Sélectionnez la meilleure technologie pour le transfert de gâteau déshydraté

Déplacer un gâteau déshydraté peut être extrêmement difficile et assez frustrant au fil du temps. Les pompes à cavité progressive (PC) pompent le gâteau déshydraté depuis plus de 70 ans, mais comment les pompes PC se comparent-elles aux autres méthodes utilisées aujourd'hui ? Voici plus de recherches sur ce sujet en se concentrant sur les avantages et les inconvénients d'une installation particulière.

La plupart des processus se terminant par la déshydratation des boues nécessitent une méthode pour déplacer le matériau déshydraté vers un camion en attente, un lit de séchage, un incinérateur ou un séchoir. Pour ce faire, un système doit être utilisé pour déplacer le gâteau du point A au point B, et celui-ci est généralement divisé en deux groupes : les pompes et les convoyeurs.

Les deux groupes peuvent être davantage disséqués dans les principaux produits de chaque catégorie :

Il existe des différences entre les deux groupes - avantages entre le groupe de pompes par rapport au groupe de convoyeurs, avantages entre les pompes PC par rapport aux pompes à piston et, enfin, ce qui différencie les fabricants de PC les uns des autres.

Lorsque l'on regarde les deux groupes, il existe des différences dans les coûts et les besoins en espace. Les produits au sein de chaque groupe sont différents mais plusieurs caractéristiques se démarquent.

Les systèmes de convoyeurs les plus courants dans les installations de gâteaux nécessitent des angles faibles pour le changement d'élévation ou, au minimum, des parcours ininterrompus pour atteindre leur destination. Il en résulte un espace au sol considérable soit pour le convoyeur lui-même, soit pour la structure de support permettant de décoller le dispositif du sol. S'il est nécessaire d'effectuer un changement d'élévation important, les convoyeurs nécessitent de grandes distances pour y parvenir.

Les pompes utilisent une tuyauterie capable de sortir de l'extrémité de la pompe et d'être acheminée complètement à la verticale si nécessaire. Pour cette raison, le tuyau peut être installé au-dessus de la tête, laissant un espace au sol ouvert pour d'autres équipements ou mouvements dans la zone. Les pompes ne nécessitent que suffisamment d'espace pour l'empreinte de la pompe.

Basé sur la conception, les convoyeurs comportent des zones complètement ouvertes ou partiellement ouvertes qui permettent aux odeurs de s'échapper. Cette ouverture se traduit également souvent par des exigences accrues en matière d'entretien ménager. Le gâteau dans un système de vis sans fin surchargé peut sortir de sous des couvertures minces. Les convoyeurs à bande, de par leur conception, exigent que la bande se retourne sur toute la longueur du trajet, renversant tout contenu qui n'est pas tombé à la décharge.

Les pompes utilisent des systèmes de tuyauterie scellés, ce qui peut éliminer les problèmes d'entretien ménager et d'odeurs.

Le coût du système peut varier en fonction de la distance totale parcourue, des changements d'élévation et du type de produit sélectionné. De simples trajets courts sans virages (moins de 20 pieds) sont parfois plus économiques avec des convoyeurs.

Pour les systèmes plus grands, un système de pompe peut être plus économique, en particulier avec l'élévation et les virages, car un système de convoyeur nécessite un nouveau système d'entraînement chaque fois qu'un changement de direction est nécessaire. La tarification à la pompe est basique avec la possibilité de développer un prix par gallon ; un convoyeur augmente le prix avec la longueur.

Pour les utilisateurs ayant besoin de plusieurs points de chute, les deux systèmes peuvent s'adapter à cela avec différents degrés de difficulté et de coût. Avec une pompe, des vannes en conjonction avec la tuyauterie sont utilisées pour permettre des points de décharge sélectionnables. Avec un convoyeur, soit plusieurs convoyeurs sont utilisés, soit un convoyeur réversible avec points de chute peut être utilisé.

Chaque option doit être évaluée pour la situation donnée afin de déterminer l'installation la plus économique.

Certains équipements de déshydratation peuvent parfois produire des concentrations de produits solides plus faibles ou même avoir des cycles de nettoyage qui rejettent une grande quantité de liquide.

Si ce scénario fait partie de l'opération, un convoyeur ne peut pas déplacer ce type de produit et doit avoir des dispositions pour évacuer l'appareil. Les pompes utilisées pour transporter le gâteau peuvent déplacer ces fluides à faible viscosité, ce qui les rend adaptés aux systèmes configurés pour décharger le gâteau ainsi que les fluides à faible viscosité.

L'efficacité dépend de la distance à parcourir et, dans le cas des convoyeurs, du nombre de changements de direction. En général, un court trajet unique d'un convoyeur sera plus efficace que l'un ou l'autre type de pompe. Si une course plus longue ou des moteurs supplémentaires sont nécessaires, alors la pompe PC devient au moins aussi efficace, sinon plus efficace.

Tout comme les pompes par rapport aux convoyeurs, lorsque l'on regarde les différents types de pompes, il existe des différences distinctes. Les deux types de pompes sont à déplacement positif, ce qui signifie que pour chaque révolution ou course, une quantité définie de produit est déchargée. C'est la seule vraie similitude que ces deux pompes partagent.

Le coût est celui où les deux types de pompes varient le plus. Lorsque les exigences de pression augmentent, une pompe à piston peut ne nécessiter qu'un moteur plus gros. Une pompe PC devra augmenter la longueur de l'élément de pompage (étages) pour s'adapter à une augmentation de la pression.

Bien que cela puisse sembler être un inconvénient pour la pompe PC, les pompes PC à plus haute pression sont trois à cinq fois moins chères que les pompes à piston à débit équivalent. Il est possible d'installer une pompe PC avec trémie intégrée pour un coût moindre que le bloc d'alimentation sur une pompe à piston.

La pompe à piston typique est configurée avec une trémie d'alimentation à double vis (TSF) qui alimente le matériau déshydraté de la pompe - les deux équipements fonctionnent à partir de l'hydraulique. Un bloc d'alimentation ou une unité hydraulique est donc nécessaire et doit être à proximité de l'unité pompe/TSF. Ainsi, trois équipements occupent l'espace au sol. La pompe PC utilise une trémie d'alimentation intégrée aux éléments de la pompe, ce qui peut augmenter la simplicité d'installation, de fonctionnement et de maintenance et économiser de l'espace au sol.

Les pompes à piston ont toujours été connues pour leurs capacités à haute pression, dépassant celles des pompes PC standard. Dans le passé, si la pression de refoulement était supérieure à 600 livres par pouce carré (psi), une pompe à piston était le seul choix. Les pompes PC ont pu lutter contre cela en utilisant une configuration d'injection de couche limite (BLI). Cela impliquait d'injecter du polymère (ou un autre lubrifiant) autour de l'intérieur du tuyau pour réduire le frottement, réduisant ainsi la pression requise. Cela s'est avéré efficace dans de nombreux cas, mais pas pratique pour les très longues longueurs de tuyauterie.

Pour égaliser le terrain de jeu de la pression, l'injection d'air sur le refoulement de la pompe peut être utilisée. Ce système injecte de l'air, poussant des bouchons de gâteau à des pressions beaucoup plus faibles mais à des distances beaucoup plus grandes. La combinaison de BLI et d'injection d'air permet des distances de pompage de 3 280 pieds avec une pression réduite à la pompe ainsi que dans la tuyauterie. Cette réduction de puissance permet l'utilisation de pompes plus petites, réduit la consommation d'énergie et, dans certains cas, permet l'utilisation de tuyaux en plastique.

Comme mentionné précédemment, les pompes à piston peuvent ne pas être aussi efficaces que les pompes PC. Le système hydraulique de la pompe à piston prend de l'énergie électrique (moteur), développe une pression hydraulique via une pompe, puis délivre le fluide hydraulique sous pression à la pompe pour effectuer un travail mécanique. La pompe PC amène l'énergie électrique soit directement au travail mécanique, soit par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses, qui agit comme un multiplicateur de couple pour effectuer le travail mécanique.

En tenant compte de ce composant qui ne fait pas partie de la pompe PC, le moteur hydraulique, il y a une perte de puissance de 15 %, principalement due à la chaleur.

La plupart des pompes à piston modernes dans les applications asséchées utilisent deux pistons. Deux pistons aident à minimiser les pulsations et les pointes de pression mais ne sont pas en mesure de les éliminer complètement. Les pistons ne fonctionnent pas dans une situation d'alimentation continue, laissant un piston pousser dans le tuyau pendant que l'autre se remplit. Ce scénario entraîne des pointes de pression momentanées jusqu'à 75 psi chaque fois qu'un piston évacue, créant un mouvement de tuyau et une fatigue générale de la tuyauterie et des accessoires. Les pompes PC forment des cavités dans lesquelles le matériau est déplacé. Lorsqu'une cavité se ferme, une autre s'ouvre, donnant une décharge linéaire sans pics de pression ni tremblement de tuyau.

Les pompes à piston nécessitent un entretien continu pour garder les joints propres et fonctionner sans dommage ni fuite. Les conduites hydrauliques présentent des fuites et doivent être resserrées ou changées. Le liquide hydraulique et les filtres doivent également être changés à intervalles réguliers. La pompe PC est entraînée électriquement avec un entretien régulier nécessaire pour les vérifications de l'huile de boîte de vitesses tous les six à 12 mois.

Les groupes hydrauliques contiennent de grandes quantités d'huile hydraulique qui doivent être changées régulièrement et mises au rebut de manière appropriée. Les fuites d'huile se développent généralement autour des raccords et peuvent causer des problèmes environnementaux en fonctionnement normal. Les pompes PC sont entraînées électriquement et n'ont pas ces problèmes.

Les pompes à piston peuvent être bruyantes car le cycle du piston et les unités de puissance hydraulique délivrent un fluide sous pression. Dans certains cas, selon l'installation, une protection auditive est nécessaire. Les pompes PC sont silencieuses, avec un faible bruit de décibels du moteur si un variateur de fréquence (VFD) est utilisé pour le contrôler.

Pompe à cavité progressive vs pompe à cavité progressive

S'il est vrai que les pompes à cavité progressive peuvent sembler similaires en surface, il existe des différences dans la manière dont le gâteau déshydraté est acheminé vers les éléments de pompage.

De nombreux fabricants de pompes PC ont une conception de trémie ouverte avec une tarière alimentant les éléments de pompage. Cette conception, en général, n'est pas considérée comme une pompe à gâteau autonome à moins qu'elle ne soit montée sous une trémie à fond dynamique, permettant au gâteau d'être livré aux éléments de pompage sans pontage.

Pour lutter contre le pontage dans une situation où le gâteau tombe librement dans la trémie de la pompe, les fabricants installent des pompes avec des parois latérales presque verticales, des vis sans fin plus grandes et, dans certains cas, un dispositif de rupture de pont. Une tarière plus grande et des parois latérales presque verticales permettent un pompage du gâteau à faible teneur en solides, mais ne sont pas idéales pour le gâteau avec une concentration en solides supérieure à 20 % à 22 %.

Lorsqu'il s'agit de concentrations plus élevées, les fabricants disposent d'un dispositif brise-pont qui réside dans l'entrée de la trémie, empêchant le produit de passer par-dessus la vis sans fin. Cette conception fonctionne bien mais nécessite un ou deux disques supplémentaires, ce qui augmente les coûts et réduit l'efficacité.

D'autres conceptions ont été conçues au fil des ans, comme une option avec un alimentateur à double vis (TSF) pour alimenter la pompe. Une tarière intégrée à rotation concentrique a été développée ; d'autres systèmes de tarière sont entraînés de manière excentrique. Le fait de faire fonctionner la vis sans fin de manière concentrique avec des parois latérales verticales élimine la zone le long du côté de la vis sans fin où le gâteau peut s'accumuler et éventuellement traverser la vis sans fin.

La pression maximale qu'une pompe PC peut supporter sans aide est généralement de 600 psi, ce qui équivaut à environ 300 pieds de tuyau. En utilisant une configuration BLI, en injectant du polymère (ou un autre lubrifiant) autour de l'intérieur du tuyau pour réduire le frottement, la longueur effective du tuyau peut être doublée ou la pression réduite de moitié.

L'utilisation de l'injection d'air amène cela au niveau supérieur. La combinaison de BLI et d'injection d'air permet des distances de pompage de 3 280 pieds avec une pression réduite à la pompe ainsi que dans la tuyauterie. Cette réduction de puissance permet l'utilisation de pompes plus petites, réduit la consommation d'énergie et, dans certains cas, permet l'utilisation de tuyaux en plastique. Cela permet de réduire les coûts d'installation et la maintenance continue.

Les pompes avec trémies intégrées sont similaires en termes d'espace au sol, à l'exception des unités qui ont un alimentateur à double vis (TSF) séparé. Si le TSF est utilisé, plus d'espace au sol est nécessaire, à moins que l'unité ne puisse être montée au-dessus de la pompe.

Les pompes avec trémies intégrées auront un certain pourcentage de coût les unes par rapport aux autres, compte tenu de légères variations de conception. L'exception est encore une fois la pompe d'alimentation à double vis, qui a tendance à être le double du coût d'une pompe à trémie standard car il y a deux pièces d'équipement au lieu d'une.

Le contrôle de niveau est généralement effectué via des cellules de charge ou un seul appareil de mesure dans la trémie. Ces méthodes ont été problématiques car les cellules de charge mesurent une petite fraction de poids par rapport au poids total de l'unité, nécessitent des plaques de base complexes et des configurations complexes. Les appareils à niveau unique nécessitent une quantité de produit au-dessus de la pompe pour permettre un contrôle uniforme de la vitesse, ce qui peut entraîner un pontage. Ils sont également sujets au colmatage dû à l'humidité et à l'accumulation de produit lorsqu'ils sont positionnés dans ou au-dessus de la trémie d'alimentation.

Les utilisateurs peuvent envisager de mettre en place un système de niveau laser qui utilise trois lasers, deux pour détecter l'absence et la présence de produit et le troisième pour la mesure de niveau. Le capteur de mesure de niveau est positionné à l'extérieur de la trémie. Cela permet une mesure latérale pour éviter l'accumulation et l'humidité, augmente la précision et offre une redondance.

Mark Yingling est le directeur de la gestion des produits et du marché pour SEEPEX, Inc. Il est titulaire d'un baccalauréat ès sciences en sciences de l'environnement de l'Université de Cincinnati et a plus de 20 ans d'expérience dans l'industrie des broyeurs et des pompes à cavité progressive. Il peut être contacté à [email protected]. Pour plus d'informations, rendez-vous sur www.seepex.com.