и производительности 300−350 м3/ч.

339

Вихревые насосы – просты, компактны и используются для перемещения маловязких жидкостей с напором до 250 м и сравнительно высокой производительностью.

Поршневые компрессоры высокого давления используются в технологических схемах синтеза технических газов, для обдувки поверхностей нагрева котельных агрегатов и др.

Струйные насосы, монтежю, подъемники чаще всего используются в тех случаях, когда недопустимо наличие движущихся и трущихся частей при перекачивании агрессивных и пожароопасных жидкостей.

Выбор насоса должен производиться для конкретных условий работы на основе гидравлического расчета с учетом экономических требований и свойств транспортируемой жидкости или газа.

340