粉体输送过程的经济账--新技术能够合理控制粉体输送过程产生的能源费用

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(制药) 发布时间:2010-07-05


新型侧置通道压缩机具有很高的工作效率。

在粉体的输送过程中,输送量越来越大,对粉体纯净度的要求也越来越高。因此,必须严格把握粉体输送过程中产生的能源费用。利用传统方案已经远远不能够满足这样的要求,生产者需要更加专业的物料输送系统。

无论是仓储物流过程,还是粉体处理过程,都必须保证粉体的输送畅通无阻。在这一过程中,气动输送技术被认为是一项非常可靠的粉体运输技术。但是近几年来,对这一技术的要求也越来越高。

粉体输送技术的新要求

Coperion Waeschle公司的技术部负责人Hans Hoppe博士在谈到对气动技术的要求时说道:“最重要的要求是输送能力在不断提高。例如在塑料化工技术领域中,气动运输的输送能力已经达到了200t/h。同时,粉体的质量、粉体的纯净度要求也都达到了很高的水平。最后,大量传送高磨损性能的粉体也向我们提出了新的要求。”


图1 在粉体运输方面,降低能源消耗和投资费用的最佳途径就是所有合作伙伴的早期介入。

 

如上所述,普通的粉体运送设备是根本不能解决问题的。需要根据多年积累的经验、在进行了大量的实验之后才能真正设计出一台性能优化的粉体输送设备。Hoppe博士指出:“为了实现大吨位的粉体运输,准确地估计粉体的各项参数是特别重要的。而这一点,若没有工业生产实际规格大小的实验设备,例如像Coperion Waeschle公司使用的设备,是根本不可能的。由于输送管道的直径达到了DN 400,因此必须非常准确地了解输送管道中的物理条件,避免一个参数的错误导致整个工程的失败。”与此相应的是,其他零部件,例如螺旋定量控制器和转向管道,也必须符合一定的规格尺寸。

Volkmann公司的销售负责人Thomas Ramme先生补充说道,大、小流量过渡的零部件也必须相互匹配,例如真空输送器和容器之间也要注意其性能匹配。真空输送器在医药生产领域中的使用越来越广泛了。在这一领域中,真空输送系统输送的已经不仅仅是粉末状和颗粒状的粉体了,还包括片剂、胶囊、药丸等。由于真空的原因,粉体输送不仅仅在闭式系统中,也在经济型和低复合性的系统中得到了使用。“对上料和供给系统之间无数的匹配要求,不仅是由粉体输送提出的要求,还包括粉末、颗粒或者成品药片以及其他特殊条件提出的匹配性能要求,一直是对我们面临的巨大挑战。同时,真空输送除了要完成粉体的运送任务之外,还要承担许多的辅助任务。”因此,在经过仔细的考虑之后,他们最终决定放弃使用普通的输送设备。


图2 “为实现大量粉体的运输,正确地估计粉体的各项参数是非常重要的。”
——Hans Hoppe博士,Coperion Waeschle公司

在少量粉体输送系统的研发中与用户的密切合作对于输送系统的成功与否起着决定性的意义。Ramme先生坚信:“如果新的研发工作密切结合生产实践,通过快捷的生产加工及时地在用户那里得到落实的话,那么距离成功就不远了。”对于药品生产企业来讲,应该把各种可能的接口系统都集成在真空输送系统之中。Ramme先生明确说道:“只有这样,才能根据现行的OEL-Level或者所需的CIP/SIP原位清洁和原位消毒方法最佳地使用合适的连接工具。”

除了生产设备的可靠性和经济性以外,保证产品质量是首要的问题了。在高清洁度的介质和很长的输送距离中,液力输送有着非常重要的意义,例如:Coperion Waeschle公司研发成功的Conticon工艺技术。Hoppe先生补充说道:“除此之外,我们还有世界首创的、符合欧洲卫生设备设计组织EHEDG标准的螺旋定量控制器和转向弯管。”

要求严格的还有耐磨蚀的产品。为了提高材料的耐磨损性能,Coperion Waeschle公司研发生产和使用了一对新的耐磨损保护材料:陶瓷材料和碳化物;并在实践中得到了证实。


图3 “真空输送除了要完成粉体输送的任务之外,还要承担许多的辅助任务。”
——Thomas Ramme先生,Volkmann公司

Gardner Denver公司应用技术和塑料原材料工业部门经理Jürgen Dix先生提出了另一个减少粉体运送过程中磨损的忠告:“在运输具有磨损性能的松散物料时,应该注意把输送段的磨损减小到最低程度。其中最大的影响因素就是粉体的流速。”而运送速度可以利用变频调节的真空泵和被输送粉体的性质匹配起来。“这样一来,不仅仅是被输送粉体的磨损,而且也包括输送设备的磨损都能降低到最小程度,从而降低输送设备的清洁费用和维修保养费用。”

贴近用户的需求

如何贴近用户的需求呢?正如Zeppelin公司的研发领导人Harald Wilms博士所指出的:“在供应商领域还存在供货能力的瓶颈问题、缺乏受过良好培训的工程技术人员的问题以及用户期望的‘交钥匙’工程:他们希望获得的不只是简单的设备设计和生产,而是包括现场安装调试的‘交钥匙’工程。”Zeppelin公司依靠其大量的、贴近用户的生产基地来解决这些问题。这样一来,它们就能够依靠本地的供应商和服务公司为用户提供更加广泛的产品和服务,其在沙特阿拉伯成立的合资公司就很好地满足了中东市场增长的需求。

“另外,我们在生产过程优化方面、在提高员工素质方面、在促进员工的国际网络交流方面也做了很大的努力。”Wilms博士在谈到员工的重要性时说道:“我们的员工也把这些措施视为一种很好的机遇。”


图4 “在运输具有磨损性能的粉体时,应该注意把输送段的磨损减小到最低程度。”
——Jürgen Dix先生,Gardner Denver 公司

据Wilms博士介绍说,目前企业的增长率主要体现在石油化工设备方面。而这方面的增长也将因工程公司和安装公司的能力达到极限而逐渐放慢。“一方面,投资热潮越来越多地集中到富含石油的中东地区,另一方面则是集中在人口稠密的亚洲和南美洲地区。”Wilms博士估计:“考察其他领域的增长,可以说增长的重点在于塑料制品生产的大型设备、加工工业的市场。这些领域的设备也越来越大、越来越复杂;而且主要集中在全球经济快速增长的地区。”


图5 “供货商领域存在‘交钥匙’工程的问题。用户希望的不只是简单的设备设计和生产,而是现场安装调试的‘交钥匙’工程。”
——Harald Wilms博士,Zepplin公司

对能源费用的关注

从不断上涨的能源费用角度来观察问题,需要消耗大量能源的气动输送技术备受关注。Gardner Denver公司对于人们的这种关注迅速作出了反应,研发生产了工作效率明显提高的侧置通道的压缩机系列产品。由于压缩机使用了横截面形状优化了的通道,使用了效率达到1级的电动机,从而也提高了压缩机的能源利用率。Dix先生介绍说道:“基于我们研发部门的专业技术和专业经验以及我们通过无数次的用户走访了解到的市场需求,我们成功设计出了新一代侧置通道的压缩机。这种G-BH2 Velocis侧置通道压缩机每天的工作运行证明了其可靠性;具有免维修的优点;其工作噪音几乎比其他所有的压缩机、空压机都要小。”同时,他还谈到了这种新型压缩机进一步节能的可能性:“另一个减少能源费用的方法是利用变频器进行转速调节。在较高的压力差时,我们的牙嵌式Zephyr系列压缩机有着很好的效率。而且这种系列的压缩机也可以利用变频器进行转速调节,使之按照生产流程的需要进行匹配。”


图6 由于真空的原因,粉体不仅在闭式系统中,而且也在经济型和低复合性的系统中得到了使用。

Wilms先生同样也建议关注压缩机的外部设备;他说:“气动输送技术中最大的节能潜力在于减少压缩空气的泄露。解决压缩空气泄露的措施,例如串气阀,高压阀或者压力容器,就是我们提供给用户的答案。”另外,通过使用高压气流输送技术还能进一步明显降低能源费用和投资费用,在某些情况下最多可以降低15%。Wilms先生强调说道:“只有我们能够在用户方案设计的早期阶段就一起参与规划设计时,才能达到这样的节能潜力。去年,我们在这方面付出了很大的努力,做了大量的工作,为我们的用户也带来了明显的效益。”

与气动输送相比较,在运输距离较远、运输量较大时,液力运输也是节约能源的一个好方法。另外,在气动输送过程中,人们还要控制好压缩空气的用量。Hoppe先生介绍说:“例如可以使用高增压的高压气流输送设备Fluidlift。它的工作点非常接近压缩空气损失最低线。”他还建议使用具有精密缝隙的螺旋定量控制器,必要时再辅助使用密封件密封;以便进一步减少泄漏,以及可能的使用限制。而他最后给出的建议则令人感到非常意外:“当气动输送不能提供更多的优点时,例如绝对的密封,管道系统设置不够自由灵活时,则可采用能源利用更加经济的机械输送系统。若在蜗杆式压缩机处使用了螺旋定量控制器后,最大的节能潜力可达90%。”

 

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