密相空気輸送: 低速、高圧、少ない摩耗

ある食品工場では、ミキサーから梱包ラインに移送する際に、粉塵や壊れた顆粒として各バッチの 4% 近くが失われていました。問題は混合ステップではありませんでした。それは 22 m/s で走行する希薄相輸送ラインであり、あらゆる粒子がパイプの壁やあらゆる曲がりに衝突しました。濃厚相空気輸送に切り替えた後、製品ロスは 0.5% 未満に減少し、パイプの寿命は約 1 年から 4 年以上に延長されました。この結果は、磨耗しやすい、脆い、または偏析しやすい材料に典型的です。つまり、高密度相は同じバルク固体を数分の一の速度で移動させるため、粒子は高速でフィッティングに衝突するのではなく、詰まったスラグとなってラインを滑ります。

密相空気輸送とは何ですか?

濃密相空気輸送は、バルク粉末および顆粒を低速かつ高圧で移動させる方法です。材料は空気流中に浮遊しません。代わりに、コンプレッサーまたはブロワーが約 2 ～ 8 bar (30 ～ 100 PSIG) の空気を供給し、充填された製品のカラムをパイプラインに押し込みます。物質はパイプの底に沿って砂丘として、またはエアポケットによって分離されたフルボアのスラグとして移動します。

ライン内の搬送密度は通常、材料の静止時のかさ密度の約 50% であるため、この方法が「高密度」と呼ばれます。製品速度は、通常、1 ～ 8 m/s の間に留まりますが、希薄相搬送の場合は 15 ～ 35 m/s です。この高圧と低速の組み合わせにより、製品とパイプの両方が保護されます。

濃厚相と希薄相: 実際に何が変わるのか

2 つの方法を比較する最も簡単な方法は、製品がどのように動くかによって比較することです。希薄相では、材料は完全に浮遊し、空気の流れに従うため、個々の粒子は急速に移動し、パイプ壁に衝突します。高密度相では、物質はゆっくりと動くプラグとして前方に押し出され、空気のエネルギーのほとんどは速度ではなく圧力に変換されます。

空気圧縮コストが高いことが、高密度フェーズがどこにでも設置されない主な理由です。この節約は、摩耗の減少、製品の損傷の減少、およびベンド、ダイバータ、ロータリーバルブのメンテナンスの軽減によってもたらされます。

密相システムの仕組み

高密度相システムには、ラインに材料を供給する圧力容器またはブロータンク、圧縮空気供給源、およびパイプラインに沿った空気注入ポイントという 3 つのコア要素があります。動作サイクルは単純です。

1. ブロータンクは大気に排気されながら充填されます。
2. 入口バルブが閉じ、圧縮空気が容器を加圧します。
3. 容器の圧力がパイプラインの抵抗を上回ると、材料がタンクからラインに押し出されます。
4. パイプに沿った空気注入ポイントから一定間隔で空気が放出され、材料カラムがプラグとして動き続け、固形物の充填を防ぎます。

未だに混乱を引き起こしている点の 1 つは、ブロータンクと真の密相動作の違いです。ブロータンクを単独で使用しても、濃厚相の挙動は保証されません。空気速度が物質を懸濁させるのに十分なほど高い場合、空気が圧力容器から供給されていても、システムは希薄相で動作します。決定要因はフィーダーのタイプではなく速度です。

どの材料が最も効果的か

濃密相はすべての製品にとって正しい選択ではありません。そうでなければ損傷したり、ラインに損傷を与えたりする可能性のある材料で運営コストを稼ぎます。次の 4 つのカテゴリが特に適しています。

• 研磨製品 アルミナ、珪砂、その他多数 化学中間体 。速度が遅いということは、特に曲がり部分でのパイプの浸食が少ないことを意味します。
• 脆くて壊れやすい製品 含む 医薬品顆粒 、インスタントコーヒー、およびコーティングされた粒子。穏やかな押し込み動作により粒子サイズが維持され、粉塵が減少します。
• 混合バッチ 空気が吹き込まれると分離する傾向があります。高密度相により、高速流に特有の粒子分類が最小限に抑えられます。
• 柔らかく圧縮可能な素材 多くの食品粉末やポリマー顆粒など、希薄相で衝撃を受けると変形したり汚れたりします。

微細で凝集性の高い粉末は主な例外です。きれいなナメクジではなく、安定したアーチを形成することができます。このため、実際の製品を使用した搬送テストは任意ではありません。これは、密相が機能することを確認し、ラインのサイズを正しく設定する唯一の信頼できる方法です。

ラインに合わせた伝え方をする

完全な高密度相システムに取り組む前に、プラントのエンジニアは、より単純な装置に対して転送距離と製品の動作を比較検討する必要があります。搬送距離が短い場合、真空コンベヤは低コストの空気圧式の代替品であり、粉体を袋、ビン、小型プロセス装置から粉塵を逃がさずに移動するために広く使用されています。

真空搬送は通常 30 メートル未満の距離に制限されますが、その範囲内であれば圧力容器やコンプレッサーステーションの資本的支出を回避でき、製品交換の合間の清掃も簡単です。

機械的な面では、スクリューコンベアは、制御された速度で材料をブレンダー、造粒機、または包装機に供給する信頼性の高い密閉された方法を提供します。スクリューコンベアは、製品が自由に流れ、レイアウトが固定されている短い水平または傾斜した搬送によく使用されます。

LS 短距離原料搬送用食品顆粒スクリューコンベア このステンレス鋼製スクリューコンベアは、短い水平または傾斜したルート上で自由流動性の乾燥粉末および顆粒を制御して供給するのに適しており、食品、化学、製薬プラントにおけるより長い高密度相システムを補完します。 製品を見る→

長時間の運転、高スループット、または機械的取り扱いに耐えられない製品の場合は、依然として高密度相が好ましい選択肢です。多くの食品、化学、製薬工場では、短いセグメントでは真空またはスクリュー搬送、建物またはサイロ間のメインラインでは高密度フェーズを組み合わせて稼働しています。

購入前の主な考慮事項

高密度相システムを指定する場合、機器の見積もりを提示する前に、サプライヤーとの話し合いで少なくとも 4 つのポイントを解決する必要があります。

• 空気の供給。 濃厚相には、希薄相よりも高圧の空気源が必要です。専用のコンプレッサーを稼働させるか、工場の空気を利用するかを決定します。プラントの空気圧は他の機器の起動と停止によって変動するため、通常は専用供給の方が信頼性が高くなります。
• ラインレイアウト。 曲がるたびに抵抗が加わり、ナメクジが失速する場所ができます。曲げを最小限に抑え、半径の長いエルボを使用し、研磨製品の場合は交換可能なウェアバックまたはセラミック裏地付きの曲げを取り付けます。
• 材料試験。 嵩密度だけから高密度相線のサイズを決めないでください。粒度分布、含水量、凝集力、および脆さはすべてプラグの形成に影響します。実際の製品での制御された試験は、ラインの直径、空気流量、および圧力を設定するための信頼できる唯一の方法です。
• コンポーネントの品質。 ブロータンクの排出バルブ、空気注入継手、およびパイプラインの曲がりは、研磨作業で最も早く故障します。動作圧力に対して定格があり、迅速に交​​換できるように設計されたコンポーネントを指定してください。

運営コストも正直に評価されるべきです。濃厚相システムは通常、希薄相よりも大型のコンプレッサーと、輸送トンあたりにより多くのエネルギーを必要とします。製品の損失が減り、メンテナンスが減り、ラインの詰まりが減ることで利益が得られます。研磨性の高い製品や壊れやすい製品を生産する工場では、通常、最初の完全な生産サイクル内で差額を回収します。

決定的な質問は単純です。製品が 25 m/s で移動するときに何をしますか?答えが破損、粉塵、偏析、またはパイプの急激な摩耗である場合、高密度相の空気輸送にはコンプレッサーに多額の投資をする価値があります。製品が堅牢で、自由に流れ、距離が短い場合は、より単純な真空またはスクリュー システムで十分です。どのような場合でも、独自の製品の試用中に測定された速度、圧力、および材料の挙動が最終仕様を決定する必要があります。