Stroomproblemen in trechters en silo's oplossen (slechte stroming, geen stroming)

1. Wat zijn de oorzaken van poederstroomproblemen in trechters en silo's?

Bogen en ratengaten kunnen gedeeltelijke of totale blokkade veroorzaken van de stroom uit een silo. Helaas is het niet ongebruikelijk dat operators van bulkvaste-stoffen/poederprocessen stroomproblemen ervaren uit hun trechters of silo's. Een slechte stroom uit een trechter heeft belangrijke gevolgen voor het hele proces, omdat het dit aanzienlijk kan vertragen of zelfs volledig kan stoppen. Industriële siloblokkades, de preventie en langetermijnoplossing hiervan, is daarom een primaire zorg voor bedrijven. Een slechte stroom uit een silo kan meerdere oorzaken hebben, aangezien de stroom afhankelijk is van de combinatie van poedereigenschappen en silo-ontwerp. Toch kunnen we hier de meest voorkomende oorzaken in de industrie opsommen:

• Te kleine ontlaadhoek: de helling van de ontlaadkegel is onvoldoende om de poederstroom te garanderen (opmerking: andere geometrieën dan kegels zijn mogelijk, maar volgen dezelfde logica)
• Te kleine ontlaadopening: de diameter van de uitlaat van de silo is te klein
• De hulpmiddelen voor ontlading zijn niet correct gekozen of geïnstalleerd

Deze oorzaken leiden meestal tot de volgende gevolgen:

• Poederbogen ("Bridging") : een stabiele poederboog vormt zich in de silo, het poeder boven de boog kan niet stromen
• Ratengaten ("Ratholing") : het poeder stroomt alleen binnen een kanaal, het poeder rond dit kanaal, of ratengat, stroomt niet

Kortom, er is veel minder of helemaal geen stroom uit de trechter!

Opmerking: andere stroomproblemen bestaan, met verschillende symptomen, maar zijn minder gebruikelijk en worden niet in detail besproken op deze pagina. Onder deze problemen valt het fenomeen "flushing", wat eigenlijk het tegenovergestelde is van de hierboven genoemde problemen: de fluidisatie van het poeder leidt tot een oncontroleerbare stroom buiten de silo.

2. Stroomproblemen in silo's voorkomen (blokkades, geen stroming): Silo-ontwerp

Hoe bogen en ratengaten in silo's voorkomen?

De allereerste actie is eigenlijk het voorkomen van deze problemen door een goed ontwerp. De silohelling en uitlaatdiameter kunnen worden berekend. De siloberekening is in eerste instantie gebaseerd op het correct meten van de stromeigenschappen van de op te slaan bulkvaste stoffen. De volgende pagina legt de berekeningsprocedure uit voor het ontwerpen van een silo: link.

Opmerking: het is soms mogelijk, hoewel kostbaar, om een silo na installatie te wijzigen om de stroom te verbeteren.

Als het ontwerp op zich geen vrije stroom kan garanderen, of als het nodig is om de poederstroom na installatie te verbeteren, moet het gebruik van hulpmiddelen voor ontlading worden overwogen.

De volgende paragraaf bespreekt de meest gebruikte hulpmiddelen voor ontlading in de poederverwerkende industrie.

3. Hoe de stroom in silo's verbeteren: hulpmiddelen voor ontlading

3.1 Ontlaadbodem - trechteractivator

Trechteractivatoren zijn een veelgebruikte methode om de stroom in silo's te bevorderen. Een dergelijke trillende bodem maakt het mogelijk om een kortere silohoogte te hebben terwijl een goede productstroom behouden blijft. Het onderste deel van de silo is gemonteerd op dempers, voorzien van een trilmotor (meestal een onbalansmotor) en uitgerust met een omgekeerde kegel die de productstroom langs de buitenkant van de silowand forceert.

De trilling van het onderste deel en de omgekeerde kegel die daarop is gemonteerd, maken het mogelijk om bogen te breken en stroom te creëren. Bovendien helpt de kegel ook om een massastroom in de trechter te verkrijgen, wat vaak wenselijk is.

Aangezien het principe van stroombevordering gebaseerd is op trillingen, zullen trechteractivatoren niet erg effectief zijn bij poeders die gemakkelijk compacteerbaar zijn, wat kan leiden tot blokkades onder de kegel. Dit kan worden verbeterd door meerdere niveausensoren in de uitlaatkegel te plaatsen en alleen te trillen wanneer dat nodig is. Trillingen als hulpmiddel voor ontlading kunnen ook niet erg efficiënt zijn voor poeders die trillingen goed absorberen, of voor zeer fijn poeder waarbij de stroom onregelmatig kan zijn.

Figuur 1 - Trechteractivator / trillende bodem

Opmerking: in sommige gevallen zullen trechterontwerpers trilmotoren direct op de silokegel monteren, zonder flexibele onderdelen. Dit heeft een beperkt effect omdat de trechterstructuur een deel van de trilling absorbeert en kan alleen worden gebruikt voor milde stroomproblemen. De trechter en de ondersteuning moeten ook ontworpen zijn om de trillingen te weerstaan, die vooral hoog kunnen zijn wanneer de trechter leeg raakt.

3.2 Fluidisatieplaten

Een andere manier om bogen te breken of statische zones rond een ratengat te laten instorten, is door het materiaal te fluidiseren. Wanneer poeders gefluidiseerd worden, gedragen ze zich bijna als een vloeistof, zolang er een zekere mate van beluchting aanwezig is. Deze eigenschap kan goed worden benut door platen in de silokegel te installeren, waarmee lucht aan de basis van de trechter kan worden geïnjecteerd en zo het poeder kan worden gefluidiseerd.

Het aantal platen hangt af van de grootte van de kegel en de druk van de perslucht is doorgaans ongeveer 2 bar(g). Verschillende ontwerpen bestaan, zoals rubberen paddenstoelen of harde teflonstukken. Sommige van deze ontwerpen kunnen een zekere mate van trilling toevoegen aan het fluidisatie-effect wanneer ze worden geactiveerd.

Dergelijke platen leveren over het algemeen goede resultaten op, maar ze vereisen wel perslucht (die droog moet zijn, anders kan het vocht dat met de lucht wordt geïntroduceerd de vloeibaarheid verminderen) en zijn beperkt tot kleine tot middelgrote trechters.

Figuur 2 - Fluidisatieplaten

Andere ontwerpen, gebaseerd op een vergelijkbaar principe, bestaan voor grotere silo's: fluidiserende bodems of luchkanonnen. Voor grote silo's moeten dergelijke hulpmiddelen voor ontlading alleen worden geïnstalleerd als het ontwerp van de silo's sterk genoeg is om een hoge belasting te weerstaan als gevolg van het vallen van een deel van het opgeslagen product. Inderdaad, deze fluidisatiesystemen zijn efficiënt en kunnen helpen om een grote hoeveelheid poeder te ontblokkeren, wat bij het vallen schade aan de silo kan veroorzaken.

3.3 Klopper

Zoals de naam al aangeeft, zullen kloppers - ook wel hamers genoemd - tegen de buitenkant van de silokegel slaan om de stroom te bevorderen.

Deze apparaten worden soms als belangrijkste hulpmiddelen voor ontlading gebruikt voor bepaalde trechters, maar zijn meestal niet erg effectief als ze alleen worden gebruikt. Het kloppen op een volle trechter dempt namelijk de schokgolf sterk, waardoor de kracht soms niet voldoende is om bogen te breken.

Kloppers zijn effectiever om te activeren aan het einde van de ontlading, wanneer slechts enkele kilo's op de wanden van de trechter of silo achterblijven. Het kloppen helpt dan om een ontlading van bijna 100% te bereiken.

3.4 Waar hulpmiddelen voor ontlading plaatsen?

Hulpmiddelen voor ontlading worden gebruikt wanneer het niet mogelijk is om een trechter te ontwerpen die zich als een massastroom gedraagt met de vaste stoffen die het verwerkt, wat poederbogen en ratengaten zou voorkomen. Om effectief te zijn, moeten dergelijke hulpmiddelen voor ontlading worden geplaatst op de hoogte die overeenkomt met de kritische uitlaatdiameter of ratengatdiameter, afhankelijk van welke het grootste is (meestal is dit de ratengatdiameter). Deze diameters kunnen worden berekend op basis van schuifproeven van het poeder.

Als deze diameters onbekend zijn, zal de positionering van de hulpmiddelen voor ontlading op ervaring worden gebaseerd, met het risico meer of minder effectief te zijn, door ze iets boven de uitlaat van de silo te plaatsen. Als fluidisatieplaten worden gebruikt, kan het mogelijk zijn om meerdere lagen langs de hoogte van de ontlaadkegel te gebruiken (niet te hoog, omdat dit een probleem kan zijn als plotseling een grote hoeveelheid poeder gaat stromen).

3.5 Overige hulpmiddelen

Veel andere hulpmiddelen voor ontlading zijn beschikbaar, afhankelijk van het ontwerp van de silo waaruit het poeder moet worden onttrokken. Een niet-uitputtende lijst wordt hieronder gegeven:

- Mechanische roerwerken

- Kegelkleppen

- Trillende zeven

- Roterende extractoren

- Schroeven / roterende schroeven