Transport de matériaux en vrac
Le transport de matériaux en vrac est un élément essentiel de l'industrie de l'ingénierie logistique et joue un rôle important dans divers secteurs. Il est courant dans le commerce international et national. Actuellement, les matériaux en vrac peuvent être transportés par transport en vrac, transport mécanique, transport pneumatique ou transmission logistique pneumatique.
Le transport en vrac est une méthode fondamentale pour la manutention des matériaux. Les méthodes de transport mécaniques traditionnelles, telles que les convoyeurs à vis, les convoyeurs à bande et les convoyeurs à godets, sont largement utilisées dans la production industrielle. La transmission logistique pneumatique permet le transport rapide, précis et sûr de petits articles. Le transport pneumatique est devenu une partie intégrante du transport de matériaux en vrac grâce à des recherches continues. Il se caractérise par sa propreté, sa sécurité, son économie d'espace, sa flexibilité de configuration et sa facilité d'automatisation. Il s'agit d'une technologie verte à grande échelle couramment utilisée pour les matériaux en vrac granulaires.
Développement de la technologie de transport pneumatique
Le transport pneumatique remplace les méthodes mécaniques traditionnelles par des conduites étanches, permettant un traitement efficace et propre des matériaux. Cette technologie est née au Royaume-Uni à la fin du XIXe siècle et a connu des progrès significatifs au cours des cent dernières années.
Les recherches en Chine ont commencé à la fin des années 1950 et, dans les années 1960, la technologie de transport pneumatique à pression positive pour les pompes d'entrepôt a été introduite. Après la réforme et l'ouverture, les industries pétrochimiques et chimiques ont importé de nombreux systèmes de transport à flux d'air pour les dispositifs en polyoléfine. Ce n'est qu'au début du 21e siècle que les systèmes nationaux ont commencé à remplacer les importations.
Aujourd'hui, les systèmes de transport pneumatique sont largement utilisés dans les secteurs pétrochimique, chimique, nourriture, pharmaceutiques et autres. Ils sont également de plus en plus adoptés dans des domaines émergents tels que les matériaux à base de silicium, les nouvelles énergies et les nouveaux matériaux.
Transport pneumatique : phase diluée ou phase dense
Le transport pneumatique est un type d'écoulement biphasique gaz-solide et peut être classé en transport en phase diluée et en phase dense en fonction de l'état d'écoulement. En général, la fraction volumique de la phase solide dans le transport en phase diluée est inférieure à 15%, tandis que dans le transport en phase dense, elle dépasse 15%.
Phase diluée
Le transport en phase diluée utilise du gaz à grande vitesse (environ 20 à 40 m/s) pour disperser et suspendre les matériaux en poudre et granulaires dans le flux d'air pour le transport. Au cours de ce processus, les matériaux entrent fréquemment en collision avec la paroi intérieure de la canalisation, ce qui peut entraîner une usure, une génération de poussière et une dégradation des matériaux.
Le transport en phase diluée est principalement classé en deux méthodes : l'aspiration sous vide et la distribution sous pression. La méthode d'aspiration sous vide transporte les matériaux d'un ou plusieurs points vers un seul point, tandis que la méthode de distribution sous pression déplace les matériaux d'un point vers plusieurs points. Dans la distribution sous pression, la pression dans la canalisation est supérieure à la pression atmosphérique.
De plus, le transport en phase diluée peut être classé en types basse pression et haute pression en fonction de la pression de la source de gaz. Les sources de gaz basse pression ont généralement une pression de surface ne dépassant pas 50 kPa et sont utilisées pour le transport sur de courtes distances de petites quantités de matériaux en poudre et granulaires dans les usines chimiques. Les sources de gaz haute pression, avec des pressions allant jusqu'à 700 kPa, sont utilisées pour transporter de plus grandes quantités sur des distances de 600 à 700 mètres.
Les avantages du transport en phase diluée sont notamment une capacité de conception plus large, une réduction des vibrations des canalisations et l'absence de besoin de supports de canalisation spéciaux. Cependant, la vitesse élevée du transport en phase diluée entraîne souvent une dégradation importante de la poussière et des matériaux. Cela peut être problématique pour les produits nécessitant une propreté élevée. Des mesures telles que l'ajout d'équipements d'élimination de la poussière et de la poudre sont nécessaires pour résoudre ces problèmes.
Phase dense
Le transport en phase dense utilise du gaz haute pression pour pressuriser les matériaux, avec des pressions de source de gaz atteignant jusqu'à 0,7 MPa et des vitesses de transport de 2 à 10 m/s. Il se caractérise par un faible volume d'air et un rapport matériau/air élevé. Le transport en phase dense est divisé en écoulement piston en phase dense et écoulement piston en phase dense fluidisée. Dans l'écoulement piston en phase dense, les particules forment une forme colonnaire, tandis que dans l'écoulement piston en phase dense fluidisée, les particules s'écoulent en couches.
Les avantages du transport en phase dense sont notamment une pression de transmission de gaz plus élevée et un volume de gaz plus faible. La consommation d'énergie est également réduite et le produit s'use moins que le transport en phase diluée. Cependant, sa capacité de transport est moins flexible, ses exigences techniques sont plus élevées et il est sujet aux blocages, aux canalisations desserrées et à la fissuration des piliers de canalisation. Le coût d'investissement initial est également plus élevé que celui du transport en phase diluée.
La conception d'un système de transport pneumatique implique de choisir entre le transport en phase diluée et en phase dense. Les systèmes en phase diluée sont généralement plus sûrs en termes de fiabilité et de stabilité du matériau. Les systèmes en phase dense sont quant à eux mieux adaptés aux matériaux hautement abrasifs, cassants, sensibles à la température et à forte densité apparente. Le transport en phase intermédiaire, combinant les avantages des deux méthodes, pourrait devenir un point central pour les recherches futures.
Conclusion
Le choix de la méthode de transport pneumatique appropriée (phase diluée ou phase dense) dépend de divers facteurs, notamment de la nature des matériaux, de la distance de transport requise et des besoins opérationnels spécifiques. Le transport en phase diluée est avantageux en raison de sa grande capacité et de sa conception simple. Cependant, il peut entraîner une production de poussière et une usure des matériaux plus importantes.
Le transport en phase dense, bien que plus économe en énergie et plus respectueux des matériaux, nécessite un contrôle plus précis et entraîne des coûts initiaux plus élevés. À mesure que la technologie progresse, le transport en phase intermédiaire peut offrir une solution équilibrée, intégrant les points forts des deux méthodes. La compréhension de ces options permet de prendre des décisions plus éclairées, optimisant à la fois l'efficacité et la rentabilité de la manutention des matériaux en vrac.
