Название дисциплины: “Гидро- и пневмотранспорт в отрасли”

Предусмотрено 36 часов аудиторных занятий, из них 18 часов лекций и 18 часов лабораторных работ. В конце курса зачет.

Литература:

1. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. – М.: Машиностроение, 1983.

2. Драгилев А.И., Дроздов В.С. Энергетическое транспортное и санитарно-техническое оборудование пищевых предприятий. – М.: Колос, 1994.

3. Островский Г.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности. – Л.: Химия, 1984.

4. Смолдырев А.Е., Сафонов Ю.К. Трубопроводный транспорт концентрированных гидросмесей. – М.: Машиностроение, 1989.

5. А.И. Барышев, В.А. Будишевский, Н.А. Скляров, А.А. Сулима, А.Н. Ткачук. Расчеты и проектирование транспортных средств непрерывного действия. – Донецк.: Норд-пресс, 2005.

ВВЕДЕНИЕ

ПНЕВМО- И ГИДРОТРАНСПОРТ (пневматический и гидравлический транспорт), виды трубопроводного транспорта для перемещения сыпучих материалов (реже - штучных грузов) под действием транспортирующего агента - газа или жидкости соответственно.

В химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности наиболее широко используется пневмотранспорт, причем не только для перемещения материалов, но и как составная часть технологических установок для осуществления химических, тепловых, массо- и ионообменных процессов в системах газ - твердое тело.

Преимущества пневмотранспорта перед др. видами транспорта - простота, высокая производительность и надежность, возможность полной автоматизации, хорошие санитарно- гигиенические условия труда и безопасность труда.

Наиболее распространенный транспортирующий агент - воздух, но по технологическим соображениям могут использоваться и др. газы, например азот - для транспортирования пожаро- и взрывоопасных материалов. Воздействие транспортирующего газа на сыпучий материал может быть прямым или косвенным. В первом случае транспортирование материалов осуществляют в потоке газа за счет перепада давления. Во втором случае транспортируемый материал перемещается ("течет") по аэрожелобам и аппаратам в псевдоожиженном (аэрируемом) состоянии под действием силы тяжести. Сочетание прямого и косвенного воздействия транспортирующего газа на материал используют при пневмотранспорте в плотном слое (когда сыпучая масса с высокой концентрацией твердой фазы перемещается в виде столба, или "пористого поршня"). При помощи пневматического транспорта перемещают: аммиачную селитру (гранулированную), цемент, суперфосфат (грану­лированный), арахис (шелушеный), гречиху, пшеницу, какао бобы и др.

Недостатки пневмотранспортных установок: высокий удельный расход энергии, изнашивание трубопроводов, ограничение размеров транспортируемого груза, прилипание влажных грузов к стенкам трубопровода и др. элементам.

В гидротранспорте, используемом реже, чем пневмотранспорт, транспортирующим агентом служит преимущественно вода. При этом можно перемещать только те материалы, которые с ней не взаимодействуют. Конструкции узлов и элементов, схемы и методы их расчета для пневмотранспортных и гидротранспортных установок аналогичны. Достоинство гидротранспорта (те же что и при пневмотранспорте) + высокая производительность и скорость транспортирования больших масс материалов, и т.д.

Основные недостатки (те же что и при пневмотранспорте) + относительно большой расход воды, необходимость сложных устройств для отделения сыпучего материала от воды, измельчение груза и т.д. Гидротранспорт применяют главным образом для перемещения больших количеств тяжелых материалов (например, песка) или когда гидротранспорт выполняет какую-либо дополнительную функцию (гидротранспортирование свеклы).

Гидротранспорт

Установка гидравлического транспорта классифицируется по следующим признакам:

по роду используемой энергии - «безнапорные» (самотечные), в которых транспортирование груза осуществляется под действием сил тяжести по откры­тому жёлобу, установленному под углом к горизонту (рис. 1, а), «напорные» (с естественным - рис. 1, б или искусственным напором рис. 1, в, г, д, е), когда груз (пульпа) движется по трубопроводу под давлением;

по способу создания искусственного напора:

- с помощью насоса (рис. 1, в);

- с помощью насоса и питателя (рис. 1, г);

- с гидроэлеватором (рис. 1, д), в котором вакуум в загрузочной воронке и напор в трубопроводе создаёт струя воды;

- с эрлифтом (рис. 1, е), в котором подъём груза на высоту H происходит в результате того, что в левую часть подают сжатый воздух и груз поднимает­ся из-за разности веса аэрированной и загружаемой пульпы.

по величине напора - низконапорные (до 30...70 м. вод. ст.), среднего на­пора (70-160 м. вод. ст.), высоконапорные (до 400 м. вод. ст.);

по времени работы на одном месте - стационарные и передвижные.

Безнапорная (самотёчная) система (рис. 1, а) проста по конструкции. Груз мелкой фрак­ции поступает в открытый же­лоб из бункера и смешивается в желобе с водой, образуя пульпу, которая течет по желобу, имею­щему уклон 0,02...0,06. В мес­тах поворота трассы для устра­нения заторов и сообщения час­тицам груза дополнительной энергии устанавливаются до­полнительные сопла, через кото­рые подаётся вода. А в местах разветвления трассы для регули­рования поступления груза в различные приёмники устанавливаются шиберы.

В гидротранспортной сис­теме с естественным напором (рис. 1, б) насыпной груз из бункера с помощью питателя подаётся в приемную часть тру­бопровода, который уносится потоком быстродвижущейся воды в направлении транспортирования.

Рис. 1. Схемы гидротранспортных установок:

1 - резер­вуар для пульпы; 2 - пульпонасос; 3 - пульпопровод; 4 - грохот для водоотделения; 5 - резервуар для воды; 6 - насос для воды; 7 - водопровод; 8 - бункер с питателем; 9 - смесительная воронка.

В гидротранспортных системах, в которых напор создается насосом, мо­жет быть два варианта, когда насос подает готовую пульпу в направлении транспортирования (рис. 1, в) или же насос подает чистую воду, создавая не­обходимый напор, а насыпной груз подается питателем в трубопровод в удоб­ном для этого месте (рис. 1, г).

Преиму­щество установки по схеме рис. 1, в состоит в отсутствии довольно сложного питающего устройства, по схеме рис. 1, г - в упрощении основного меха­нического агрегата - водяного насоса, работающего в этом случае по чистой воде, а, главное, в уменьшении его износа и повреждений твердыми частицами груза.

В конечном пункте установки пульпа может выбрасываться из трубо­провода непосредственно в приемный резервуар (как показано на схеме рис. 1, г), или приниматься на водоотделяющий грохот 4. При необходимости осветлен­ная вода из приемного резервуара может отдельным насосом перекачи­ваться в резервуар для пульпы и снова поступать в трубопровод, совер­шая замкнутый цикл.

В напорных гидротранспортных установках для подъема грузов из бун­керов применяют обычные насосы для чистой воды, в том числе водоструйные насосы (гидроэлеваторы) - рис. 1, д.

Насосные установки с питателями для подъема угля с больших глубин имеют производительность до 60 м³/ч при высоте подъема до 500 м и крупно­сти кусков до 100 мм.

На угольных шахтах с обычной технологией применяют гидротранспорт­ные установки для закладки материалов в выработанное пространство. При этом производительность по породе до 150 м³/ч при напоре 200 мм крупности кусков до 50 мм. При подаче породы в отвал ее предварительно дробят, произ­водительность установок до 1600 м³/ч при длине транспортирования до 10 км и крупности кусков до 100 мм.

На гидрошахтах транспортирование горной массы, добытой с помощью гидромонитора, осуществляют по желобам или закрытым трубопроводам по схеме, представленной на рис. 2.

Рис. 2. Транспортирование при помощи гидромонитора

Согласно схеме выработка раз­мывается гидромонитором 2, разру­шаемая горная масса транспортиру­ется по желобу 1 самотеком. Желоб может быть закрытым, если он уста­новлен под углом до 20°, так как в противном случае пульпа выбрасыва­ется за борт. Между забоем и гидро­монитором для направленного попа­дания пульпы в желоб устанавливает­ся щит 3.

На обогатительных фабриках в основном применяются гидротранспорт­ные установки с пульпонасосом для удаления «хвостов» в отвалы, производи­тельность установок до 500 м³/ч при длине трубопровода до 8 км и его диамет­ре до 1200 мм при крупности частиц до 3 мм. Для транспортирования концен­трата к потребителю гидротранспортные установки имеют производительность по углю до 250 т/ч при длине транспортирования до 200 км и диаметре частиц до 0,3 мм.

На карьерах применяют следующие типы установок: самотечные - для подачи отбитой гидромонитором горной массы к зумпфу напорных гидроуста­новок; установки с землесосами для вскрытия месторождений (производительность до 14000 м³/ч, длина транспортирования до 6 км, крупность частиц до 50 мм, диаметры труб до 900 мм).

Для гидротранспортных установок с искусственным напором в качестве пульповода используются отрезки цельнотянутых или сварных труб длиной 2...6 м и диаметром 100...600 мм, которые соединяют с помощью фланцев или быстроразъемных соединений. Для уменьшения износа внутреннюю поверх­ность труб покрывают литым базальтом или листовой резиной. Современный трубопровод гидротранспортной установки должен быть оснащен задвижками, обратными клапанами и гасителями гидроударов. Через каждые 50...100 м в трубопроводе устраивают люки для ликвидации пробок, а также «вантузы» - устройства для выпуска скопившегося в магистрали воздуха.

К основным частям установок гидравлического транспорта относятся же­лоба, трубы и элементы трубопроводов, гидроэлеваторы, пульпонасосы, пита­тели.