КОМПЛЕКС ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СОСТОЯНИИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

Предлагаемое техническое решение относится к транспортировке сыпучего материала в псевдоожиженном состоянии по трубопроводам и может быть использовано, например, для транспортировки глинозема от накопительного бункера к расходным бункерам в электролитическом производстве алюминия.
Основные задачи, возникающие при транспортировке сыпучих материалов с использованием транспортных систем:
- сокращение материальных и энергетических затрат;
- снижение потерь транспортируемого материала;
- снижение нагрузок на транспортирующие системы, повышение срока их службы.
Из существующих способов транспортировки сыпучего материала наиболее технологичным и прогрессивным является транспортировка материала в псевдоожиженном состоянии, а особый интерес представляет способ транспортировки материала в «гиперплотном слое».
Описание технической сущности способа транспортировки в «гиперплотном слое», принципов проектирования устройств для транспортировки указанным способом, а также описание типичной конструкции, разработанной на основе этих принципов, приводится в патенте французской фирмы «PECHINEY ALUMINIUM» FR2534891 «Закрытое устройство потенциального псевдоожижения для горизонтальной подачи сыпучих материалов» (приоритет от 22.10.1982 г., B65G 53/20, С25С 3/14, 1987 г., [1]).
Данная технология, реализуемая известным устройством, является промышленно освоенной и достаточно эффективной, что подтверждается и рядом патентов, направленных на совершенствование и в развитие транспортировки материала в «гиперплотном слое»:
- FR2575734 «Устройство для распределения псевдоожиженного порошкообразного материала с регулируемым расходом» (пр. 08.01.1985 г., B65G 53/18, С25С 3/14, 1989 г., [2]);
- FR2562878 «Закрытое устройство потенциального псевдоожижения для горизонтальной подачи сыпучего материала в плотном слое» (пр. 12.04.1984 г., B65G 53/16, 1985 г., [3]);
- FR2575680 «Аппарат псевдоожижения для разделения двух смешанных твердых фаз», (пр. 08.01.1985 г., B65G 53/20, С25С 3/14, 1986 г.[4]);
FR2778393 «Способ транспортировки в гиперплотном слое псевдоожиженного материала и устройство для его реализации», (пр. 11.05.1998 г., B65G 53/20, С25С 3/14, 1999 г., [5]); патент РФ №2076782 «Устройство для пневматической транспортировки в ожиженном слое на пористом основании и способ определения засорения пористого основания», (B65G 53/22, 1997 г., [6]);
- патент РФ №2298516, B65G 53/22, 2007 г., «Способ и устройство для транспортировки порошкообразного материала с контролируемыми весовыми расходами», (конвенционный пр. 26.10.2001 г., [7]).
Известен «Комплекс для транспортировки в псевдоожиженном состоянии сыпучего материала (варианты)» (патент РФ №2332347, B65G 53/20, 2008 г., [8]). По второму варианту выполнения, в комплексе для транспортировки в псевдоожиженном состоянии сыпучего материала от накопительного бункера до расходных бункеров, включающем однотипные загрузочные модули, оснащенные аэрожелобами с колонками, и систему подачи аэрирующего газа, система подачи аэрирующего газа является единой для всех загрузочных модулей и включает в себя единую пневмотрассу с газоотводящими патрубками, снабженную системой заслонок, при этом каждый загрузочный модуль включает каскад транспортных аэрожелобов и группу расходных аэрожелобов, причем транспортные и расходные аэрожелоба выполнены в виде набора секций, каждая из которых соединена с единой пневмотрассой газоотводящим патрубком.
Данное решение по назначению, по технической сущности и по наличию сходных признаков выбрано в качестве ближайшего аналога.
Известная конструкция обеспечивает, по результатам промышленной эксплуатации, высокую степень надежности работы комплекса, простоту обслуживания.
Однако в данной системе транспортировки, при изменении гранулометрического состава транспортируемого материала возникают проблемы неполного заполнения магистрального транспортного и расходных желобов, что приводит к сбоям дозированной подачи материала.
Для решения этой проблемы приходится увеличивать время и объем подачи газа, что ведет к непроизводительным энергетическим затратам.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы комплекса и снижение энергетических затрат.
Техническим результатом является уменьшение объема воздуха, необходимого для транспортировки материала на конечном этапе. Технический результат достигается тем, что в комплексе для транспортировки в псевдоожиженном состоянии сыпучего материала от накопительного бункера до расходных бункеров, включающем однотипные загрузочные модули, оснащенные аэрожелобами с колонками, и единую систему подачи аэрирующего газа для всех загрузочных модулей, включающую единую пневмотрассу с газоотводящими патрубками, снабженную системой заслонок, при этом каждый загрузочный модуль включает каскад магистральных и транспортных аэрожелобов и группу расходных аэрожелобов, причем, магистральные и транспортные и расходные аэрожелоба выполнены в виде набора секций, каждая из которых соединена с единой пневмотрассой газоотводящим патрубком, каждая пневмотрасса подачи воздуха на магистральные и расходные аэрожелоба разделена не менее чем на две части.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, показывает следующее.
Известное решение и предлагаемое характеризуются общими признаками:
- комплекс для транспортировки в псевдоожиженном состоянии сыпучего материала от накопительного бункера до расходных бункеров;
- однотипные загрузочные модули;
- аэрожелоба с колонками;
- единая система подачи аэрирующего газа для всех загрузочных модулей;
- единая пневмотрасса с газоотводящими патрубками;
- система заслонок;
- каждый загрузочный модуль включает каскад транспортных аэрожелобов и группу расходных аэрожелобов;
- транспортные и расходные аэрожелоба выполнены в виде набора секций, каждая из которых соединена с единой пневмотрассой газоотводящим патрубком.
Предлагаемое техническое решение отличается от ближайшего аналога тем, что каждая пневмотрасса подачи воздуха на магистральные и расходные аэрожелоба разделена не менее чем на две части.
Наличие отличительного признака от ближайшего аналога признака, позволяющего повысить надежность работы комплекса и снизить энергетические затраты за счет уменьшения времени подачи и объема воздуха, затраченного для транспортировки материала на конечном этапе, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем. Комплекс для транспортировки сыпучего материала в псевдоожиженном состоянии с использованием принципа транспортировки материала в «гиперплотном слое» в известном по ближайшему аналогу конструктивном исполнении обеспечивает высокую степень надежности работы комплекса при условии постоянного грансостава транспортируемого материала. Однако такое постоянство состава материала достаточно сложно достигнуть, т.к. потребуется входной контроль и возникнет проблема с технической реализацией некондиционного материала. Для обеспечения надежности дозированной подачи материала независимо от изменения гранулометрического состава необходимо увеличивать подачу газа, что ведет к непроизводительным энергетическим затратам и снижению эффективности системы транспортировки. В предлагаемом техническом решении на конечном этапе транспортировки материала каждая пневмотрасса подачи воздуха на магистральные и расходные аэрожелоба разделена не менее чем на две части. Разделение пневмотрассы позволяет осуществлять перемещение необходимого объема материала с меньшим расходом газа и практически независимо от гранулометрического состава. Количество каналов пневмотрассы подачи воздуха на расходные аэрожелоба зависит от количества расходных бункеров и необходимого расхода материала через питатели. Разделение пневмотрасс подачи воздуха на части осуществляется установкой дополнительных заслонок. Регулирование подачи воздуха в отдельные части пневмотрасс осуществляется открытием и закрытием определенных заслонок. Предлагаемое решение обеспечивает последовательную загрузку расходных бункеров за более короткий промежуток времени и с меньшими энергетическими затратами.
Предлагаемый комплекс в зависимости от условий транспортировки и количества транспортируемого материала может быть установлен на производственных площадях, как в единственном числе, так может быть установлено и несколько однотипных комплексов, например для корпуса по электролитическому производству алюминия, содержащему 104 электролизера, установленных в два ряда, для обеспечения электролизеров глиноземом требуется два таких комплекса.
…
Предлагаемый комплекс для транспортировки в псевдоожиженном состоянии сыпучего материала включает (фиг.1, 2) бункер-накопитель 1, снабженный в нижней части двумя разгрузочными конусами 2, каждый из которых соединен с соответствующим транспортным желобом 3, оснащенным колонками 4, снабженными фильтрами 5. С каждым питающим транспортным желобом 3 соединены по два однотипных загрузочных модуля 6, каждый из которых состоит из магистрального транспортного аэрожелоба 7, и группы однотипных расходных желобов 8, также оснащенных колонками, снабженными фильтрами. Транспортные 3 и расходные 8 желоба выполнены в виде набора секций 9, состоящих из нижнего аэрирующего канала 10, верхнего транспортного канала 11 и газопроницаемой перегородки 12 между ними. Каждая секция 9 оснащена байпасом 13 и соединена газоподводящим патрубком 14 с единой пневмотрассой 15. Для перегрузки материала с уровня на уровень транспортные желоба 3 снабжены устройством 16 для подачи сыпучего материала с одного транспортного желоба на следующий вниз по каскаду. Пневмотрасса 15 (фиг.3) снабжена четырьмя вентиляторами 17, 18, 19, 20, один из которых резервный (20) и системой электрозаслонок 21…44. Каждая пневмотрасса подачи воздуха на магистральные и расходные желоба разделена не менее чем на две части (группы 1.1 и 1.2, 2.1 и 2.27.1 и 7.2, 8.1 и 8.2). При этом пневмотрассы подачи воздуха на магистральные и на каждую группу расходных желобов снабжены заслонками. Для обеспечения требований электробезопасности, безопасной эксплуатации комплекса отдельные участки транспортирующих систем снабжены узлами электроизоляции, а отдельные элементы выполнены из электроизоляционного материала, например резинокорда.
Комплекс работает следующим образом.
После включения вентиляторов 17, 18, 19 и открытия заслонок 21, 22, 23 происходит подача воздуха в магистральную пневмотрассу. В зависимости от технологической потребности предварительно открывается одна из заслонок: 24 или 29 или 30 или 35 и производится подача материала (глинозема) в нужную группу расходных желобов.
При открытии заслонки 29 открывается заслонка 28 (заслонка 37 при этом закрыта) и производится загрузка глиноземом группы расходных желобов 1.2. Затем, после загрузки группы 1.2, открывается заслонка 37 и производится загрузка группы 1.1. При загрузке этой группы практически весь поступающий воздух идет на загрузку глинозема, так как предварительно загруженный глинозем в желоба группы 1.2 предотвращает непроизводительный расход воздуха. После завершения загрузки группы 1.1 закрываются заслонки 37, 28, открывается заслонка 27 и производится загрузка группы расходных желобов 2.1. Затем открывается заслонка 38 и производится загрузка глинозема в группу 2.2. После завершения загрузки группы 2.2 закрываются заслонки 38, 27 и заслонка 29. Открывается заслонка 24 и аналогичным образом, путем открытия и закрытия заслонок 26, 39, 25, 40 производится загрузка глинозема в группы расходных желобов 3.1, 3.2, 4.1, 4.2. После завершения загрузки заслонка 24 закрывается. Для загрузки групп 5.1, 5.2, 6.1, 6.2 открывается заслонка 30 и открываются и закрываются заслонки 31, 41, 42, 32 по вышеописанному правилу. Для загрузки групп 7.1, 7.2, 8.1, 8.2 открывается заслонка 35 и открываются и закрываются заслонки 33, 43, 34, 44 по вышеописанному правилу.
Последовательная загрузка групп расходных желобов позволяет снизить непроизводительный расход воздуха, гарантированно загрузить глиноземом расходные желоба независимо от гранулометрического состава материала, сократить время загрузки.
Промышленные испытания предлагаемого комплекса полностью подтвердили высокую эффективность решения.
ИНФОРМАЦИЯ
1. FR2534891, B65G 53/18, С25С 3/14, 1987 г.
2. FR2575734, B65G 53/18, С25С 3/14, 1989 г.
3. FR2562878, B65G 53/16, С25С 3/14, 1985 г.
4. FR2575680, B65G 53/18, С25С 3/14, 1986 г.
5. FR2778393, B65G 53/16, С25С 3/14, 1999 г.
6. Патент РФ №2076782, B65G 53/22, 1997 г.
7. Патент РФ №2298516, B65G 53/22, 2007 г.
8. Патент РФ №2332347, B65G 53/20, 2008 г.