Un guide technique pour les ingénieurs d'usine, les ingénieurs de procédé et les responsables d'exploitation
Ce que couvre cet article
Cet article explique pourquoi les convoyeurs et les élévateurs à godets, bien que fiables pour les matériaux grossiers et fluides, sont difficiles à utiliser lorsqu'il s'agit de manipuler des produits à forte teneur en eau. poudres fines et les poudres industrielles dans les installations de traitement modernes. Il couvre les principaux points de défaillance des transporteurs à godets lorsqu'ils sont utilisés avec des poudres en vrac. Il compare ensuite directement les performances des élévateurs à godets à celles des transporteurs aéromécaniques en fonction des critères les plus importants pour la manutention des poudres industrielles. Il décrit également les applications et les conditions dans lesquelles le passage à une solution de remplacement spécialement conçue à cet effet permet de réduire le coût total de possession.
Le problème des systèmes de transport à godets et des poudres en vrac
Les transporteurs à godets ont gagné leur place dans la manutention des produits en vrac. Pour les matériaux grossiers, denses et fluides tels que les céréales, les agrégats et les granulés d'engrais, ils sont fiables et rentables. Mais les poudres qui circulent dans les installations industrielles modernes sont de plus en plus différentes : plus fines, plus cohésives, plus dangereuses et plus précieuses. La conception des convoyeurs à godets repose sur le principe de l'écopage et de la décharge centrifuge, et a tendance à se heurter à ces types de poudres industrielles.
Pour les ingénieurs d'usine et de procédé qui spécifient ou examinent les systèmes de transport, cet article examine les points faibles des transporteurs à godets pour les poudres industrielles, les raisons de ces faiblesses sur le plan opérationnel et les avantages d'une alternative spécialement conçue à cet effet.
Le terme ‘poudre en vrac’ couvre un large éventail de matériaux dont les exigences en matière de manipulation sont très différentes. Dans le domaine industriel, il s'agit notamment de
- noir de carbone
- dioxyde de titane
- silice et kaolin
- ciment et cendres volantes
- poudres métalliques pour la fabrication de batteries
- carbonate de lithium
- oxyde de cobalt
- graphite
- résines plastiques et composés polymères
- poudres catalytiques
- les intermédiaires chimiques.
Ces matériaux sont tous manipulés à grande échelle, souvent dans le cadre d'une surveillance réglementaire, et leur tolérance aux pertes de produits, à la contamination ou aux émissions est limitée. Convoyeurs à bande sont rarement le premier choix pour la manutention des poudres industrielles, mais d'autres systèmes de transport sont mieux adaptés et plus souvent utilisés pour la manutention des poudres en vrac.
Là où les systèmes de transport à godets échouent avec les poudres industrielles fines
Poussières et émissions
Les carters d'élévateurs à godets sont des enceintes en plusieurs parties construites autour d'une courroie mobile ou d'une chaîne de convoyeur à godets. Les points de chargement et de déchargement, les portes d'accès et les zones d'usure génèrent tous des poussières fugitives. Le confinement de ces poussières est une obligation en matière de santé et de sécurité pour les matériaux soumis à des limites d'exposition professionnelle (LEMP) et ne doit pas être considéré comme un problème d'entretien ménager. La gestion des émissions d'un convoyeur élévateur à godets conventionnel nécessite généralement une infrastructure de collecte secondaire des poussières, une maintenance continue des joints et des régimes de nettoyage réguliers.
Risque de poussières combustibles
De nombreuses poudres industrielles sont combustibles,
- aluminium
- tourbe
- suie
- poussière de charbon
- polyéthylène
- pesticides.
Élévateurs à godets sont classés comme des équipements à haut risque dans les directives ATEX et NFPA. Il est possible de spécifier une protection contre les explosions et des caractéristiques de conception appropriées pour les transporteurs à godets. Toutefois, ces contrôles augmentent généralement les coûts d'investissement et la charge de maintenance, et ils n'éliminent pas la nécessité d'une inspection et d'un entretien rigoureux.
Dans les évaluations des risques liés aux poussières combustibles, les élévateurs à godets sont souvent considérés comme des équipements à haut risque en raison d'une combinaison de facteurs :
- les composants mécaniques mobiles et les points d'usure
- l'accumulation interne de poussière (si l'entretien ménager et l'extraction sont insuffisants)
- l'excès d'énergie dû au frottement de la courroie, au désalignement ou à la défaillance d'un composant
- une enveloppe verticale fermée qui peut brûler rapidement en cas d'inflammation.
Mauvaise évacuation des poudres fines et cohésives
Les poudres cohésives, dont les particules ont tendance à se coller les unes aux autres, s'entassent dans les godets et ne se déchargent pas proprement au niveau de la tête. Les matières retenues réduisent le débit effectif, créent des risques pour l'intégrité des lots dans les installations multiproduits et nécessitent des arrêts fréquents pour le nettoyage. Les poudres fines et de faible densité, telles que les cendres volantes, présentent le problème inverse : elles aèrent et inondent la section de la botte au lieu de remplir les godets de manière prévisible.
Usure abrasive
Les poudres minérales dures, telles que le sable et le clinker, abrasent les godets, les couvercles de courroie et le revêtement de la section du coffre. Cela se traduit directement par une augmentation des coûts de maintenance et des temps d'arrêt imprévus. Dans les applications abrasives, le coût total de possession d'un élévateur à godets est systématiquement plus élevé que ne le suggère le seul coût d'investissement.
Dégradation des produits et contamination croisée
Les particules fragiles, telles que les poudres de catalyseur, les minéraux enrobés et les matériaux de batterie avancés, subissent une attrition sous l'effet des forces d'écopage, ce qui affecte la qualité du produit et le rendement. Dans les installations multiproduits, la géométrie des internes des élévateurs à godets rend difficile et fastidieux un nettoyage approfondi, ce qui crée un risque de contamination croisée entre les lots.
Convoyeurs à godets et convoyage aéromécanique : une comparaison directe
Différents types de convoyeurs industriels sont adaptés à différents types de matériaux. Un système de convoyage destiné à l'industrie alimentaire peut tout aussi bien fonctionner dans l'industrie chimique, à condition que les matériaux transportés aient des propriétés similaires. Lorsque l'on compare les différents types de convoyeurs, il est important de tenir compte de l'application et des matériaux manipulés avant de procéder à l'installation des convoyeurs. le choix d'un système de transport.
| Critères | Convoyeur à godets | Convoyeur aéromécanique |
|---|---|---|
| Confinement des poussières | Limitée : points de chargement et de déchargement ouverts | Entièrement fermé : pas d'émissions fugitives |
| Risque de poussières combustibles | Plus haut : frottement de la courroie, accumulation de poussière | Réduit : fermée sans points de frottement |
| Usure abrasive | Important sur les godets, la courroie et le carter | Minime forces de contact, faibles taux d'usure |
| Efficacité de la décharge | Pauvre pour les poudres fines/cohésives | Haut : Décharge propre, résidus minimes |
| Nettoyage/accès | Difficile : points d'inspection limités | Simple accès pour le nettoyage et l'inspection |
| Empreinte | Large, routage vertical fixe | Compact, routage flexible incliné ou vertical |
| Maintenance | Haut : pièces d'usure, courroie/chaîne, godets | Faible : peu de pièces mobiles, longs intervalles |
Transport aéromécanique Floveyor Technologie FloDisc fonctionne selon un principe différent. Un ensemble de câbles et de disques à grande vitesse circule à l'intérieur d'un tube entièrement fermé, créant un flux de transport fluidisé. La poudre est déplacée de l'entrée à la sortie sans godet ni décharge centrifuge, et sans points de transfert ouverts le long de la trajectoire de transport.
Lorsque le système de manutention est correctement dimensionné et exploité, les résultats pratiques pour la manutention industrielle de poudres avec un convoyeur aéromécanique (AMC) peuvent inclure
- Amélioration du confinement des poussières par le biais d'une voie de transport fermée avec des interfaces scellées, ce qui réduit la dépendance à l'égard des points de transfert ouverts.
- Un comportement de transmission plus cohérent pour les poudres susceptibles de rester dans les godets ou de se comporter de manière imprévisible à la botte, ce qui améliore la stabilité du débit.
- Une manipulation plus douce pour les poudres sensibles à la qualité ou de grande valeur, contribuant à réduire l'attrition par rapport aux mécanismes à fort impact.
- Décharge plus propre avec moins de rétention résiduelle, Le système de contrôle de la qualité permet de réduire les temps de changement et les risques de contamination croisée dans les environnements multiproduits.
- Un profil de risque différent pour les poussières combustibles, Le système d'aspiration de l'eau de mer est un système d'aspiration de l'eau de mer, avec des voies de frottement réduites et un tube fermé, tout en exigeant une évaluation et des contrôles spécifiques à l'application.
Le transport aéromécanique peut également simplifier l'installation dans les usines restreintes grâce à des options d'acheminement compactes et à une conception modulaire, y compris des parcours verticaux ou inclinés lorsque la flexibilité de l'agencement est importante.
Où le passage au transport aéromécanique se justifie d'un point de vue commercial
Les arguments en faveur du transport aéromécanique sont les plus solides lorsqu'une ou plusieurs des conditions suivantes sont réunies :
- La poudre a une VLEP, toxicité ou exigences en matière d'entretien ménager qui fait du contrôle de la poussière un facteur essentiel de la conception.
- Le matériel est cohésive, aérée ou variable, et la fiabilité du remplissage ou de la vidange des godets est un problème opérationnel récurrent.
- Usure abrasive est à l'origine d'interventions fréquentes, de temps d'arrêt ou d'une consommation élevée de pièces détachées.
- L'installation traite produits multiples et a besoin d'un nettoyage et d'un changement de format plus rapides et plus fiables.
- Intégrité des particules affecte le rendement, la performance ou la conformité aux spécifications du client.
- Les contraintes végétales favorisent routage compact plutôt que de grands équipements verticaux fixes.
Les AMC sont couramment comparés aux convoyeurs à godets dans des applications telles que
- manipulation de pigments et de charges pour les revêtements et les plastiques
- transport de matériaux de batterie
- le transfert de catalyseur dans les usines chimiques
- la manipulation du noir de carbone dans la fabrication du caoutchouc et des pneumatiques
- matériaux cimentaires supplémentaires (MCS) dans les produits de construction
- le transfert de composés polymères dans les opérations de compoundage.
Ce qu'il faut savoir sur les équipements de transport pour les poudres industrielles
Avec suffisamment d'ingénierie secondaire, un élévateur à godets peut fonctionner pour la manutention des poudres. La question qu'il faut se poser est de savoir si cette dépense doit être engagée lorsque des solutions alternatives spécialement conçues traitent le matériau de manière plus sûre, plus propre et avec un coût total de possession plus faible.
Liste de contrôle pratique pour le transport des poudres en vrac
Lors de la spécification d'équipements pour la manipulation de poudres industrielles, l'identification de l'option la moins risquée et la moins coûteuse nécessite la prise en compte des contrôles et des impacts opérationnels.
Cette liste de contrôle permet de déterminer si un élévateur à godets peut devenir un goulot d'étranglement :
- Distribution de la taille des particules et poussières
- Densité apparente et tendance à l'aération
- Fluidité, cohésion et sensibilité à l'humidité
- Abrasivité et taux d'usure prévus
- VLEP, objectifs de confinement et tolérance en matière d'entretien ménager
- Caractéristiques des poussières combustibles et contrôles requis
- Besoins en matière de validation du nettoyage et fréquence des changements
- Contraintes de débit, de hauteur de levage et d'acheminement
- Sensibilité à la dégradation ou à l'attrition.
Questions fréquemment posées
Un convoyeur à godets (également appelé élévateur à godets) est un système de transport mécanique utilisant une série de godets attachés à une bande ou à une chaîne en mouvement pour soulever verticalement des produits en vrac d'un point inférieur à un point supérieur.
Les fabricants de convoyeurs à godets incluent les éléments suivants dans un convoyeur élévateur à godets :
- SeauxLes matériaux sont transportés à l'aide d'une pelle, généralement en plastique, en acier ou en nylon.
- Courroie ou chaîne : la boucle continue à laquelle les seaux sont attachés
- Section de tête (supérieure) : où le matériau est déchargé lorsque les godets basculent
- Section de démarrage (en bas) : où les godets ramassent ou reçoivent des matériaux
- Unité d'entraînement : le moteur et le système de poulies qui maintiennent la courroie/chaîne en mouvement
- Hébergement : entoure le système pour assurer la sécurité et le confinement de la poussière.
Convoyeurs aéromécaniques sont des systèmes de transport de matériaux en vrac utilisés pour transporter des poudres et des matériaux granulaires dans un tube. Il utilise un assemblage de cordes et de disques se déplaçant à grande vitesse, ce qui crée un courant d'air qui transporte le matériau dans un état fluidifié presque sans poids.
- Tube extérieur : une longueur de tuyauterie fermée, généralement en acier inoxydable, à travers laquelle le matériau se déplace
- Assemblage du câble et du disque : une boucle continue de câble métallique munie de disques en polyuréthane ou en nylon régulièrement espacés
- Unité d'entraînementun moteur propulsant l'ensemble du câble à grande vitesse
- Entréele lieu où le matériau est introduit dans le convoyeur
- Point de sortie/décharge: là où le matériau sort, souvent en position élevée/verticale.
Le choix du bon convoyeur pour la manutention des poudres dépend de plusieurs facteurs clés liés au matériau, aux exigences du processus et à l'environnement d'exploitation. Ces facteurs sont les suivants
- Propriétés du matériau : la taille et la distribution des particules, la cohésion et la fluidité, la densité apparente, l'abrasivité, la fragilité, l'hygroscopicité, la toxicité ou l'activité
- Exigences en matière de processus : la distance et la disposition des convoyeurs, le débit, la hauteur des convoyeurs, le fonctionnement par lots ou en continu
- Hygiène et confinement : alimentaire, neutraceutique, qualité chimique, confinement des poussières, risque de contamination croisée
- Facteurs opérationnels et économiques : la consommation d'énergie, les besoins d'entretien, les coûts d'investissement par rapport aux coûts d'exploitation, l'encombrement et l'espace, les niveaux de bruit.
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L'équipe d'ingénieurs de Floveyor travaille avec les ingénieurs de l'usine et des procédés pour évaluer les propriétés des matériaux et les exigences en matière de transport. Elle peut organiser des essais de matériaux pour valider les performances avant de s'engager. Contactez nous pour discuter de votre candidature.
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