VDI 2694-2012 Bins and silos - Feed storage and extraction of bulk materials.pdf

1、Zubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012FrhereAusgaben: 03.70; 09.01 Entwurf, deutsch Former editions: 03/70; 09/01Draft, in German onlyVEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBunker und SilosBeschickung,

2、 Lagerung und Austrag von SchttgutBins and silosFeed, storage and extraction of bulk materialsVDI 2694Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Technische Logistik, Band 4: Schttgut-FrdertechnikVDI-Handbuch Technische Logistik, Band 5: Lager und LagergerteVDI-RICHTLINIENICS 53.080, 65.0

3、40.20 Juli 2012 July 2012Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1 Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.2 Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.3 Behl

4、ter- und Trichterformen . . . . . . . . 33 Verhalten von Schttgtern beim Flieen und Lagern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.1 Schttgutkenngren und -eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . 53.2 Druck- und Spannungsverlufe . . . . . . . 53.3 Flieverhalten von Schttgtern . . . . . . 63.4

5、Spannungsverlufe im Silo nach Fllen und Entleeren . . . . . . . . . . . . . . . . 93.5 Bunker- und Silo-Optimierung . . . . . . . 94 Einrichtungen zum Betrieb von Silos . . . . . 104.1 Beschickung. . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2 Entstaubung . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.3 Entwsserung

6、. . . . . . . . . . . . . . . . 134.4 Austrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Verschleischutz . . . . . . . . . . . . . . . . 305.1 Arten des Verschleies . . . . . . . . . . . 305.2 Verschleiminimierung . . . . . . . . . . . 306 berwachungseinrichtungen . . . . . . . . . 316.1 ber-/Unterdr

7、uck-berwachung . . . . . . 316.2 Fllstands-berwachungseinrichtungen . . 317 Sicherheitsbestimmungen . . . . . . . . . . . 367.1 Vorschriften und Regelwerke fr Planung und Bau von Silos . . . . . . . . . . . . . . 367.2 Vorschriften und Regelwerke fr den Betrieb von Silos . . . . . . . . . . . . . .

8、377.3 Besondere Vorschriften und Richtlinien . . 378 Normen, Richtlinien und Empfehlungen . . . 37Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedContents PagePreliminary note . . .

9、 . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . 22.2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.3 Shapes of bunkers and hoppers . . . . . . . 33 Behaviour

10、 of bulk materials during flow and storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.1 Characteristic quantities and properties of bulk materials . . . . . . . . . . . . . . 53.2 Pressure and stress characteristics . . . . . 53.3 Flow behaviour of bulk materials. . . . . . 63.4 Stress characteristics

11、 in silos following filling and emptying . . . . . . . . . . . . 93.5 Bin and silo optimisation . . . . . . . . . . 94 Equipment for silo operation . . . . . . . . . 104.1 Feeding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2 Dust extraction . . . . . . . . . . . . . . . 124.3 Draining. . . . . . . .

12、. . . . . . . . . . . 134.4 Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Wearing protection . . . . . . . . . . . . . . . 305.1 Types of wear . . . . . . . . . . . . . . . . 305.2 Minimisation of wear . . . . . . . . . . . . 306 Monitoring equipment . . . . . . . . . . . . . 316.1 Positive/neg

13、ative-pressure monitoring . . . 316.2 Level monitoring devices . . . . . . . . . . 317 Safety regulations . . . . . . . . . . . . . . . 367.1 Rules and regulations regarding the planning and installation of silos . . . . . . 367.2 Rules and regulations regarding the operation of silos . . . . . . .

14、. . . . . . . 377.3 Special provisions and guidelines . . . . . 378 Standards, guidelines, and recommendations 37Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No gu

15、arantee can be given with respect to the English trans-lation.VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL)Fachbereich Technische LogistikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 2 VDI 2694Vorbemerku

16、ngDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dies

17、er VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.1 AnwendungsbereichDie vorliegend

18、e Beschreibung befasst sich mit der Lagerung von Schttgut in Bunkern und Silos. Fr die Lagerung von Schttgut auf Halden wird auf VDI 3972 verwiesen.Zur optimalen Planung will diese Richtlinie poten-ziellen Anwendern die Problematik bei der Beschi-ckung von Bunker- oder Siloanlagen und deren Ab-zugsv

19、orrichtungen nher bringen.Die Lagerung wird angewandt fr mittlere bis gr-ere Schttgutmengen und dient zum Bevorraten zwischen der Gewinnungsstelle und der Weiterverarbeitungsstelle zum Puffern zwischen verschiedenen Betriebs-abteilungen, die zu abweichenden Zeiten oder mit anderen Mengenstrmen arbei

20、ten zum Vergleichmigen von Massenstrmen als bergang von Stetigfrderern auf diskontinu-ierlich arbeitende Frdersysteme und umgekehrtsowie fr verfahrenstechnische Prozesse wie Mi-schen, Konditionieren, Reifen, Trocknen und Reini-gen.2 Allgemeines2.1 EinfhrungDie Forderung nach mglichst vollautomatisch

21、 arbei-tenden Bunker- oder Siloanlagen ist eng verbunden mit Rationalisierungsmanahmen. Sie ist in der Pra-xis oft nur schwer erfllbar.Die Kompliziertheit und Vielschichtigkeit des Schtt-guts sowie die bisher im Vergleich zu anderen Gebie-ten geringe ingenieurwissenschaftliche Ausrichtung macht es n

22、otwendig, in diesem Bereich verstrkt ttig zu sein. Erst in neuerer Zeit wird dieses Thema mit in-Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of repr

23、inting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlini

24、en.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.1 ScopeThe present description deals with the storage of bulk materials in bins and silos. Refer to VDI 3972 for the storage of bulk materials in stock yards. This guideline is intended to allow potential users

25、op-timum planning by giving him an understanding of the problems inherent in the feeding and discharging of bins and silos and their extraction devices.Storage is applied for medium to large quantities of bulk material. It serves for storage between the point of production and the point of further p

26、rocessing to provide buffer storage between different pro-duction departments working at differing times or with different flow rates for homogenisation of mass flows as a transition from continuous conveyors to dis-continuous conveying systems, and vice versaand for processes such as mixing, condit

27、ioning, ma-turing, drying, and cleaning. 2 General2.1 IntroductionThe requirement of fully automatic bins and silos is closely connected to the measures of rationalisation. It is often hard to fulfil in practice. The complexity and diversity of bulk materials and the lack of an engineering/scientifi

28、c approach com-pared to other technical fields calls for intensified ac-tion in this field. It is only recently that the subject has been addressed by taking approaches of engineering B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure

29、e.V., Dsseldorf 2012 VDI 2694 3 genieurwissenschaftlichen Anstzen bearbeitet. Es entstehen Grundlagen zur physikalischen Beschrei-bung einer Schttung 1; 7.Neben dem Wunsch nach automatisch arbeitenden Anlagen wurde es notwendig, immer grere Men-gen und neue Arten von Schttgtern zu lagern, fr die noc

30、h keine Erfahrungen hinsichtlich ihres Flie-verhaltens in Bunkern und Silos vorliegen.Beispiele fr Schttgter, die in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen haben, sind Filterstube, Klr-schlmme, REA-Gips und Ersatzbrennstoffe aus dem Bereich der Umwelttechnik sowie keramische Stoffe 2. Bei der Lage

31、rung von Schttgtern in nicht sachge-m gestalteten Bunker- und Siloanlagen treten hu-fig Probleme auf, die durch eine physikalische Be-schreibung der Schttung minimiert werden knnen.Wichtige Schttguteigenschaften lassen sich heute z. B. in Scherversuchen messen und beschreiben 2. Nicht eingegangen wi

32、rd auf den Anwendungsbereich des Explosions-Schutzes bei Kohlenstaub und ande-ren explosionsgefhrdeten Stoffen.2.2 DefinitionenEinen Behlter mit kleinerer Hhe als der Durchmes-ser bzw. Tiefe und Breite bezeichnet man gemeinhin als Bunker.Demgegenber bezeichnet man einen Behlter mit grerer Hhe als de

33、r Durchmesser bzw. Tiefe und Breite gewhnlich als Silo.Im nachfolgenden Text wird nur noch der Begriff Silo verwendet. Die Beschreibung meint aber immer beide.Die Gre eines Silos wird gewhnlich wie folgt be-zeichnet (Bild 1):V FllvolumenVN NutzvolumenVS Volumen, das durch seine Schwerkraft austrag-b

34、ar istVR Volumen, das nicht durch seine Schwerkraft austragbar ist, sondern nur mit geeignetem Aus-tragsgert nutzbar gemacht werden kannVB Volumen, das nicht durch seine Schwerkraft austragbar und auch sonst nicht nutzbar ist2.3 Behlter- und TrichterformenDie gebruchlichsten Behlter- und Trichterbau

35、for-men sind in Bild 2 zusammengestellt 4.Fr die Form konischer Trichter (Bild 2a) und keil-frmiger Trichter (Bild 2b) knnen die maximalen sciences. Fundamentals for the physical characteris-tics of a bulk of material are gathered 1; 7. In addition to the fact that users called for automatic equipme

36、nt, it became necessary to store increasing amounts, and new types of bulk materials, for which no experience regarding their flow behaviour in bins and silos are yet available.Examples of bulk materials which have gained im-portance in recent years include filter dusts, wastewa-ter/sewage sludges/t

37、hickened slurries/solids, gypsum from flue gas desulphurisation and substitute fuels from the field of environmental technology, as well as ceramic materials 2.Storing bulk materials in improper bins or silos often entails problems which may be minimised by a phys-ical characterisation of the bulk.

38、Nowadays, important bulk-material characteristics can be measured and described by means of, e.g., shear tests 2.Explosion protection for coal dusts and other poten-tially explosive materials is not included in the scope of this guideline.2.2 DefinitionsA bunker whose height or depth is smaller than

39、 its di-ameter or width, respectively, is generally called a bin.By contrast, a bunker whose height or depth is greater than its diameter or width, respectively, is usually re-ferred to as a silo.In the text below, only the term “silo” is used, while both, silo and bin, are meant in all cases. The s

40、ize of a silo is usually characterised as follows (Figure 1):V capacityVN usable volumeVS volume which can be extracted by gravity VR volume which can not be extracted by gravity but only by appropriate extraction units VB volume which can not be extracted by gravity nor in any other way2.3 Shapes o

41、f bunkers and hoppersThe most common shapes of bunkers and hoppers have been compiled in Figure 2 4.For the shapes conical hopper (Figure 2a) and wedge-shaped hopper (Figure 2b), the maximum B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher

42、Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 4 VDI 2694Bild 1. Begriffe zur Kennzeichnung der Siloausnutzung (nach 3) Figure 1. Terms characterising silo utilisation (according to 3)Bild 2. Gebruchlichste Behlter- und Trichterbauformen 4 Figure 2. Common bunker and hopper shapes 4Wandreibungswinkel fr Massenflus

43、s und die Aus-laufffnungen zur Vermeidung von Brckenbildung ermittelt werden 4.Die Varianten gem Bild 2c und Bild 2d sind ebenfalls gnstig, um Massenfluss sicherzustellen, wenn die ermittelten Wandneigungswinkel eingehal-ten werden.Die pyramidenfrmige Trichtergeometrie (Bild 2e) ist ungnstig und fr

44、Massenfluss nicht unbedingt zu empfehlen, weil hier die Kehlneigung der Trichter-wnde ein gleichmiges Flieen ber den gesamten Querschnitt verhindert. Die Bildung toter Zonen wird dadurch begnstigt. Zur Erzielung von Massenfluss sollten dabei unter Beachtung eines ausreichend stei-len Neigungswinkels

45、 die Schnittkanten innen ausge-rundet sein.Ein gnstigerer bergang vom zylindrischen Ver-tikalteil zu einem quadratischen Auslauf ergibt sich bei der Variante gem Bild 2f.wall angles of friction for mass flow and the outlets can be determined in order to avoid bridging 4. The variants shown in Figure

46、 2c and Figure 2d are also favourable to ensure mass flow if the deter-mined wall angles of inclination are complied with. The pyramidal hopper geometry (Figure 2e) is un-favourable and is not necessarily recommended for mass flow because the sharp corners (valley angles) formed by the hopper walls

47、impede homogeneous flowing across the entire cross section, thus favouring the formation of dead zones. In order to achieve mass flow, the intersections of boundary surfaces should be rounded inside while observing a sufficiently steep angle of inclination.A more favourable transition from the cylin

48、drical vertical section to a square outlet is provided by the variant shown in Figure 2f.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 2694 5 Vergleicht man die einzelnen Bauformen untereinan-der, so mssen

49、 zum Erzielen von Massenfluss die Varianten gem Bild 2e und Bild 2f am steilsten ausgefhrt werden. Etwas flacher kann der axialsym-metrische Trichter (Bild 2a) ausgefhrt werden, und die flachste Wandneigung ergibt sich bei keilfrmi-gen Trichtern, d. h. den Bauformen gem Bild 2b, Bild 2c, Bild 2d 4.In der Praxis sollte beachtet werden, dass der Aus-laufschlitz lnger als die dr