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Pneumatische Entladung von Silo-Sattelzügen

Auslegung eines pneumatischen Fördersystems zur Entladung von LKW-Tanks

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Einführung: Was ist ein Schüttgut-LKW-Tank?
2. Manuelle Ventilbedienung für die Entladung von Schüttgut-Tankfahrzeugen
3. Auslegung eines pneumatischen Fördersystems zur Entladung eines Straßen-Schüttgut-Tankers

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1. Einführung: Was ist ein Schüttgut-LKW-Tanker?

Schüttgüter weisen eine relativ geringe Schüttgutdichte auf, was schnell zur Handhabung großer Volumina führt. Es gibt verschiedene Formate zur Handhabung von Schüttgut, wie Säcke mit einem Fassungsvermögen von 25–50 kg oder Big Bags , die 1–2 m³ Material aufnehmen können. Für Großindustrien kann dies jedoch zu einem erheblichen Handhabungsaufwand pro Massendurchsatz führen. Eine Lösung besteht darin, das Schüttgut in LKWs mit einem Tank auf dem Anhänger zu transportieren.

Diese Tanks haben typischerweise ein Volumen von 30 m³, manchmal auch mehr. Am Beispiel von Zucker ermöglicht dies in einem Arbeitsgang die Handhabung des Äquivalents von 960 Säcken oder 30 Big Bags. Fabriken haben daher großes Interesse daran, ihr Schüttgut in Tankern angeliefert zu bekommen – sofern sie über Silos zur Aufnahme des entladenen Materials verfügen –, da dies den Transport großer Produktmengen in einem Schritt ermöglicht, den Bedarf an manueller Handhabung drastisch reduziert und somit einen höheren Fabriksdurchsatz ermöglicht.

Viele Schüttgüter werden in Silo-Sattelzügen transportiert, darunter Mehle, Zucker, aber auch Chemikalien oder Kunststoffe. Diese Art von Schüttgut-Tankern muss pneumatisch entladen werden , um den Tank effizient zu leeren, schnell genug zu entladen und das Produkt in ein Silo zu fördern.

Ziel dieser Seite ist es, einige Auslegungsüberlegungen aufzulisten, die man bei der Planung und dem Betrieb eines pneumatischen Fördersystems zur Entladung eines Sattelzugs in ein Silo beachten muss.

2. Manuelle Ventilbedienung für die Entladung von Schüttgut-LKW-Tankern

Eine wichtige Erkenntnis bei der Auslegung oder dem Betrieb eines pneumatischen Fördersystems zur Entladung eines Silo-Sattelzugs ist, dass dieser Vorgang tatsächlich stark manuell und vom LKW-Fahrer abhängig bleibt.

Der LKW ist mit einem Ventilverteiler ausgestattet, der es ermöglicht, den Luftstrom und den Druck zwischen dem Silo-Tank (der unter Druck gesetzt werden muss), dem Entladekonus des Tankers (der das Material fluidisieren und in die Förderleitung befördern muss) und der Förderleitung (die genug Luft liefern muss, um das Material zu blasen) auszugleichen. Der Bediener muss zudem das Entladeventil betätigen, um mehr oder weniger Produkt in die Förderleitung einzulassen. fluidisieren Das Material muss fluidisiert und in die Förderleitung bewegt werden. Der Bediener muss außerdem das Entladeventil steuern, um mehr oder weniger Produkt in die Förderleitung zu lassen.

Es wird dringend empfohlen, eine standardisierte Betriebsanweisung zu haben und den Bediener entsprechend zu schulen und zu validieren, um das Risiko von Fehlern während der Entladung zu minimieren, die zu Rohrverstopfungen oder Schäden am Empfangssilo führen könnten. Die in Abschnitt 3 genannten Auslegungsüberlegungen helfen dabei, das Entladesystem an die Anforderungen der Anlage anzupassen, können jedoch nicht vollständig kompensieren, wenn die manuelle Ventilbedienung nicht korrekt erfolgt.

Abbildung 1: Ventilverteiler eines Schüttgut-Silo-Sattelzugs

Sicherheit: der LKW muss geerdet sein, um eine gefährliche Ansammlung von statischer Elektrizität zu vermeiden, die zu gefährlichen Funken führen könnte.

3. Auslegung eines pneumatischen Fördersystems zur Entladung eines Sattelzugs

Wie wird ein pneumatisches LKW-Entladesystem ausgelegt?

Jeder Planer und Silobetreiber muss eine Risikoanalyse eines Silo-LKW-Entladesystems durchführen, um potenzielle Risiken zu bewerten. Umso mehr, wenn das Druckgas nicht Luft ist – wie in den meisten Fällen –, sondern ein anderes Gas wie reiner Stickstoff, der zusätzliche Risiken wie Erstickungsgefahr mit sich bringen kann.

3.1 Gebläse

In den meisten Fällen ist der Silo-LKW mit einem eigenen Gebläse ausgestattet, tatsächlich einem Kolbenkompressor, der vom Dieselmotor des LKWs angetrieben wird.

Der LKW ist somit während der Entladung autonom. Dieser Kompressortyp kann typischerweise 12 m³/min und einen Druck von max. 2 bar(g) erreichen [Anster]. Die Möglichkeit, einen solchen Druckabfall zu erreichen, ermöglicht eine Entladung mit hohem Feststoff-Luft-Verhältnis und verkürzt somit die Zeit, in der der LKW zum Entladen steht. 2 bar(g) sind jedoch nicht immer notwendig, insbesondere wenn das Material leicht ist und gut förderbar (z. B. Polyolefine).

Dieses System ist meistens ausreichend und ermöglicht es der empfangenden Anlage, in ein eigenes Gebläse zu investieren. Allerdings hat die Verwendung des LKW-Kompressors auch Nachteile, da die Steuerung des Kompressors nicht durch die Anlage erfolgt, was bedeutet, dass der Betrieb anfällig für manuelle Fehler sein kann (z. B. der LKW-Fahrer arbeitet mit zu hohem Druckabfall und verstopft die Leitung) oder dass der Zustand des Kompressors und der Luftaufbereitung nicht kontrolliert wird (Öl in der Luft, unzureichend gefilterte Luft).

Falls der Betrieb des LKW-Gebläses nicht akzeptabel ist, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, wo die Förderluft kontrolliert werden muss, kann ein Schraubenverdichter in der Anlage installiert werden. Der LKW-Fahrer muss dann zwei Schläuche anschließen: einen für die Luft vom Anlagenkompressor und einen für das Produkt zum Silo. Das Gebläse muss so dimensioniert sein, dass es ausreichend Luftgeschwindigkeit zum Aufnehmen des Produkts und Fördern bereitstellt, sowie genug Druck, um den Tanker in einer bestimmten Zeit zu entladen (z. B. wenn ein Drehkolbengebläse verwendet wird, beträgt der maximale Förderdruck < 1 bar(g), wodurch das Feststoff-Luft-Verhältnis niedrig und die Entladezeit für manche Materialien lang ist). Zu beachten ist, dass eine Risikoanalyse durchgeführt werden muss, insbesondere um sicherzustellen, dass der Straßentanker dem maximalen Druck des Luftförderers standhält.

3.2 Temperatur

Die Kompression von Luft führt zu einem Temperaturanstieg. Je höher das Druckverhältnis ist, desto stärker steigt die Temperatur. Man muss daher auf die maximale erreichte Temperatur achten, die Auswirkungen auf das geförderte Material haben kann (Erweichung, Schmelzen, Farbveränderung) oder sogar in Bezug auf Sicherheit (Selbstentzündung des Materials, die zu einer Staubexplosion führen kann).

Wenn die erreichte Temperatur zu hoch zu werden droht, sollte entweder der Förderdruck begrenzt oder ein Wärmetauscher nach dem Kompressor (Nachkühler) installiert werden, um die Temperatur auf akzeptable Werte zu senken.

3.3 Rohrleitungen

Die Rohrleitungen dürfen nicht zu klein sein, typischerweise mindestens 100 mm Innendurchmesser, um eine hohe Kapazität bei einem gegebenen Druckabfall zu ermöglichen. Auch bei Schläuchen muss darauf geachtet werden, dass sie – für den Teil, der zur Materialförderung verwendet wird – so kurz wie möglich (max. 4–5 m) und so gerade wie möglich sind. Der Anschlusspunkt muss sich in einer vertikalen Position befinden, die es dem Schlauch ermöglicht, einen geraden horizontalen Abschnitt zu haben und dann eine Biegung zum Anschlusspunkt zu machen. Jeder "S“-förmige Schlauch muss vermieden werden, da er den Druckabfall stark erhöht.

3.4 Steuerung des Transferendes: Der Druckstoß

Das Ende der Entladung eines Silo-LKWs kann problematisch sein. Tatsächlich steht der Tanker während des Transports unter dem Förderdruck. In einigen Fällen kann dieser 1,5–2 bar(g) erreichen. Solange Material in der Leitung gefördert wird und einen Druckabfall erzeugt, ist dies unproblematisch. Am Ende der Entladung jedoch fließt das Material aus der Leitung ab, und der Druckabfall sinkt drastisch. Das bedeutet, dass eine große Luftmenge (30 m³) bei 2 bar(g) nun fast ungehindert durch die Leitung zum Silo strömen kann. Der Luftstrom erhöht sich dadurch dramatisch und erzeugt einen Druckstoß. Ein höherer Luftstrom als erwartet kann, wenn er in das Silo gelangt, das mit einem Filter ausgestattet ist, der nicht für einen solchen Volumenstrom ausgelegt ist,einen Druckanstieg im Silo verursachen, der zu Schäden führen kann, typischerweise durch Öffnen des Sicherheitsventils oder der Explosionsklappe am Silo.

Eine Lösung, um das Ende der Entladung vorhersehbarer und sicherer zu gestalten, indem der Druckstoß am Ende der Entladung kontrolliert wird, besteht darin, den Druckabfall am Filter des Silos zu überwachen. Steigt dieser zu stark an, wird ein Absperrventil in der Transferleitung aktiviert und ein kleineres Bypass-Ventil geöffnet: Der Druckstoß-Luftstrom wird dadurch so weit reduziert, dass der Filter ihn ordnungsgemäß ableiten kann, während der LKW-Fahrer weiterhin die Möglichkeit hat, den Druck im Tank zu verringern.

3.5 Silo

Das Empfangssilo muss bestimmte Eigenschaften aufweisen, um die Entladung des Trockenschüttgut-Sattelzugs erfolgreich zu gestalten:

• Es sollte das gesamte Tankervolumen aufnehmen können,
• Der Filter muss groß genug für den vorgesehenen Luftstrom sein,
• Das Silo muss mit Sicherheitseinrichtungen wie Druckentlastungsventilen ausgestattet sein (Überdruck und Unterdruck) sowie Explosionsklappen / Berstscheiben zur Minimierung der Staubexplosionsrisiken in der Anlage.

Quelle

[Anster] Anster-Anhänger Spezifikation