Grundlagen der pneumatischen Förderung - files.vogel.de · hohen Feinanteilen und geringer...
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Grundlagen der pneumatischen Förderung
Dr. Harald WilmsZeppelin Systems GmbH, Friedrichshafen
Förderverfahren
Vor- & Nachteile
Auslegung einer pneumatischen Förderanlage
Besondere Entwicklungen und Anwendungen
Bauteile einer pneumatischen Förderanlage
Leistungsgrenzen & -Erhöhungen
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Zeppelin Systems ist ein führender Lieferant für
• Lager- & Mischsilos, Filter
• Mischer, Compounder, Granulatreiniger
• Anlagen & Komponenten für Pneumatische Förderung & Liquids Processing
• Logistik-Anlagen für die Kunststoff-Erzeugung
Zeppelin Systems beschäftigt ca.1100 Mitarbeiter an 19 Standorten und erwirtschaftet einen Umsatz von ca. 250 Mio €. Zeppelin Systems gehört zur Zeppelin Stiftung
Unternehmensprofil
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Prinzip der pneumatischen Förderung
• Schüttgut wird mittels eines Gases durch die Förderleitung bewegt - Zweiphasenströmung
• Die Energie wird über die Relativgeschwindigkeit zwischen Schüttgut und Gasströmung übertragen und bewirkt einen Druckabfall der Gasströmung
• Das Schüttgut fliegt in Form von Einzelteilchen durch die Leitung (Flugförderung ) oder wird in Haufwerken durch die Leitung geschoben (Langsam - oder Dichtstromförderung )
• Manche Schüttgüter benötigen bei der Langsam-förderung eine zusätzliche Lufteindüsung entlang der Förderleitung (By-Pass-Förderung )
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Einsatzbereich der pneumatischen Förderung
Einsatzbereich pneumatischer Förderanlagen
Förderentfernung [m]
För
derle
istu
ng
[t/h]
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Einsatz von Druck- und Saugförderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Vor- & Nachteile der pneumatischen Förderung
• flexible Rohrleitungsführung
• geringer Platzbedarf
• staubfreier Betrieb (geschlossenes System)
• geringer Wartungsaufwand
• einfache Installation
• Abrieb und Verschleiß an Anlage und Schüttgut
• hoher Energiebedarf
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Zustände der pneumatischen Förderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Dichtstromförderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Dichtstromförderung
• Grob-disperse Schüttguter mit enger Teilchengrößenverteilung (Granulate) sind für die Langsamförderung geeignet.
• Schüttgüter mit breiter Teilchengrößenverteilung, hohen Feinanteilen und geringer Permeabilität (Luftdurchlässigkeit) bilden Stopfer
• Für derartige Schüttgüter ist eine Sekundärluftzufuhr erforderlich.
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Pneumatische Auslegung einer Flugförderanlage
Pumpen & Schüttguttag 2011
Elemente des Druckabfalls einer pneumatischen Flugförderung
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Pneumatische Auslegung einer Flugförderanlage
Pumpen & Schüttguttag 2011
Berechnung des Druckabfalls einer pneumatischen Flugförderung
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Pneumatische Auslegung einer Dichtstromförderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Zustandsdiagramm der pneumatischen Förderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Anstieg der Fördergeschwindigkeit durch Expansion des Fördergases
Pumpen & Schüttguttag 2011
Dichtstromförderung Übergang Flugförderung
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Hochdruck-Flugförderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
Ein höherer Förderdruck erlaubt eine deutlich höhere Förderleistung
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Geschlossener Kreislauf mit Gebläse
Pumpen & Schüttguttag 2011
Rohrdurchmesser mm 350-400 Stickstoff-Volumenstrom Nm³/h 13000 Förderdruck barg 0.63 Beladung - 4.92 Anfangsgeschwindigkeit m/s 24.2 Endgeschwindigkeit m/s 28.3 Maximalgeschwindigkeit m/s 32 Motorleistung kW 600 Wellenleistung kW 522 Filtergröße m² 2 je 200 Investitionskosten € 940 000
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Geschlossener Kreislauf mit Kompressor
Pumpen & Schüttguttag 2011
Rohrdurchmesser mm 211-298 Stickstoff-Volumenstrom
Nm³/h 6500
Förderdruck barg 1.500 Beladung - 9.8 Anfangsgeschwindigkeit
m/s 22.6
Endgeschwindigkeit m/s 25.5 Maximalgeschwindigkeit
m/s 31
Motorleistung kW 400 Wellenleistung kW 363 Filtergröße m² 2 je110 Investitionskosten € 790 000
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Funktion einer By-Pass-Förderung
Pumpen & Schüttguttag 2010
Druckabfalls steigt stark mit der Propfenlänge
� Begrenzung der Pfropfenlänge erforderlich
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By-Pass-Förderungen
Pumpen & Schüttguttag 2011
Turbo-flow
Overflow
Airfloat
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Technikum für Förderversuche
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Entstehung von Schlägen bei der Dichtstromförderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
Zeit
Zeit
0
100
200
300
400
500
600
700
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
force [kN]
abss
olut
e fr
eque
ncy
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Rohrhalter zur Aufnahme großer Rohrkräfte
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Produktabrieb
Pumpen & Schüttguttag 2011
• Flugförderung von Granulaten: ca. 300 ppm/100 m
• Dichtstromförderung von Granulaten: ca. 40 ppm/100 m
• Pfropfenförderung von Perlruß: ca. 20 ppm/100 m (< 125 µm)
• Für Granulate wird die Dichtstromförderung bevorzugt
• Flugförderung ist ausreichend für alle nicht zerbrechlichen Pulver
• Pfropfenförderung wird bei geperlten Pulvern erforderlich
• Zum Rohrverschleiß gibt es keine allgemein gültigen Zahlenwerte
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Entstehung von Abrieb und Engelhaar (Kunststoffen)
Glatte Oberflächen erzeugenFilm und Engelshaar – raueOberflächen erzeugenfeinkörnigen Abrieb, aber keinEngelshaar.
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Fines Testing: FEM 2.482
Wet fines testing method
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Feingut-Generierung bei der pneumatischenFörderung von Kunststoffen
Flug-
förderung Dichtstrom -förderung
Kunststoff Abrieb ppm/100 m
Abrieb ppm/100 m
HDPE-Granulat 100 – 200 15 - 40 LDPE-Granulat 150 – 250 50 – 120 LLDPE-Granulat 100 – 200 20 - 50 PP-Granulat 150 – 250 20 – 120 PS-Granulat 50 – 200 30 – 50 PA-Granulat 100 – 150 20 – 50 PET-Granulat 100 – 150 10 – 40
Typische Abriebraten von Kunststoff-Granulat beider pneumatischen Förderung
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Abrieberzeugung in Abhängigkeit der Förderlänge(Kunststoffe)
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Granulatzerstörung durch Zellenradschleusen: 1 ppm /Durchgang
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Entmischung bei der pneumatischen Förderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Bauteile einer pneumatischen Förderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
• Drucklufterzeugung und Aufbereitung
• Schüttguteinspeisung & Förderung
• Rohrleitung & Verteilung
• Luftmengenregelung
• Abscheidung
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Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Einspeisung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Injektoren
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Zellenradschleusen & Schneckenpumpe
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Leckluftabfuhr bei Zellenradschleusen
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Druckgefäßförderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Doppel-Druckgefäß-Stationen
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Pump-Flow: Schonende Förderung für bruchempfindliche Schüttgüter
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Screw -Flow Förderung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Screw -Flow Feeder
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Screw -Flow im kontinuierlichen Parallelbetrieb
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Rohre
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Weichen
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Kompakte Bauform von Einkanalweichen
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Luftmengenregelung
För
derd
ruck
Fördergas-Volumenstrom
Luftmengenregelungenwerden dann benötigt, wenn sichinsbesondere bei derpneumatischenDichtstromförderungFörderentfernung, Förderleistung und Produkt ändern.
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LuftmengenregelungLuftmengenregelungen basieren auf der Veränderung derDurchfluss-Verhältnisse, z.B. durch eine Lavaldüse in Abhängigkeit des Vordrucks. Alternativ dazu kann die Verdichterleistung durch eineDrehzahlregelung verändert werden.
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Bauteile einer pneumatischen Förderanlage: Abscheid er
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Flugförderung Dichtstromförderung Kunststoff-Granulat
Aluminum oder Edelstahl (kugelgestrahlt)
Aluminum oderr Edelstahl (glatt)
Kunststoff-Pulver (Polyolefine, PTA, PVC)
Aluminum oder Edelstahl (glatt / kugelgestrahlt)
Aluminum oder Edelstahl, (glatt); Versuch erforderlich
Ruß (geperlt) Gummischlauch, HDPE
HDPE Overflow
Silica Edelstahl (glatt) Edelstahl Airfloat
Werkstoffe für Förderleitungen
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Schüttgut-KlassifikationSchüttgut Partikelgröße
µm Geldart
Klassifikation Flugförderung Dichtstrom-
förderung Kunstatoff-Granulate
2000 – 4000 D Zellenradschleusen, Hochdruck
Zellenradschleusen
Kunststoff-Pulver 200 – 2000 B Zellenradschleusen, Hochdruck
Zellenradschleusen
Feine Pulver (PTA)
50 – 200 C Zellenradschleusen, Hochdruck
Zellenradschleusen Fließförderung
Agglomerate, Perlruß, Silica
200 – 500 A (zu viel Abrieb)
ZellenradschleusenDruckgefäße, ScrewFlow mit Overflow
Mineralstoffe, Zement, Alumina
10 - 200 C ScrewFlow oder Keramikschleuse
ScrewFlow oder Keramikschleuse, Bypass-System
Ultra-feine Pulver, Pigmente, Additive
< 10 C Druckgefäß ScrewFlow, Overflow/Airfloat
Glasfasern, Hohlkugeln
- (zu viel Abrieb) PumpFlow, Overflow
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Leistungsgrenzen
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Leistungserhöhung bei der pneumatischenFörderung
Fördergas-Volumenstrom
För
derd
ruck
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Förderleistung in Abhängigkeit der Förderentfernung
Pumpen & Schüttguttag 2011
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Pumpen & Schüttguttag 2011
Jetzt ist es Zeit für Ihre Fragen !Dr.-Ing. Harald Wilms
Zeppelin Systems GmbHLeutholdstr. 108
88045 Friedrichshafen07541 202 873
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Pneumatic Conveying Systems
Plug Splitting by Air Injection: Overflow
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Feststoff-Konzentration in der Förderleitung
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Feststoff-Konzentration bei der Hochdruck-Flugförderung