Transport pneumatique
La tempête de sable dans le désert ou la tornade qui recouvre les toits des maisons sont des processus naturels d'un transport pneumatique. Techniquement, il trouve toutefois une multitude d'applications. Le transport pneumatique s'effectue soit en aspiration, soit en refoulement. Les opérations de base d'une installation d'aspiration ou de pression sont identiques :
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Introduction du produit en vrac dans la conduite de transport.
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Transport à travers la conduite de transport en raison d'une différence de pression négative
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Séparation du produit en vrac du gaz de transport au point de réception (les exceptions sont par exemple les alimentations directes de réacteurs ou de brûleurs lors du transport sous pression, comme par exemple le chauffage au charbon dans l'industrie des centrales électriques ou du ciment).
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génération de pression (surpression pour le transport sous pression, dépression pour le transport par aspiration).
Illustration : Installation de refoulement (à gauche) / installation d'aspiration (à droite) avec : A - silo de stockage, B - filtre, C - sas, D - silo de réception, E - générateur de surpression, F - générateur de dépression, G - aiguillage de la conduite de transport.
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L'introduction du produit en vrac dans la conduite de transport en mode sous pression s'effectue au moyen d'une écluse rotative, d'un récipient sous pression, d'une pompe à vis, d'un injecteur (convoyeur à buses), de systèmes de clapets ou, dans le cas d'un transport exclusivement vertical, d'un airlift. Au point de réception, le produit en vrac est séparé du gaz de transport en vue de son traitement ultérieur. Cette séparation s'effectue au moyen de cyclones et de filtres. Dans le cas de l'alimentation d'un brûleur par exemple, il n'y a pas de séparation des deux phases. Le mélange air-combustible est directement acheminé vers la lance du brûleur. Le gaz de transport sert également d'air de combustion.
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La production d'air comprimé dépend directement du système de transport. Alors que les systèmes de récipients sous pression sont équipés de compresseurs, les surpresseurs (jusqu'à 1,0 bar(ü)) et les compresseurs (jusqu'à 2,0 bar(ü)) alimentent des pompes à vis et des écluses à roue cellulaire. Les clapets et les injecteurs sont presque exclusivement combinés avec des soufflantes. Des exceptions aux combinaisons ci-dessus sont possibles.
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Le choix d'utiliser un système de transport pneumatique plutôt qu'un système mécanique dépend de nombreux critères. La plupart du temps, la décision est prise en faveur du transport pneumatique lorsque le trajet de transport est soit très long, soit que la distance entre le point de départ et le point de réception est marquée par des déviations et des différences de hauteur.
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Si vous avez des problèmes avec votre transport pneumatique ou si vous planifiez une nouvelle installation de transport et avez besoin d'aide, n'hésitez pas à nous contacter.
Organes d'introduction du transport sous pression
En règle générale, un transport pneumatique se compose des parties suivantes de l'installation :
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Générateur d'air comprimé (ventilateur, soufflante, compresseur, station d'air comprimé)
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Conduite d'air entre le générateur de pression et l'organe d'introduction
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Organe d'introduction
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Conduite de transport
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Point de réception (silo, brûleur, réacteur)
La plupart des problèmes techniques surviennent au niveau de l'organe d'injection ou à travers celui-ci. La production d'air comprimé pose rarement des problèmes, mais elle est souvent mal dimensionnée ou très mal dimensionnée d'un point de vue énergétique. La conduite d'air est négligeable. Les pertes de pression dues à un trop grand nombre de déviations ne sont généralement pas significatives dans la conduite d'air. La conduite de transport mérite souvent d'être optimisée. Les tracés obliques des conduites de transport, les coudes incorrects ou mal positionnés entraînent des pertes de pression supplémentaires inutiles ou sont même à l'origine de bouchons dans l'installation.
L’alimentation du produit en vrac dans la conduite de transport sous pression s'effectue par l'intermédiaire de l'organe d'introduction. Celui-ci doit être choisi en fonction des conditions de l'installation, du produit en vrac, du Capex et de l'Opex. Chaque organe d‘alimentation a sa raison d'être.
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Convoyeur à injecteurs
Le convoyeur à injecteur / convoyeur à buse fonctionne selon le principe de la pompe à jet d'eau. Celui-ci aspire le produit en vrac qui tombe verticalement par le haut dans la zone d'entrée et le transporte dans la buse de lave située en aval. Là, le jet propulseur se dilate. L'énergie cinétique est ainsi à nouveau transformée en pression.
Les avantages de l'injecteur sont le faible encombrement, l'absence de composants tournant dans le flux de produit en vrac et l'autorégulation du débit. L'absence de composants permet de transporter des produits en vrac à des températures pouvant atteindre 900 °C.
Les principaux inconvénients sont la consommation d'énergie élevée. Les convoyeurs à injection ne convertissent qu'une faible quantité d'énergie (< 25 %) en pression de transport. La plus grande partie de l'énergie est perdue pour l'accélération du produit en vrac et pour l'accélération du gaz. En raison du principe de fonctionnement, la capacité de transport est limitée à 5 - 10 t/h pour des distances de transport maximales de 200 mètres.
Les principaux problèmes rencontrés avec les convoyeurs à buses sont les suivants :
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Problèmes de performance dus à un mauvais dimensionnement de la conduite de transport,
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Problèmes de performance dus à un mauvais positionnement de la buse par rapport au tuyau de captage,
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Problèmes de performance dus à un mauvais dimensionnement de la buse de propulsion,
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obstruction de la conduite de transport.
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Récipient sous pression/récipient émetteur
Le système de récipient sous pression est également un organe d'injection dont la fonction est d'injecter des produits en vrac dans la conduite de transport sous pression. Le processus d'injection se déroule typiquement en 4 étapes :
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remplissage du récipient sous pression
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mise sous pression du récipient sous pression
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transport / envoi du produit en vrac
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soufflage de la conduite / purge du récipient.
Le déroulement montre déjà l'inconvénient du système de récipient sous pression. Le transport du produit en vrac n'est pas continu. Pendant les étapes 1, 2 et 4, il n'y a pas de transport de produit en vrac. Ceci peut être évité par une construction de récipient à pression à deux étages. Ici, deux récipients sous pression sont positionnés l'un au-dessus de l'autre. Le récipient supérieur effectue les 4 cycles mentionnés ci-dessus, tandis que le récipient inférieur fonctionne en continu et est alimenté par le récipient supérieur.
Les autres inconvénients d'une installation à récipients sous pression sont la grande hauteur de construction pour des débits moyens à élevés (> 50 m³/h), les dépenses techniques de commande (régulation de divers clapets, capteurs de pression et de niveau), les contrôles périodiques selon le DGRL ainsi que les groupes supplémentaires, comme les sécheurs d'air comprimé et les refroidisseurs, car en raison des pressions de refoulement élevées (3 - 20 bar(ü)), le point de rosée sous pression n'est pas atteint et du condensat se dégage de l'air refoulé.
L'avantage est que le vase de pression permet de réaliser les pressions de refoulement les plus élevées. Cela signifie que les installations à vase de pression permettent de surmonter les distances de transport les plus longues. Le niveau de pression élevé permet de réaliser des vitesses de gaz de transport très faibles, ce qui ménage le produit et réduit l'usure des conduites de transport.
Les problèmes typiques des installations de récipients sous pression sont les suivants :
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Problèmes de performance dus à un mauvais dimensionnement de la conduite de transport,
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Problèmes de performance dus à une mauvaise conception et à une mauvaise technique de procédé de l'installation de récipients sous pression,
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obstruction de la conduite de refoulement,
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consommation élevée d'air comprimé,
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"battement" de la conduite de refoulement,
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une usure accrue.
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Pompes à vis
La pompe à vis est un organe d'alimentation principalement utilisé dans l'industrie des minéraux. Alonzo G. Kinyon, du Wisconsin, a inventé en 1918 le principe de la pompe à vis, breveté en 1925, la pompe Fuller-Kinyon. A l'origine, elle était destinée à remplacer les récipients sous pression utilisés pour le transport de la poussière de charbon, afin d'éliminer les inconvénients tels que la hauteur de construction ou le manque d'étanchéité. Le système fonctionnant selon le principe de la vis de compression a rapidement trouvé sa place dans toutes les industries traitant des matières en vrac.
La pompe à vis fonctionne selon le principe de la vis de compression. Le produit en vrac tombe dans la trémie d'entrée. Là, il est saisi par la vis sans fin tournant à grande vitesse (vitesses de rotation de 700 à 1500 rpm) et transporté vers la sortie. En cours de route, le premier compactage du produit en vrac a lieu. L'objectif est de constituer un bouchon qui permet d'étancher la pression de la conduite de transport. À l'extrémité de la vis sans fin, appelée zone des pales d'extrémité, une nouvelle compression du produit en vrac a lieu, celle-ci étant encore soutenue par un clapet supplémentaire selon le fabricant. Le produit en vrac tombe alors comprimé dans la zone de sortie, où il est saisi par le flux d'air qui est fortement accéléré au moyen d'une buse, et transporté dans la conduite de transport.
Les avantages de la pompe à vis sont :
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Une construction robuste,
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faible hauteur de construction, même pour des débits élevés,
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grandes capacités de transport > 200 t/h possibles,
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Pas de contrôles de pression récurrents selon la directive DGRL,
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Des pressions allant jusqu'à 2,5bar(ü) sont réalisables en fonction du produit en vrac.
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Les inconvénients sont les suivants :
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Besoin d'énergie élevé dû à la buse et à l'entraînement de la vis de compression,
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Usure accrue en cas de fonctionnement à charge réduite,
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ne convient pas pour les granulés,
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ne convient pas aux produits en vrac sensibles (mot-clé : destruction des grains).
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Les problèmes typiques des pompes à vis sont les suivants :
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Problèmes de performance dus à un mauvais dimensionnement de la conduite de transport,
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Problèmes de performance dus à un mauvais dimensionnement de la buse d'air de transport,
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Chutes de performance en cas de variations des caractéristiques du produit en vrac,
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Chutes de performance lors de l'utilisation d'une aide au broyage dans le processus en amont,
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obstruction de la conduite de transport en raison d'un mauvais dimensionnement de la conduite de transport ou d'un mauvais mode de fonctionnement de la pompe à vis et de sa périphérie
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consommation d'énergie élevée d'air comprimé en cas de conduite à faible charge,
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vibrations de la pompe à vis,
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Consommation d'énergie élevée,
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Usure accrue de la pompe à vis en cas de fonctionnement en charge réduite.
Si vous avez des problèmes avec votre pompe à vis ou si vous souhaitez une évaluation mécanique ou énergétique, n'hésitez pas à nous contacter.
Écluse rotative
L'écluse rotative est, avec le convoyeur à buses, le plus ancien organe d'introduction à fonctionnement continu du transport pneumatique. L'écluse se compose principalement du corps et du rotor. La différence de pression au niveau de l'écluse provoque un courant d'air de fuite dans l'entrée. Celui-ci doit être évacué de manière à ne pas gêner le produit en vrac entrant.
Si la conduite de transport est montée directement sur le sas sans patin de soufflage, on parle d'un sas de soufflage. Dans ce cas, l'air de transport circule directement à travers le rotor. L'avantage de cette variante est que les particules de produit en vrac qui adhèrent sont soufflées hors du rotor par le gaz de transport.
L'inconvénient est que le rotor n'a pas de vitres latérales, ce qui réduit considérablement l'étanchéité à la pression.
Les avantages d'une écluse rotative sont les suivants :
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une grande capacité de transport pour une petite taille,
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une faible consommation d'énergie,
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Débit indépendant des fluctuations de l'alimentation,
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elle peut être utilisée en même temps comme organe de dosage,
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utilisable pour les produits en vrac fins et grossiers.
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L'inconvénient de l'écluse rotative est :
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La quantité de gaz de fuite (qui dépend elle-même de la pression).
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Les problèmes typiques avec les écluses rotatives sont :
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Problèmes de performance dus à un mauvais dimensionnement de la conduite de transport,
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Problèmes de performance dus à un mauvais dimensionnement de l'écluse rotative,
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Réduction des performances avec l'augmentation de la durée de vie,
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de l'usure,
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Fuites au niveau des paliers,
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Fortes émissions de poussière.
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Airlift
L'Airlift a été conçu à l'origine pour le transport vertical pur. Ses principaux domaines d'application sont l'industrie du ciment, l'industrie des centrales électriques et l'industrie de l'aluminium. Il est utilisé lorsque de grands flux de produits en vrac (> 50 t/h) doivent être transportés sur de grandes différences de hauteur (> 50 m). Comme l'exigence d'un tel système est une très grande sécurité contre les pannes, l'Airlift ne contient aucun élément mobile. Le produit en vrac tombe dans le conteneur cylindrique au niveau de la tête de l'Airlift.
Une colonne de produit en vrac se forme dans l'Airlift. Elle a pour fonction d'étancher la pression de la conduite de transport. Le poids de la colonne de produit en vrac s'oppose alors à la force de pression de la conduite de transport. Une buse d'air se trouve sur le fond ventilé de l'Airlift. Dans celle-ci, l'air de transport est accéléré de manière similaire au convoyeur à injection. Sur son chemin vers le tube de transport, il absorbe alors des matières en vrac et les transporte à travers la conduite de transport. Le débit de l'Airlift est déterminé par deux facteurs :
1. le débit massique d'alimentation : l'Airlift ne peut transporter que la quantité de produit en vrac qui lui est fournie.
2. par le poids de la colonne de produit en vrac : qui est lui-même déterminé par la densité du produit en vrac et la hauteur de remplissage. Il n'est possible de transporter que la quantité de produit en vrac qui peut être étanchéifiée en équilibre par la force de poids.
Les avantages de l'Airlift sont les grandes capacités de transport, les plus grandes hauteurs de transport, une disponibilité maximale, l'absence de composants mobiles ainsi qu'une structure constructive simple.
Les inconvénients sont la consommation d'énergie plus élevée ainsi que la grande hauteur de construction.
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