Technique des silos | Schwedes + Schulze

Mise en œuvre de solides en vrac / Technique des silos

Les silos, les trémies d'alimentation et autres récipients de produits en vrac ne sont souvent pas le point central de la planification d'une installation, car ils contribuent généralement peu à la création de valeur par l'affinage ou la fabrication d'un produit. D'un autre côté, ils peuvent avoir une influence négative sur le débit de l'installation ou la qualité du produit s'ils ne sont pas conçus correctement. Malgré cela, de nombreux conteneurs pour produits en vrac sont construits sans tenir compte du comportement du produit en vrac à stocker. Cela conduit aux effets connus, par exemple aux problèmes d'écoulement, souvent reconnaissables aux traces de coups de marteau sur la trémie. Des problèmes similaires apparaissent également lors de la manipulation de produits en vrac à petite échelle (par exemple le dosage). L'objectif est donc de concevoir le silo/la cuve/la goulotte de manière à ce que le produit en vrac s'écoule sans problème. On y parvient en effectuant la conception sur la base d'analyses de cisaillement avec le produit en vrac concerné. Cela permet d'éviter ou de réduire les sept problèmes de silo, à savoir la formation de ponts, l'écoulement du noyau, la formation de puits, le cisaillement, la ségrégation, l'extraction unilatérale / le flambage / le flambage et les secousses (tremblement de terre du silo, klaxon du silo). La solution au problème est le flux de masse. La base d'une conception correcte du silo est donc la connaissance du profil d'écoulement.

Si vous avez des problèmes avec votre silo, comme décrit ci-dessus, ou si vous souhaitez concevoir votre silo correctement avant la planification, contactez-nous. Nous vous aiderons à réussir.

Formation de ponts

La formation de ponts est un problème en cas d'écoulement en noyau et en masse. Une voûte stable se forme au-dessus de l'ouverture de sortie, de sorte que l'écoulement du produit en vrac s'arrête. Dans le cas de produits en vrac à grains fins et cohésifs, la cause de la formation de ponts est la résistance à la compression basée sur les forces d'adhérence entre les différentes particules (résistance du produit en vrac). Ici aussi, la formation de ponts peut être évitée par une ouverture de sortie suffisamment grande, dont le calcul est effectué sur la base d'essais de cisaillement.

On détermine alors le diamètre critique en dessous duquel il ne faut pas descendre.

Si vous avez des problèmes de formation de ponts, n'hésitez pas à nous contacter.

Ecoulement en noyau

Le flux de noyau se produit par exemple lorsque les parois de la trémie ne sont pas assez raides ou lisses. Dans ce cas, le produit en vrac ne peut pas glisser directement vers le bas sur les parois de la trémie dans le silo rempli. Des zones mortes se forment et le produit en vrac ne se déplace vers le bas que dans une zone d'écoulement qui s'étend de l'ouverture de sortie vers le haut.

Si le silo est utilisé comme tampon, le produit en vrac reste plus longtemps dans les zones mortes et peut changer de propriétés (par exemple, se détériorer). L'écoulement en noyau peut être évité par un dimensionnement correct du silo du point de vue du procédé, sur la base d'essais de cisaillement.

Si vous avez des problèmes d'écoulement nucléaire, n'hésitez pas à nous contacter.

Formation de cheminée

La formation de cheminées est une conséquence de l'écoulement en noyau. Les produits en vrac peuvent se solidifier dans les zones mortes en raison de l'écoulement du noyau, de telle sorte qu'ils ne peuvent plus s'écouler par la seule force de gravité. Cela se reconnaît à une « cheminée » vide qui s'étend vers le haut à partir de l'ouverture de sortie.

Une cheminée stable est créé dans le silo à flux central, dans lequel seul le produit en vrac s'écoule verticalement au-dessus de l'ouverture de sortie. Le reste du produit en vrac - les zones mortes - reste dans le silo en raison de la résistance à la pression et forme les parois de la cheminée. Si le produit en vrac a tendance à se solidifier dans le temps, il peut se solidifier de plus en plus dans les zones mortes, où il n'y a pas de mouvement de produit en vrac pendant de longues périodes, ce qui augmente le risque de formation de puits.

Dans les cas extrêmes, le matériau en vrac ne peut être remis en mouvement qu'au prix d'efforts considérables (par des techniques minières). La formation de puits peut être évitée, comme la formation de ponts, par une ouverture de sortie suffisamment grande, dont le calcul peut être effectué sur la base d'essais de cisaillement.

Si vous avez des problèmes de formation de cheminée, n'hésitez pas à nous contacter.

Ecoulement incontrôlé (« inondation, tirage »)

L’écoulement incontrôlé (« inondation ») est souvent la conséquence d'une aération insuffisante du produit en vrac et est donc liée à un temps de séjour trop court. Le temps de séjour d'un produit en vrac fraîchement versé peut cependant être très court, en particulier dans un silo à flux central, si l'extraction a lieu pendant le remplissage et que le produit en vrac versé parvient en peu de temps à l'ouverture de sortie en passant par la zone morte. Un produit en vrac facilement fluidifiable par l'air (p. ex. farine, chaux fine) n'a donc pas le temps de se désaérer et est expulsé de l'ouverture de sortie sans être freiné, comme un liquide.

Cela peut entraîner une augmentation de la charge de poussière dans l'environnement, voire une inondation de l'appareil d'extraction. En cas de flux massique, le temps de séjour est en revanche plus long pour une même quantité de remplissage et un même flux massique.

Le cisaillement est également une conséquence de l'effondrement de ponts. Le produit en vrac qui tombe tombe en direction de l'exutoire, où il comprime l'espace gazeux. Le gaz, en général de l'air, se mélange intensivement avec le produit en vrac et le fluidifie.

Selon le produit en vrac (par ex. l'alumine, d50 : env. 80 µm), il peut être si fortement fluidifié qu'il passe les vannes d'arrêt fermées.

D'autres raisons de tirs sont, par exemple :

grandes capacités d'extraction du silo
dispositifs d'aération
canons à air comprimé
Vous avez des problèmes avec des produits en vrac qui « inondent » - n'hésitez pas à nous contacter.

Ségrégation

Lors du remplissage d'un silo, il faut toujours s'attendre à ce que le produit se sépare au-dessus de la section transversale du silo. En cas de remplissage centré, on trouve généralement les petites particules dans l'axe du silo et les grosses particules sur le bord. Si le flux central règne dans le silo, c'est d'abord le produit du centre (fines) qui s'écoule, tandis que le produit plus grossier du bord ne suit que plus tard. Il en résulte à la sortie un flux de produits en vrac ségrégé dans le temps, ce qui représente non seulement une baisse de qualité lors du remplissage de petits récipients, mais peut également rendre impossible le fonctionnement stationnaire des processus suivants.

Les poudres et les produits en vrac ont tendance à se séparer lorsque les particules diffèrent en termes de taille, de forme ou de densité.

Dans de nombreux cas, on souhaite éviter la ségrégation ou du moins la limiter, car le produit en vrac est nécessaire dans des processus ultérieurs de composition constante, par exemple parce qu'un produit doit être conditionné en quantités partielles de même composition (par exemple dans des emballages de vente) ou parce qu'un processus ultérieur (par exemple un broyage ou une incinération) ne peut se dérouler de manière stationnaire que si la composition du produit est constante. La ségrégation peut également entraîner des variations de la densité des produits en vrac, ce qui rend un dosage volumétrique moins précis.

Si vous avez des problèmes de ségrégation, n'hésitez pas à nous contacter.

Extraction unilatérale

Les appareils de déchargement peuvent, s'ils sont mal conçus, entraîner une extraction unilatérale du produit en vrac et donc un flux de noyau. L'écoulement unilatéral du produit en vrac entraîne une contrainte asymétrique défavorable sur la paroi du silo. La répartition de la contrainte normale de la paroi résultant de la vidange excentrique est représentée schématiquement sur la figure.

Dans la zone d'écoulement, les contraintes normales de la paroi sont nettement plus faibles que dans le reste de la zone. En revanche, à proximité immédiate de la zone d'écoulement, les tensions sont légèrement plus importantes. La paroi du silo est aplatie dans la zone d'écoulement (rayon de courbure plus grand) et un peu plus courbée à côté, ce qui s'accompagne de moments de flexion dans la paroi du silo (par rapport à la verticale) de différents signes.

Les causes d'un vidage excentrique peuvent être les suivantes :

Silo à flux central avec zone d'écoulement asymétrique, par exemple en cas d'ouverture de sortie non centrée ou de trémie asymétrique.
Silo avec plusieurs ouvertures de sortie, dont toutes ne sont pas actives
Guillotine de sortie pas complètement ouverte
Silo avec un appareil d'évacuation à extraction unilatérale

Vous avez des problèmes de flambage, de bosses, d'extraction unilatérale - n'hésitez pas à nous contacter.

Vibrations de silos

L'écoulement de produits en vrac dans les silos peut provoquer des secousses et des vibrations auto-excitées. La fréquence des vibrations provoquées par le produit en vrac peut être supérieure à 1 Hz, parfois même dans la plage audible > 20 Hz, mais les amplitudes sont généralement faibles. Lorsque des vibrations audibles sont générées, on parle de "klaxon de silo", car le bruit est comparable au klaxon d'un camion. Il peut également y avoir des secousses avec des périodes allant de quelques secondes à quelques heures, qui se succèdent de manière irrégulière, ce que

l'on appelle des "tremblements de silo" ou des "battements". Selon le sous-sol, les charges de choc peuvent se propager loin dans l'environnement, de sorte que les secousses et les coups de silo sont souvent associés à une dégradation de l'environnement, mais aussi désagréables pour le personnel d'exploitation et éventuellement défavorables à la charge des structures de silo.

Les secousses et les bourdonnements des silos sont dus à l'écoulement et au freinage brusques des produits en vrac.

Si vous avez des problèmes de vibrations, n'hésitez pas à nous contacter.

Résoudre les problèmes : le flux en masse

Les problèmes fréquemment rencontrés lors du stockage de produits en vrac dans des silos ont été décrits dans les paragraphes précédents. La plupart des problèmes qui y sont présentés sont liés au flux central. Par conséquent, la conception pour le flux en masse permet à elle seule d'éviter un certain nombre des:

problèmes présentés :

Les puits sont des zones mortes solidifiées et ne peuvent donc se former qu'en cas d'écoulement nucléaire.
La répartition des temps de séjour dans le silo à flux massique est étroite ("first in - first out" ou « premier entré, premier sorti, PEPS »), ce qui permet d'éviter les temps de séjour défavorables, longs et inconnus du produit en vrac en cas de flux nucléaire.

Schießen ist häufig eine Folge nicht hinreichender Entlüftung des Schüttgutes und daher mit zu kurzer Verweilzeit verbunden. Die Verweilzeit frisch eingefüllten Schüttgutes kann aber insbesondere in einem Kernflusssilo sehr kurz sein, wenn während des Füllens abgezogen wird und das eingefüllte Schüttgut durch die tote Zone in kurzer Zeit zur Auslauföffnung gelangt. Bei Massenfluss ist die Verweilzeit bei gleicher Füllmenge und gleichen Massenströmen dagegen länger.
Beim Füllen eintretende Entmischung über dem Siloquerschnitt wirkt sich bei Kernfluss stark auf die zeitliche Zusammensetzung des abgezogenen Schüttgutes aus. Bei Massenfluss tritt dagegen im Trichter eine häufig ausreichende Rückvermischung ein.

Pour les produits en vrac à grains fins et cohésifs, la cause de la formation de ponts est la résistance à la compression basée sur les forces d'adhérence entre les différentes particules (résistance du produit en vrac). Ici aussi, la formation de ponts peut être évitée par une ouverture de sortie suffisamment grande. Ceci peut également être évalué sur la base d'études de cisaillement.

Vous avez des problèmes avec votre silo - n'hésitez pas à nous contacter.

Profil d'écoulement : flux en masse et flux en cheminée

Lorsque le produit en vrac s'écoule d'un silo, on distingue le flux en masse et flux en cheminée. En cas de flux en masse, tout le contenu du silo est en mouvement lorsque le produit en vrac est extrait. Le flux en masse n'est possible que si les parois de la trémie sont suffisamment raides et/ou lisses. En revanche, si la paroi de la trémie est trop plate ou trop rugueuse, un flux en cheminée se produit. En cas d'écoulement en cheminée/noyau, seul le produit en vrac dans la zone au-dessus de l'ouverture de sortie est en mouvement.

Le produit en vrac dans les "zones mortes", qui se forment à partir des parois de la trémie en bordure du silo, n'est évacué que lorsque le silo est complètement vide. Les zones mortes peuvent s'étendre jusqu'à la surface du produit en vrac, de sorte qu'un entonnoir d'écoulement s'y forme et que le flux du noyau est clairement identifiable comme tel depuis le haut. Il est également possible que les zones mortes ne se trouvent que dans la partie inférieure du silo, de sorte que l'observation de la surface du produit en vrac ne permette pas de déduire le profil d'écoulement. En outre, les zones mortes peuvent également se former de manière asymétrique, ce qui a un effet défavorable sur la charge des parois du silo.