Tozu toz toplayıcıya nakletmek için kullanılan üç temel havalandırma kanal sistem türü vardır: yüksek hız, düşük hız ve değiştirilmiş düşük hız. Endüstriye en çok aşinalık hava taşıma hızlarının 900-1000 dakika metre aralığında olduğu yüksek hızlı sistemdir. Temel olarak, bu bir toz toplama sistemidir, oysa düşük hızlı bir sistem, en iyi toz emme sistemi olarak tanımlanabilir ve kanal hızı her zaman 550 metre dakikadan daha azdır. Düşük hızlı sistemler, istenmeyen boyuttaki toz parçacıklarını (genellikle 10 mikronun üzerindeki parçacıkları) taşımayacakları şekilde tasarlanmıştır. Düşük hızlı taşımanın düşük hava akımı anlamına gelmediğini akılda tutmak önemlidir. Yakalama hızları (kirletici maddeyi yakalamak için kanal açıklığındaki hava hızı) ve kanal hava miktarı, yüksek hızlı, düşük hızlı veya modifiye düşük hızlı sistemler gibi tüm tasarımlarda aynıdır. Şekil 1. yüksek ve düşük hızlı sistemler arasındaki temel farkı göstermektedir.

Şeklin ima ettiği, yüksek hızlı bir sistemde tozun kanalın eğimine veya açısına bakılmaksızın toz toplayıcıya taşınacağıdır. Bununla birlikte, düşük hızlı bir sistemde, kanalın bir giriş kapısına veya boşaltma noktasına eğilmesi gereklidir, çünkü yanlışlıkla toplanan daha büyük partiküllerin bir kısmı taşıma sırasında çöker ve bunlar kanaldan çıkarılmalıdır.

Şekil 1. Yüksek ve düşük hızlı sistemlerin şematiği.

Toz Toplama Havalndırma Yüksek Hızlı Sistemler

Yüksek hızlı sistem, toz giren havayı (10 μm’den büyük partiküller) sistemin giriş noktalarından toz toplayıcısına partiküllerin kanala yerleşmeden kalması kabiliyeti ile karakterize edilir. Parçacıkların çökelmesini önlemek için yüksek taşıma hızları gereklidir. Yüksek hızlı sistemdeki kanallar hem yatay hem de dikey olarak çalıştırılabilir, çünkü mühendislik kısıtlamaları azdır. Etkili kanal düzenlemeleri, normalde merkezi bir yatay kanal ve toz üreten teçhizata / davlumbaza akan daha küçük toplama kanallarıyla kolayca tasarlanabilir.

Yüksek hızlı sistemin en büyük dezavantajı, kanalın, özellikle de hava yön değiştirdiğinde yüksek hızlarda hareket eden toz parçacıkları tarafından yüksek aşındırıcı “patlatma” yapmasıdır. Dirsekler ve dal girdileri, yüksek aşınmaya maruz kalan belirli alanlardır. Hava yönü değişiminin bu alanlarında aşınma ilk olarak gösterilir. Bu aşınma veya aşınma, ilave mühendislik tasarımı veya bakımıyla ele alınmazsa, kanal sisteminde delikler veya açıklıklar oluşması nedeniyle toplama sisteminin uzun süreli bozulmasına neden olacaktır. Bu aşındırıcı yıpranma nedeniyle, boru hatları ve bağlantı elemanlarının çoğu daha ağır malzemelerden imal edilmek zorundadır ve armatürler daha uzun yarıçap gerektirir. Yüksek aşınma oranı aynı zamanda bakım emek ve malzeme maliyetlerinde de yüksektir. Kanalda delik bulunan herhangi bir sistem, etkinleştirme noktasında etkinliğini kaybeder ve kanaldaki tek bir delik bile sistem üzerinde güçlü bir etkisi olabilir. Yüksek hızlı sistemler gerekli bakıma yatkın olduklarından, her zaman optimum verimlilikte çalışamayabilirler.

Yüksek nem, yetersiz hava akışı ile birleşince, kanallar yatay olarak çalışan sistemlerde daha fazla aşınma problemine neden olur. Kapanma üzerine, hava akımı içindeki toz yatay kanal kanallarına yerleşir. Hava çiy noktası kadar soğuyunca kanalın yüzeyinde nem oluşabilir, bu da toz parçacıklarının duvara bir miktar bağlanmasına neden olur. Zamanla, bu birikim sistemdeki artan sürtünme kayıpları nedeniyle hava akışı sistemini yok eder ve dar açıklıktan hava hızı artar. Sistemdeki hava akışı kaybı, toplama verimliliğini azaltır ve ortaya çıkan hız artışı aşınmayı arttırır ve normalde beklenenden daha hızlı bir sistem bozulmasına neden olabilir.

Son olarak, yüksek hız toz toplama sistem boyunca yüksek basınç düşüşleri demektir. Bu, artan beygir gücü ve daha yüksek güç tüketimi anlamına gelir ve genel işletme maliyetleri yükselir. Ayrıca, yüksek hızlı sistemler için ilk kurulum maliyetleri nispeten düşük olmasına rağmen, daha yüksek bakım ve işletme maliyetleri, sistemin genel ömür boyu maliyetlerinin yüksek olmasına yol açar.

Toz Toplama Havalandırma Düşük Hızlı Sistemler

Düşük hızlı toplama sisteminin temeli, toz kaynağını çevreleyen alanda aynı negatif statik basıncı oluşturmak ve yüksek hızlı sistemde olduğu gibi toplama davlumbazına aynı hava akışını sağlamaktır. Sistemler arasındaki fark, toplandıktan sonra, düşük hızlı sistemdeki hava taşıma hızının çok daha düşük olmasıdır. Böylece, boru her zaman büyük ebatlı parçacıkların kolay sökülme için bir deşarj noktasına kaymasına izin vermek için eğimlidir. Taşıma hızı, yalnızca 10 μm altında genellikle solunabilir boyut aralığında parçacıkları taşımak için tasarlanmıştır. Solunabilir toz, kanaldaki düşük hızlı hava akışı ile taşınırken, daha ağır partiküller kanal içine düşer ve işleme geri döner.

Düşük hızlı sistemdeki kanallar yatay olarak çalıştırılamaz. Kanal, hava akımından düşen daha büyük parçacıkların sürece yeniden entegre olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, uzun yatay çalıştırmalar yerine eğimli testere dişi tasarımı (Şekil 2 ) kullanılır. Hava akışını kontrol etmek için, kanal menfezinde, tercihen delik boyunca yüksek hızdaki akışın üstünde materyalin tutulmaması için, sabit bir delikli levha veya patlama kapağı kanal bölümünde konumlandırılmıştır.

Şekil 2. Her bacağın tabanında boşaltma kanalına sahip düşük hızlı bir sistemin testere dişli tasarımı.

Düşük hızlı bir sistemin partikül taşıma yeteneği, 10 μm’den küçük parçacıklarla sınırlıdır. Büyük partiküllerin yanı sıra düşük hızların bulunmaması nedeniyle hava yolu değişimi noktalarında bile aşınma düşüktür. Bu, aşırı aşınma korkusu olmaksızın kısa yarıçap veya delikli dirseklerin kullanılmasına izin verir.

Tasarım açısından, toz kontrol sistemleri, sistem içindeki beklenen basınç kayıpları için tasarlanmıştır. Bu kayıplar hava sürtünmesi ve toz toplama ünitesindeki basınç kayıplarından kaynaklanmaktadır. Hava hızını düşürerek, kanal ve armatürlerdeki sürtünme kayıpları azaltılarak genel güç gereksinimleri azaltılır.

Düşük hızlı havanın davranışı nedeniyle, sistemin tamamen rahatsız edilmeksizin orta dereceli delik boyutu değişiklikleri yapılabilir. Basınç düşüşü değişimi minimum olduğu için bir şube açılsa dahi diğer dallardaki hava akışını tamamen değiştirmeyecek. Şebekenin bir şubesi başarısız olursa veya hava akışlarını önemli ölçüde değiştirirse, sistem dengede kalmaya eğilim gösterir ve diğer şubeler etkinliğini kaybetmez. Bu nedenle, mükemmel bir toz muhafaza ederken, hava akışı iki aynı ekipman parçasında büyük ölçüde değişebilir. Böylece, toz toplama sistemi yoluyla genel kayıplar daha düşüktür.

Düşük hızlı sistemlerin dezavantajları, daha yüksek başlangıç ​​maliyeti ve daha karmaşık tasarımdır. Bu sistemlerde, önceden belirlenmiş bir hızda (m/d) belirli bir hava hacmini (m^3) kanaldan geçirme kabiliyeti kanalın çapını belirler ve daha büyük çaplı kanal çalışması gerekir. Ayrıca, kanallar yatay olarak çalıştırılamaz, testere dişi desen kullanılır, bu da masraf katar ve kurulumu zorlaştırır.

Düşük hızlı bir sistemi tasarlarken yaygın bir yanlış anlayış, düşük hızlı kanal tasarımı nedeniyle bir egzoz kaputunun gerekli olmamasıdır. Aksine, düşük hızlı bir sistem üzerinde düzgün tasarlanmış bir egzoz kapağı hala iyi bir toz tutma sistemi için şarttır. Düzgün tasarlanmış bir kaput, sisteme giren hava akışından kaynaklanan şok kaybını en aza indirgeyerek daha düşük sistem basınç kayıplarının korunmasına yardımcı olacaktır. Davlumbaz tasarımı hem yüksek hem de düşük hızlı sistemler için aynıdır. Bununla birlikte, tüm egzoz davlumbazları, malzemenin davlumbazın içine çekilme olasılığını düşürmek için malzeme darbe noktasından uzakta olmalıdır. Düşük hızlı toz tutma prensibi, iyi kapalı bir alandan havanın dışarı atılmasıdır. Bu, muhafaza içinde kaçak tozu tutan negatif içe doğru bir basınç kazandıracaktır. Egzoz kapağının şekli de iki nedenle önemlidir:

1. İyi tasarlanmış bir kaputun hava hareketine karşı daha düşük bir direnci vardır.
2. İyi tasarlanmış bir kaput, malzemenin toz tutma sistemine boşaltılmasını önler. Düşük hızlı kanallarla bile kaba malzeme sisteme çekilebilir. Bu nedenle satılabilir ürünü sürüklemekten kaçınmak için yüz hızı 60 ila 75 metre / dakika veya daha düşük bir kanala sahip olmak önemlidir.

Son olarak, düşük hızlı bir sistem için tasarım ve düzen daha fazla mühendislik gerektirir. Koşu kısıtlaması yatay olarak yapılamadığından, kanalın gerekli testere dişi tasarımı için fiziksel olarak yer bulmak bazen zordur. Bununla birlikte, düzgün tasarlanmış ve dengelenmiş düşük hızlı sistem, neredeyse kesilmemiş ve bakım gerektirmeyen toz kontrol sistemi sağlar. Düşük hızlı sistemler için daha spesifik mühendislik prensipleri aşağıda detaylandırılmıştır.

550 metre/dakika  hava yolu hedefi

Düşük hızlı bir sistemin doğası gereği kanalda belirli bir hava hızının muhafaza edilmesi gerekli değildir. Bununla birlikte, 550 metre/dakika  istenen hedef, solunabilir toz parçacıklarının çoğunu (eksi 10 μm) sistemi boyunca filtre ekipmanına, toz üreten ekipman / kanal parçalarının sınırları içerisine taşımak zorundadır. Düşük hızlı toz kontrolünün temel amacı, sistemden kaçan kirletici maddelerin (solunabilir toz) miktarını en aza indirgemek ve böylece bir tehlike veya can sıkıcı durumu düzeltmektir 550 / d’lik hedef, toz parçacıklarının cihazdan çıkmasını önlemek için yeterli hava akışı sağlayarak ekipman parçası içinde hafifçe negatif bir basınç tutar. Bu, ekipmandaki herhangi bir hava akışının dışa doğru değil içe doğru hareket etmesini sağlar.

Havalandırma Yatay Kanal Yapılarından Kaçınma

Sistemin düşük hızlı hava akışının bir sonucu olarak kanalın yatay olarak çalıştırılması zorunludur. Bunun nedeni, hava akımına çekilen daha ağır toz parçacıkları düşüp kendilerini bu kanalların yanlarına tutturabilmesidir. Net sonuç, kanal açılmasının nihai olarak daralması ve bunun da hız ve kanal temizliği erozyonunda artışa neden olmasıdır. Bu nedenle, kanallar minimum 45 derece yukarı akış açısı ve 30 derece minimum bir aşağı akış açısı için tasarlanmalıdır (Şekil 3). Bu, hava akımına çekilen herhangi bir parçacığın kaynağına geri kaymasını sağlar. Bu tasarım, ayrıca, Şekil 2’de gösterildiği gibi, bu parçacıkların düşmesine izin vermek için, bir kanal bırakma noktasının tüm kanal hatlarının alçak noktasında bulunmasını gerektirir.

Şekil 3. Düşük hızlı sistemler için kanal tasarımı açıları.

 

Havalandırma Ana Kanal Dolaşım Hatlarının Kullanımı

Düşük hızlı sistemlerde bir tasarım açısından bakıldığında, hava filtresinden tesiste merkezi olarak önerilen bir toz kontrol noktasına uzanan bir veya daha fazla ana kanal gövde hattının kullanılması düşünülmelidir. Bu, daha küçük dala kanal hatlarının ana kanal gövde hattından dışarıya çıkmasına ve tek tek ekipman parçalarına kolay bağlantı yapılmasına olanak tanır. Bu gövde hatları dikdörtgen veya yuvarlak olabilir. Alanın bir problem olduğu alanlarda, sığ derinlik ve geniş dikdörtgen kanal kesitleri kurulumu daha kolaydır. Çoğu kez bu gövde hatları dikey olarak mevcut bir kolonun veya ana hat  yanına kadar çalıştırılabilir. Daha önce de belirtildiği gibi, tüm kanal hatlarının alçak noktasında bir düşüş noktası (muhtemelen ana hat) sağlanmalıdır.

Havalandırma Alan Dengesi ve Kaynakların En Aza İndirilmesi

Yeni kanallar ve tertibatlar, imalat için sahaya gönderilmeden önce atölyede imal edilmeli ve mümkün olduğunca eksiksiz olmalıdır. Sahada kaynak veya kesme kanalı derzlerinde maliyetlidir ve uygun mühendislik tasarımı, gereken kaynağı en aza indirebilir. Tasarım aşamasında, önceden planlama ve prefabrike davlumbazlar, bağlantı parçaları ve kanal kesitleri için harcanan ek zaman, kurulum sırasında daha sonra temettü ödemektedir.

Sık sık, saha uyumu yapılmalıdır ve bunlar malzeme sahaya gönderilmeden önce tahmin edilebilir. Kanalın flanş noktasında alan kesmeleri ve kaynak yapmak en iyisidir. Bu durumlarda, kanal çalışması kasıtlı olarak, gerekenden daha uzun boylu olarak imal edilebilir. Ayrıca, devrilmemiş açılı bir halka kanalın sonuna yerleştirilebilir, sonra da kaynak dikişine yapıştırabilir. Bu kanalın taşınması ve taşınması sırasında bozulmasını önler ve boru kaynağının kesilmesi, kanalın kısaltılması ve flanş hareket ettirilir, döndürülür ve gerektiğinde kaynak yapılabilir.

Flanşlı bağlantılar, sahaya kanal döşemek için etkili ve kolay bir araçtır. Rulo açılı halka flanşları, kolaylıkla temin edilebilir, ucuzdur ve kurulumu kolaydır. Bu flanşlar, normal olarak, tüm fabrika armatürlerinde, davlumbazlarda ve kanal kesimlerinde kullanılmalıdır. Bu tür bağlantılar da maliyetli kaynak gereksinimlerini ortadan kaldırmaya yardımcı olur ve bakım yapılması gerektiğinde değiştirme kolaylıklarını sağlar.

Havalandırma Alınan Dirseklerin 90 Derece Korumasından Kaçınma

Yüksek hızlı sistemlerdeki gibi, basınç kayıpları, 90 dereceden daha büyük ani yön değişiklikleriyle kanal sisteminde hızla artar. Kanal basınç kayıpları hızın kare şeklindeki bir işlevi olduğundan, düşük hızlı sistem hala düşük basınç kayıplarına neden olur. Bununla birlikte, sistemdeki düşük basınç kayıplarının korunması kritik olduğunda, olağandışı ani hava yönü değişim bölgelerinde segmental dirsek kullanılabilir.

Havalandırma Orifis Plakalarını Boyutlandırma ve Yerleştirme

Birçok karmaşık havalandırma sisteminde, seçilen bir bölümdeki basınç gereksinimini değiştirerek hava akışlarını dengelemek için orifis plakaları kullanılır. Her bir şube hattına 2 inçlik minimum bir basınç kaybı için boyutlandırılmış bir orifis plakası takılması önerilir. Bu, gelecekte sistemin kolaylıkla genişletilmesini sağlar. Ana boru hattına ilave şube hatları eklendiğinde, orifis plakası, daha büyük ve dolayısıyla daha az kısıtlayıcı olan bir delik açılması için yeniden boyutlandırılabilir. Şekil 4, delik açıklıkları için uygun olmayan yerleri göstermektedir.

 

Şekil 4.. Zayıf menfez plaka yerleşiminin gösterilmesi.

Orifis plakaları, hava yönlendirme değişikliklerine göre en az 4 ila 5 kanal çapına ve 4 çap aşağıya monte edilmelidir. Bu, hava akışının laminaya daha yakın olmasına ve normal hızın yeniden tesis edilmesine izin verir. Bir akış yukarı yönlü delikli plaka, aşağı akış yönünde bir yön değişikliğine çok yakın yerleştirilirse, delik açma işlemi sırasında karşılaşılan daha yüksek hızlar, uzak taraftaki duvarda bir kumlama etkisi yaratacaktır. Orifis plakaları mümkün olduğunca yukarı doğru dal dalına monte edilmelidir. Bu, delikli plakanın daha yüksek hızları yoluyla partiküllerin atlayamadığı yukarı doğru dal hattı kurulumunda olduğu gibi, orifis plakasının üzerinde daha ağır toz parçacıklarının birikmesini önlemeye yardımcı olur.

Orifis plakaları davlumbazın giriş açıklıklarının yakınına yerleştirilmemelidir. Menfezin yakınındaki daha yüksek hızlar istenmeyen malzemeyi yakalama eğilimindedir. 150 metre dakikanın altındaki kanal tutma hızları muhafaza edilmelidir. İnce öğütme malzemeleri üzerine, 70 metre dakikalık bir hedef yakalama hızı istenir.

Havalandırma Toz Toplama Modifiye Düşük Hız (MDV) Sistemi

Modifiye düşük hızlı (MDH) sistemin amacı, yüksek ve düşük hızlı sistemlerin avantajlarını birleştirmek ve her ikisinin dezavantajlarını ortadan kaldırmaktır. MD havalandırma ‘nin başarısının anahtarı toplama başlığında bulunur. Burada ilk kanal çalışması en az 1800mm, tercihen 2000mm il3 3000mm arasında dikey olmalıdır. Bu ilk dikey çalışmada hız standart düşük hızlı sistemle (örn. 300 ile 400 mt) karşılaştırıldığında bile son derece düşüktür. Diğer sistemlerde olduğu gibi toz da bulunur, ancak yalnızca daha küçük mikron partikülleri taşınır. 2-3 mt arası dikey yükselme, türbülansı azaltmak, pürüzsüz bir laminer akış elde etmek ve ilk virajda elutriasyon (daha hafif ve ağır partiküllerin ayrılması) optimize etmek için gereklidir.

İlk dikey yükselmeden sonra hava akımı içinde minimum parçacıklar olduğundan, sonraki yatay çalışmalarda yüksek hızları muhafaza etme ihtiyacı gerekli değildir. Benzer şekilde, genel bir testere dişi desenine ya da orta mesafeli boşaltma noktalarına ihtiyaç yoktur. 400 metre dakika  bir dikey kanalın ardından ilk yatay koşu hızı 600 metre dakika olmalıdır.

Modifiye düşük hız havalandırma sistemleri ile bir diğer önemli tasarım dikkate alındığında, ilave yanal hatlar ana ana boru hattına bağlandığında, ilk yanal bağlantıdan sonra ana hattın çıkış hızı yaklaşık 30 metre dakika  ile yükseltilmelidir (bkz. Şekil 4). Çok sayıda yanal çizgiyle uzun mesafelerde bile kollektöre ulaşan hat hızının 700 ila 900 metra dakikayı aşması muhtemel değildir. Böyle bir sistemde düşük basınç düşüşleri göz önüne alındığında, pahalı dirsekler, eğimli virajlar veya lateraller oluşturmak gerekli değildir. Bunun yerine, kutu dirsekleri ve bağlantı parçaları kullanılabilir.

Şekil 5. Modifiye düşük hızlı sistemde yatay ve dikey hız ilişkisinin gösterilmesi.

MD havalandırma sistemi, alçak aşınma, azaltılmış bakım, azaltılmış güç ve sistem dengesi istikrarına kıyasla düşük hızlı sistemin tüm avantajlarını içerir. Aynı zamanda yerden gelen testere dişi tesisi gerektirmez. Kanal boyutu (çap), yüksek ve düşük hızlı sistemler arasında bir uzlaşmadır, çünkü bütün ana hatlardaki hızlar ikisinin arasında bir yerde olacaktır. MDH sisteminin diğer bir avantajı, mevcut yüksek hızlı sistemlerin uzantılarında veya modifikasyonlarında kolayca kullanılabilir olmasıdır. Yalnızca belirli koşullar altında düşük hızlı bir sistemin genişletilmesinde kullanılabilir. Kanal içindeki yüksekten daha düşük bir hıza gitmek mümkün olmadığının farkında olan bağlantı noktalarında hızları karşılaştırabilir. Bununla birlikte, düşük hızlı bir uzatma, bir MDH sistemine yapılabilir.

Daha önce ayrıntılarıyla belirtildiği gibi düşük hızlı sistemler için temel tasarım ipuçları birkaç istisna dışında MDH sistemlerine uygulanabilir:

1. Yatay kanallardan kaçınma referansı geçerli değildir.
2. Orifis plakaları veya patlama kapakları, alçak-hız düşey bacağının üst kısmına, alt tarafın üstüne monte edilmemelidir. Plakalar / kapılar, mümkün olduğunca yüksek hızlı bacaklara yakın olmalıdır.
3. Dikey hız 300 ile 400 metre dakika olmalıdır.
4. Yatay hızı en az 700 metre dakikadan başlamak zorundadır.