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Schüttgutförderung

Dichtstromförderung: schonende Schüttgutförderung ohne Wartungsaufwand

| Autor/ Redakteur: Dr. Hans Groenewold / Dr. Jörg Kempf

Die Förderung von Schüttgütern ist für viele Betreiber von chemischen und lebensmitteltechnischen Anlagen „das tägliche Brot“. Bei bruchempfindlichen oder stark abrasiven Produkten ist die pneumatische Dichtstromförderung oft die erste Wahl.

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Tandem-Anlage mit je 850 Liter Sender-Volumen zur schonenden Förderung verschiedener Saatgüter, wie Koriander, Mohn oder Sonnenblumenkerne (2 Wege, je 40 m mit max. 20 t/h)
Tandem-Anlage mit je 850 Liter Sender-Volumen zur schonenden Förderung verschiedener Saatgüter, wie Koriander, Mohn oder Sonnenblumenkerne (2 Wege, je 40 m mit max. 20 t/h)
( Bild: Ammag )

Die enorme Vielzahl an Methoden zur Schüttgutförderung entspricht sowohl der großen Zahl von Produkten, die gefördert werden sollen, als auch den unterschiedlichen Rahmenbedingungen, in die die Förderung zu integrieren ist. Neben der Fördermenge und der zu überwindenden Entfernung spielt hier auch die bauliche Situation eine wichtige Rolle. Während für Förderungen über kurze Entfernungen (wenige Meter) und insbesondere auch für Dosieraufgaben z.B. Schnecken oder Vibrationsförderer eingesetzt werden, verwendet man für längere Entfernungen einerseits mechanische Förderer wie Bänder oder Becherwerke. Andererseits stellt die pneumatische Förderung eine Methode dar, die zahlreiche Vorteile aufweist:

• Die Leitungsführung ist äußerst flexibel. Vor allem in bestehenden Anlagen ergeben sich dadurch große Vorteile.

• Es handelt sich um ein geschlossenes System ohne bewegte Teile. Im Lebensmittelbereich ergeben sich hieraus Vorteile in puncto Hygiene.

• Da keine bewegten Teile vorhanden sind, ist der Wartungsaufwand minimal.

Dichtstromförderung und Flugförderung

Pneumatische Fördersysteme werden in Dichtstromförderung und Flugförderung unterteilt. Die Dichtstromförderung arbeitet mit Beladungen, die fünf- bis zehnmal so hoch sind wie bei der Flugförderung. Die Förderleitung ist dicht gefüllt, das Produkt bewegt sich in Pfropfen, die den gesamten Rohrquerschnitt ausfüllen. Aus der fünf- bis zehnmal geringeren Luftmenge ergibt sich eine entsprechend geringere Fördergeschwindigkeit. Während bei der Flugförderung Geschwindigkeiten von etwa 20 m/s üblich sind, arbeitet die Dichtstromförderung meist bei 2 bis 3 m/s; es sind sogar noch geringere Geschwindigkeiten möglich. Daraus ergibt sich unmittelbar, dass die Dichtstromförderung sehr produktschonend ist. Damit gleichbedeutend ist, dass die Förderung auch verschleißarm ist, d.h. die Rohrleitung auch bei stark abrasiven Produkten nur wenig beansprucht wird.

Im Vergleich zur Flugförderung, die seit einigen Jahrzehnten etabliert ist, stellt die Dichtstromförderung eine eher neue Technik dar. Deshalb wird sie im Folgenden ausführlicher beschrieben.

Die Dichstromförderung: So geht’s

Die wesentlichen Bauteile einer pneumatischen Dichtstromförderanlage zeigt die Abbildung rechts. Die Förderung selbst erfolgt semikontinuierlich, d.h. das Produkt gelangt zunächst in den Vorlagebehälter. Von dort aus wird das Sendegefäß befüllt. Wenn es voll ist, wird es geschlossen und mit Druckluft beaufschlagt. Dadurch wird das Produkt durch die Förderleitung in den Abscheidebehälter transportiert. Wenn das Sendegefäß leer ist, wird die Druckluftzufuhr unterbrochen und der Zyklus beginnt von neuem mit dem Befüllen des Sendegefäßes.

Der Fördervorgang selbst ist maßgeblich von den Eigenschaften des Produktes abhängig. Hier sind neben der Partikelgröße z.B. auch die Schüttdichte, die Fließfähigkeit oder das Lufthaltevermögen entscheidend. Aufgrund dieser Eigenschaften stellt sich in der Rohrleitung ein Förderzustand ein, der durch die Länge und die Geschwindigkeit der Produktpfropfen geprägt ist, die sich durch das Rohr bewegen. Die Länge der Pfropfen bedingt den für die Förderung nötigen Druck. Deshalb ist es wichtig, die Pfropfen möglichst kurz zu halten. Das kann einerseits durch eine hohe Luftmenge erreicht werden, was aber auch eine entsprechend höhere Fördergeschwindigkeit nach sich zieht. Andererseits können die schon in der schematischen Darstellung gezeigten Booster verwendet werden. Diese werden in regelmäßigen Abständen an die Förderleitung montiert. Sie führen so genannte Sekundärluft zu. Dadurch werden Pfropfen, die auf ihrem Weg durch das Rohr immer länger werden, wieder aufgespaltet.

Booster-Einsatz: nötig oder nicht?

Über den Einsatz von Boostern scheiden sich oft die Geister. Ursache für die unterschiedlichen Aussagen bezüglich ihrer Funktion sind die verschiedenen Produkte, die gefördert werden. Für die gewünschte Funktion der Dichtstromförderung ist es entscheidend, dass die Pfropfen nicht zusammenwachsen. Ohne Sekundärlufteinspeisung ist das nur bei sehr gut fluidisierbaren Produkten oder bei grobkörnigen mit enger Korngrößenverteilung der Fall. Die meisten realen Produkte fallen nicht in eine dieser beiden Kategorien. Dann sind Booster nötig. Das gezielte Aufspalten der Pfropfen ermöglicht wiederum geringe Förderdrücke, geringe Luftmengen und demzufolge auch niedrige Geschwindigkeiten und letztendlich auch wenig Partikelzerstörung. Typische Fördergeschwindigkeiten betragen 0,5 m/s zu Beginn der Leitung und 2,5 m/s am Ende.

Die Ausstattung der Förderleitung mit Boostern bietet neben der Möglichkeit der langsamen Förderung eine weitere Option: Die Förderung kann jederzeit auch bei gefüllter Rohrleitung unterbrochen werden. Dadurch kann der so genannte Endschwall vermieden werden, der immer dann auftritt, wenn am Ende des Förderzyklus die komprimierte Luft aus dem Sendegefäß die Rohrleitung frei bläst. Dadurch treten hohe Geschwindigkeiten auf, die kaum kontrolliert werden können. Unterbricht man hingegen die Förderung, wenn das Sendegefäß leer, aber die Rohrleitung noch voll ist, unterbleibt dieser Endschwall. Durch die Booster wird das Produkt in der Rohrleitung während des nächsten Zyklus wieder fluidisiert, sodass die unterbrochene Förderung fortgesetzt werden kann.

Förderwege von mehr als 1000 Meter Länge

Mit dieser Technik lassen sich sehr flexible, auf das jeweilige Produkt sowie auf die baulichen Gegebenheiten abgestimmte Fördersysteme realisieren. Dabei sind auch Förderwege von mehr als 1000 Meter Länge möglich. Von den über 500 bisher getesteten Produkten sind in der Tabelle wenige typische Beispiele herausgegriffen.

Wenn man vor der Neuinstallation einer Dichtstromförderung wissen will, wie sich das Produkt bei der Förderung verhält und welcher Abrieb zu erwarten ist, sind Versuche in technisch relevantem Maßstab unerlässlich. Hierzu bietet Ammag eine 40 m lange Teststrecke für Versuche an. Die Rohrleitung dieser Anlage hat 100 mm Durchmesser, die Förderleistung beträgt etwa 5000 kg/h.

Typische Beispiele für die Dichtstromförderung mit Boostern

Porzellangranulat: Sprühgetrocknetes Porzellangranulat wird unmittelbar aus dem Sprühturm kommend aus insgesamt zehn Lagersilos verteilt. Von dort aus geht es dann in die Weiterverarbeitung, etwa zur Herstellung von Isolatoren. Durch die Förderung darf das Korn nicht zerstört werden, da es sich sonst nicht zu dichten Körpern verpressen lässt.

Natriumpercarbonat: Natriumpercarbonat ist ein umweltfreundliches Bleichmittel, das in modernen Waschmitteln eingesetzt wird. Da es aus chemischen Gründen nur begrenzt lagerfähig ist, wird es zur Stabilisierung gecoatet, d.h. mit einem Schutzmantel versehen. Dieser Mantel darf bei der Förderung des Fertigprodukts nicht zerstört werden.

Stahlwerksstaub: Stahlwerksstaub ist stark abrasiv. Daher steht hier der Verschleiß der Förderleitung im Vordergrund. Hier weist die Dichtstromförderung aufgrund der geringen Geschwindigkeit enorme Vorteile in puncto Kosten und Anlagenverfügbarkeit auf.

Saaten: Saatgüter sind aufgrund ihrer Größe und engen Korngrößenverteilung prinzipiell einfach in der Handhabung. Die Herausforderung bei solchen Anlagen liegt in den äußerst hohen Anforderungen an die Produktqualität sowie in der Tatsache, dass eine Anlage zur Förderung von einer Vielzahl von Produkten genutzt werden soll, ohne dass Kreuzkontaminationen auftreten.

Fungizid: Ein Fungizid aus einer Sprühgranulationsanlage darf keinen Feinanteil aufweisen, da dieser die Anwendungssicherheit gefährdet (Einatmen von Staub). Hier wird die Dichtstromförderung eingesetzt, um Produktverluste zu minimieren, die aufwändig recycelt werden müssen.

Der Autor ist Leiter F&E bei der Ammag GmbH, Gunskirchen/Österreich.

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