БУНКЕРНАЯ ЭСТАКАДА ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ПЫЛЕСОДЕРЖАЩИХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ВАГОН (ВАРИАНТЫ)

Полезные модели относятся к области металлургии, в частности к погрузочно-разгрузочным работам и оборудованию для доменного производства и предназначено для приема, подачи, дозирования и загрузки шихты или ее компонентов в доменные печи, и могут быть использованы в химическом и других производствах по тому же назначению и, в частности, для снижения выбросов пыли в атмосферу.
6
Известна бункерная эстакада доменной печи, содержащая установленные в технологической последовательности под бункерами грохоты, конвейер, соединенный лотками с бункерными весами, затворы которых соединены с кривошипами приводов, и опорную раму [Описание изобретения к патенту РФ №2092566 от 14.03.1996, МПК С21В 7/10, опубл. 10.10.1997]. В результате использования эстакады достигается повышение стабильности армирования объема заданной порции выгружаемого материала и ликвидируются «хвосты» при загрузке доменной печи. В итоге повышается качество загрузки доменной печи и надежность ее работы.
Недостатками эстакады являются относительная сложность конструкции, связанная с большой номенклатурой используемого оборудования и, как следствие, - избыточная запыленность рабочего пространства. Кроме этого, технологические потоки организованы с учетом активного воздействия на перемещаемые материалы силы тяжести и направлены сверху-вниз, что требует размещения эстакады над соответствующими приемными устройствами.
Известно устройство для снижения выбросов вредных веществ при выдаче кокса из коксовых печей, содержащее установленную на двересъемной машине с возможностью перемещения вдоль коксовой стороны коксовозного вагона систему обеспыливания, включающую, зонт, побудители тяги, пылеуловители, воздуховоды и горизонтальные перегородки, при этом в верхней части зонта расположен прямоточный циклон с воздуховодом, подающим очищенный воздух в приточные щелевые воздуховоды, расположенные по периметру горизонтальной перегородки [Описание изобретения к патенту РФ №2177976 от 04.09.2000, МПК 7 С10В 33/00, опубл. 10.01.2002]. Устройство обеспечивает устойчивость процесса удаления запыленного воздуха от бортов вагона и от зонта, уменьшает габариты зонта и снижает выбросы пыли в атмосферу. Компактность и малые размеры установки позволяют разместить ее на двересъемной машине.
Особенностью конструкции устройства является то, что мелкие фракции коксовой пыли после отвода из внутреннего пространства коксовозного вагона сжигают. В случае применения настоящего решения на негорючих продуктах, например, на извести или других минералах, конструкция устройства существенно усложнится и потребуется дополнительное надвагонное пространство для размещения специального оборудования.
7
Известна установка для догрузки вагонов флюсом, содержащая загрузочный транспортер с плужковым сбрасывателем, установленный под транспортером на опорной конструкции бункер с затвором, питателем, разгрузочной воронкой, поворотным желобом и электрической лебедкой, при этом воронка установлена на опорной конструкции и соединена с питателем, а поворотный желоб одним концом соединен с воронкой и шарнирно закреплен на ней, а другим концом соединен с электрической лебедкой, установленной на опорной конструкции и обеспечивающей подъем и опускание этого конца желоба на уровень 150-200 мм от уровня габаритов груза в вагоне, причем желоб снабжен секторным затвором для предотвращения самопроизвольного истечения флюса [Описание изобретения к патенту РФ №2170772 от 15.10.1999, МПК С22В 1/00, опубл. 20.07.2001]. Изобретение позволяет равномерно распределить флюс, в качестве которого используют известь, в массе штабеля.
Конструкция эстакады бункера, такова, что его содержимое поступает непосредственно в открытый вагон без пылеизоляции, следствием чего является запыленность рабочего пространства частицами извести. Кроме этого, технологическое оборудование располагается последовательно в разных уровнях по вертикали, что требует соответствующего цехового пространства..
Известно устройство для беспыльной перегрузки сыпучего материала из бункера в вагоны, включающее бункер, подъемно-опускную раму с загрузочной течкой и воздуховодом для отвода пыли, при этом к раме подвешено на гибких связях опускаемое на вагон эластичное полотно с жесткими поперечинами, в средней части которого размещено отверстие, соединенное с течкой, причем длина полотна в два раза больше, чем длина загружаемого вагона, а воздуховод соединен с верхней частью бункера [Описание изобретения к патенту РФ №2232123 от 06.03.2002, МПК 7 B65G 69/18, B65G 67/04, опубл. 10.07 2004]. Устройство обеспечивает надежную изоляцию пыли в месте погрузки вагонов при разгрузке бункера.
3
Конструкция бункера такова, что его объем соразмерен с объемом загрузки железнодорожного вагона - 50-60 м. И даже в этом случае невозможно произвести полную загрузку транспортной тары, поскольку пропорции стандартного вагона позволяют произвести его загрузку с одной установки загрузочного оборудования на уровне 25-35%. При переустановке известного оборудования на новую позицию возникают те же самые, хотя и в меньшем объеме, проблемы пылеизоляции. В итоге, заявленное решение не решает противоречия между рациональным использованием внутреннего пространства вагона в части его наиболее полной загрузки и надежной пылеизоляцией.
Задача, решаемая группой полезных моделей и достигаемый технический результат заключаются в создании бункерных эстакад для загрузки железнодорожных вагонов, использование которых обеспечивает гарантированную беспыльную разгрузку бункеров с заданной высокой производительностью при сохранении существующих конструктивных параметров, включая высотные размеры, бункерных эстакад.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в первом варианте бункерной эстакады для загрузки пылесодержащих сыпучих материалов в железнодорожный вагон, включающей установленную над рельсовым путем металлоконструкцию с расходными бункерами, из которых каждый бункер содержит один, два или четыре разгрузочных патрубка, расходные бункеры объединены в технологическую линию посредством скребкового конвейера с погружными лопатками и вибрационных питателей, расположенных между разгрузочными патрубками бункеров и загрузочными патрубками скребкового конвейера, а разгрузочный конец скребкового конвейера снабжен телескопической пылеплотной загрузочной головкой и связан с ней посредством гибкого транспортирующего рукава.
Кроме этого:
- скребковый конвейер включает наклонный или изогнутый участок;
- скребковый конвейер и вибрационные питатели имеют пылеплотное исполнение.
Во втором варианте бункерной эстакады для загрузки пылесодержащих сыпучих материалов в железнодорожный вагон, включающей установленную над рельсовым путем металлоконструкцию с расходными бункерами, из которых каждый бункер содержит два или четыре разгрузочных патрубка, и как минимум один из бункеров предназначен для сбора пылевидной фракции, расходные бункеры объединены в две технологические линии посредством двух скребковых конвейеров с погружными лопатками и вибрационных питателей, расположенных между разгрузочными патрубками бункеров и загрузочными патрубками скребковых конвейеров, а разгрузочный конец каждого скребкового конвейера снабжен телескопической пылеплотной загрузочной головкой и связан с ней посредством гибкого транспортирующего рукава, при этом вибрационные питатели, расположенные под разгрузочными патрубками бункера для сбора пылевидной фракции, связаны с загрузочными патрубками обоих скребковых конвейеров.
Кроме этого:
- оба скребковых конвейера включают наклонный или изогнутый участок;
- скребковые конвейеры и вибрационные питатели имеют пылеплотное исполнение.
Полезные модели иллюстрируются чертежами, где:
- на фиг.1 показан общий вид бункерной эстакады для загрузки железнодорожных вагонов по первому варианту полезной модели;
- на фиг.2 - вид эстакады фиг.1 сверху;
- на фиг.3 - общий вид бункерной эстакады по второму варианту полезной модели;
- на фиг.4 - вид эстакады фиг.3 сверху;
- на фиг.5 - вид А фиг.1 и фиг.3 - вид эстакады сбоку со стороны загрузочной головки;
- на фиг.6 показана позиция Б фиг.5 - вид на разгрузочный конец скребкового конвейера;
- на фиг.7 - позиция В фиг.1 и фиг.3 - схема подачи материала из бункера на скребковый конвейер;
- на фиг.8 показан вид Г фиг.7 - вид на разгрузочные патрубки бункера, вибрационные питатели и загрузочный патрубок скребкового конвейера (повернуто);
- на фиг.9 показана позиция Д фиг.1 и фиг.3 - типовая схема включения вибрационного питателя в состав технологического оборудования;
- на фиг.10 - позиция Е фиг.3 - схема подачи материала из бункера на два скребковых конвейера;
- на фиг.11 показан вид Ж фиг.10 - вид на разгрузочные патрубки бункера, вибрационные питатели и загрузочные патрубки скребковых конвейеров (повернуто).
Бункерная эстакада для загрузки железнодорожных вагонов по первому варианту включает установленную над рельсовым путем 1 металлоконструкцию 2 с расходными бункерами 3 и 4, причем каждый бункер 3 или 4 содержит один или два, или четыре разгрузочных патрубка 5, при этом расходные бункеры 3 и 4 объединены в технологическую линию посредством скребкового конвейера 6 с погружными лопатками (скребками) и вибрационных питателей 7, расположенных между разгрузочными патрубками 5 бункеров 3 и 4 и разнообразными загрузочными патрубками 8 скребкового конвейера 6, а разгрузочный конец 9 скребкового конвейера 6 снабжен телескопической пылеплотной загрузочной головкой 10 и связан с ней посредством гибкого транспортирующего рукава 11, при этом скребковый конвейер 6 и вибрационные питатели 7 имеют пылеплотное, т.е. не допускающее сверхнормативные утечки, исполнение. Кроме этого, скребковый конвейер 6, в зависимости от собственных конструктивных особенностей, конструктивных особенностей эстакады и предъявляемых требований может включать наклонный или изогнутый в необходимом месте участок 12.
Бункерная эстакада по второму варианту также включает установленную над рельсовым путем 1 металлоконструкцию 2 с расходными бункерами 3 и 4, причем каждый бункер 3 или 4 содержит два или четыре разгрузочных патрубка 5, а один из бункеров, например, 4 предназначен для сбора пылевидной фракции, при этом расходные бункеры 3 и 4 объединены в две технологические линии посредством двух скребковых конвейеров 6 и 13 с погружными лопатками (скребками) и вибрационных питателей 7, расположенных между разгрузочными патрубками 5 бункеров 3 и 4 и загрузочными патрубками 8 скребковых конвейеров 6 и 13, а разгрузочные концы 9 каждого скребкового конвейера 6 и 13 снабжены телескопическими пылеплотными загрузочными головками 10 и связаны с ними посредством гибких транспортирующих рукавов 11, при этом вибрационные питатели 7, расположенные под разгрузочными патрубками 8 бункера 4 для сбора пылевидной фракции, связаны с загрузочными патрубками 8 обоих скребковых конвейеров 6 и 13. Как и в первом варианте оба скребковых конвейера 6 и 13, и вибрационные питатели 7 имеют пылеплотное исполнение, причем, скребковые конвейеры 6 и 13 также могут включать наклонные или изогнутые участки 12.
Проанализируем существенность признаков технических решений.
В металлургическом, химическом и других производствах существует проблема приема, подачи, дозирования и загрузки шихты или ее компонентов в рабочее или иное технологическое оборудование. Как правило эти процессы происходят в ограниченном пространстве и плохо вентилируемых помещениях. Основу этого оборудования составляют различные, установленные над железнодорожным рельсовым путем бункеры, в которые после печей и холодильников, а также после аспирационных фильтров, подается шихта или ее компоненты. Зачастую один из бункеров предназначен для пылевидной фракции, получаемой после аспирационных фильтров.
Бункеры выполняют функцию склада и аккумулятора одновременно и обслуживают, как правило, непрерывный технологический процесс специфического металлургического или химического производства. При работе бункерного оборудования требуется его регулярное и гарантированное опоражнивание.
Существуют следующие особенности работы и обслуживания бункерного оборудования:
- возможна загрузка только открытых вагонов;
- загрузка, например, специальных пылеплотных вагонов-минераловозов невозможна из-за отсутствия достаточного по высоте места под каждым бункером для установки специальных стыковочных головок;
- при загрузке происходит сильное пыление и загрязнение рабочего пространства и окружающей природной среды;
- реконструкция бункерной эстакады, связанная с увеличением размеров по высоте между шиберными затворами бункеров и рельсовыми путями невозможна.
На сегодня перечисленные проблемы использования бункерного оборудования для условий существующих, т.е. введенных в эксплуатацию в недавнем прошлом и ранее запущенных производств - не решены.
В результате были разработаны технические решения бункерных эстакад и соответствующие технологии беспыльной перегрузки пылесодержащих сыпучих материалов, устраняющие имеющиеся недостатки.
5
Конструктивными особенностями бункерных эстакад является наличие сразу нескольких бункеров 3 и 4, каждый из которых содержит один, два или четыре разгрузочных патрубка 5 и 8, предназначенных для обеспечения беспрепятственной и гарантированной выгрузки их содержимого, что определяется, в основном, назначением применяемого бункерного оборудования. И, если раньше опоражнивание бункера происходило с высоты его разгрузочных патрубков непосредственно в вагон, то в предлагаемом техническом решении расходные бункеры 3 и 4 объединены в технологическую линию посредством скребкового конвейера 6 и вибрационных питателей 7. Вибрационные питатели 7 (см., например, Интернет-сайт WWW.vibro-m.ru) обеспечивают гарантированную разгрузку каждого бункера 3 и 4, высокую степень и точность дозирования подачи сыпучего материала. Скребковый конвейер 6 с нижним (погружным) расположением лопаток (скребков) выводит сыпучий материал на периферию эстакады, в любую заданную точку, и поднимает его на заданную высоту. Следует отметить, что используемое оборудование имеет пылеплотное исполнение. В этом заключается его особенность по сравнению с типовым стандартизованным оборудованием. Пылеплотное исполнение задействованного оборудования может представлять собой, например, обычное инженерное решение, характерное для конкретных производственных условий, которое может быть реализовано непосредственно при монтаже оборудования - установка сальников, прокладок, надевание чехлов и т.д. В результате перечисленного появилась возможность оснастить эстакаду такой же высокопроизводительной телескопической пылеплотной загрузочной головкой 10, серийно выпускаемой российскими и зарубежными производителями (см., например, Интернет-сайты WWW.becema.com и WWW.oooleader.ru), или например, такой, которая описана в патенте РФ №2014496 от 23.12.1991, МПК F04C 2/16, F04C 2/20, опубл. 15.06.1994. Ранее такие головки 10 применялись лишь при наличии достаточного расстояния между разгрузочными патрубками 5 и 8 и уровнем вагона, которое составляет в зависимости от производительности от 2,0 до 4,0 метров. Расположенный в заданном месте эстакады разгрузочный конец 9 скребкового конвейера 6 взаимодействует с загрузочной головкой 10 посредством гибкого транспортирующего рукава 11. Все перечисленное позволило помимо беспыльной транспортировки и подачи также применить специальные пылеплотные вагоны, типа минераловозов 14 со специальными загрузочными люками 15 в крыше.
В некоторых случаях, например, при работе с известью на металлургических предприятиях, необходимо учитывать особенности технологического процесса работы бункерных эстакад. Бывает необходимым реализовать разгрузку эстакады на две стороны. Это бывает нужно для увеличения скорости загрузки вагонов, для предоставления времени на ремонт и обслуживание части оборудования, для регулирования наполнения-опорожнения бункеров 3 и 4 и т.д. Для этого бункеры 3 и 4 разделяют на обслуживание двух независимых потоков, а поскольку один из бункеров, а именно, бункер 4 предназначен для сбора пылевидной фракции и требуется его регулярная разгрузка, то его включают одновременно в оба потока. В этом случае в целях унификации оборудования и оптимизации процесса перемещения сыпучих материалов уместно оперировать четным числом разгрузочных патрубков 5 и 8 - двумя или четырьмя. В остальном реализуются те же решения и цели, что и в первом варианте полезной модели.
В технологии беспыльной перегрузки пылесодержащих сыпучих материалов из бункерной эстакады в железнодорожный вагон по первому варианту полезной модели предусмотрен отбор материалов из бункеров 3 и 4, но не произвольный отбор - непосредственно в открытый вагон, - как в традиционных технических решениях, а принудительный дозированный. Вибродозированные единичные потоки объединяют в общий пылеплотный поток, который принудительно подают на определенный уровень, где располагается приемный участок 9 телескопической пылеплотной загрузочной головки 10. Дальнейшее перемещение сыпучего материала происходит по отработанной схеме с использованием существующих технических решений, а именно - телескопическая загрузочная головка 10 (см. Интернет-ссылки) и далее - специальный крытый вагон (например, вагон-минераловоз 14 модель №19-923 по классификации МПС РФ и т.д.). Лишь при такой организации перегрузки сыпучих материалов возможно получить заявляемый технический результат - гарантированное дозированное освобождение бункеров 3 и 4, выведение объединенного потока за пределы эстакады на необходимый уровень в любую точку, беспыльную транспортировку материалов и высокую производительность беспыльной загрузки вагонов.
По второму варианту полезной модели единичные потоки объединяют в два раздельных, независимых потока, каждый из которых также принудительно подают на уровни приемных участков 9 телескопических пылеплотных загрузочных головок 10. Благодаря этому появилась возможность использовать, считавшиеся морально устаревшими эстакады и производственные помещения под них, по прямому назначению и при этом с максимальной эффективностью, равной вновь проектируемым эстакадам и цехам.
Разделение единичных потоков на два независимых бывает необходимо, как упоминалось при характеристике соответствующих устройств, для увеличения скорости загрузки вагонов (один вагон загружается сразу двумя головками 10), для предоставления возможности и времени для ремонта и обслуживания части бункерного оборудования и эстакады в целом, для регулирования наполнения-опорожнения бункеров 3 и 4, получении на выходе фракций сыпучих материалов определенного размера, для обеспечения независимой прокладки дополнительных железнодорожных путей под дополнительные вагоны и т.д.
Полезные модели реализованы следующим образом.
По первому варианту полезной модели (фиг.1 и 2) существующая бункерная эстакада для загрузки железнодорожных вагонов обслуживает, например, печи для обжига известняка. Эстакада является промежуточным складом между цехом-производителем извести и цехами-потребителями, например, доменными и конвертерными. Поскольку на металлургическом предприятии технологический процесс идет непрерывно, то также непрерывно должна происходить и отгрузка извести. Это предъявляет повышенные требования как к надежности используемого оборудования так к необходимости организации процесса отгрузки извести в полном объеме даже во время ремонтных работ.
Исходя из конкретных габаритных размеров бункерной эстакады, например, получаем, что разгрузочные патрубки 5 и 8 расходных бункеров 3 и 4, как базовые элементы конструкции, расположены на высоте 2500 мм от верхнего уровня вагона (люка 15 минераловоза 14), в то время, как верхний край транспортирующего рукава 11 должен находится на высоте 3300 мм над ним. Непосредственная загрузка открытого вагона или минераловоза 14 из бункера 3 или 4 через разгрузочные патрубки 5 или 8 нежелательна из-за сильнейшего пылеобразования и/или сложностей с попаданием в открытый люк 15 минераловоза 14.
Модернизация бункерной эстакады и технологического процесса перегрузки пылесодержащих сыпучих материалов из нее в железнодорожный вагон заключается в том, что каждый из бункеров 3 и 4 на выходе, после шиберных затворов (условно не показаны), оснащается вибрационными питателями 7 - одним или несколькими - в зависимости от требуемой производительности отбора загруженного в них материала или от существующих конструктивных особенностей бункеров 3 и 4. Вибрационные питатели 7 подают сыпучий материал в горизонтально расположенный транспортный канал скребкового конвейера 6 и так - от каждого бункера 3 и 4.
Далее транспортный канал конвейера 6 по мере необходимости изгибается в вертикальной и, при необходимости (в зависимости от конструктивных особенностей), в горизонтальной плоскостях с таким расчетом, чтобы разгрузочный конец 9 скребкового конвейера 6, а, следовательно и приемный участок телескопической загрузочной головки 10, был расположен на 800 мм выше разгрузочных патрубков 5 и 8 самого нижнего из бункеров 3 и 4 и совпадал с продольной плоскостью рельсового пути 1. Разгрузочный конец 9 конвейера 6 посредством гибкого транспортирующего рукава 11 оснащается пылеплотной загрузочной головкой 10. Данное типовое оборудование включает в себя (без детализации на фигурах чертежей) стыковочный рукав с коническим насадком и механизмом опускания и подъема, каретки поперечного и продольного хода, аспирационный фильтр и другие необходимые элементы.
Длина транспортирующего рукава определяется возможными перемещениями обоих кареток в поперечном и продольном направлениях (не менее 400 мм в каждую сторону) для автоматической опускания стыковочного рукава вовнутрь открытого вагона или его установки в люк 15 минераловоза 14, при этом углы изгиба транспортирующего рукава должны быть такими, чтобы материал в нем не зависал и обеспечивал требуемую производительность загрузки, например, не менее 200 т/ч.
После монтажа оборудования обеспечивается необходимая виброустойчивая герметизация всех стыковочных мест, что позволяет работать с пылящим транспортируемым материалом без выделения пыли в окружающую среду. Таким образом, бункерная эстакада готова к работе.
Для того, чтобы загрузить минераловоз 14, необходимо опустить стыковочный рукав в люк (загрузочный патрубок) вагона до соприкосновения конического насадка со стенками патрубка, после чего необходимо включить скребковый конвейер 6, вибрационные питатели 7 и, если они не были открыты, то и шиберные затворы. Сыпучий материал из конкретного бункера 3 или 4, или сразу из всех бункеров 3 и 4 поступает на необходимый уровень приемного участка 9 и далее в телескопическую пылеплотную загрузочную головку 10 и оттуда в вагон-минераловоз 14. Выделяющаяся при загрузке вагона пыль отводится по аспирационному шлангу в фильтр.
Существует потенциальная возможность загружать в вагон материал всего лишь из одного конкретного бункера 3 или 4. Это может быть необходимо, например, при проведении ремонтных или профилактических работ на оставшихся бункерах.
Описанный процесс поддается автоматизации, что позволяет после установки и позиционирования загрузочной головки 10 в транспортную тару включить подачу сыпучего материала в пространство вагона простым нажатием пусковой кнопки.
В случае использования для загрузки открытых железнодорожных вагонов существует вероятность запыления окружающего пространства. Чтобы этого не происходило рекомендуется использовать специальные вагоны, например закрытые вагоны-минераловозы 14.
Но второму варианту полезной модели (фиг.3 и 4) существующая бункерная эстакада для загрузки железнодорожных вагонов оснащается двумя независимыми скребковыми конвейерами 6 и 13 у каждого из которых есть общая технологическая связь с бункером 4, содержащим пылевидную фракцию. В остальном все приготовления и оснащение эстакады необходимым оборудованием, а также его работа аналогичны первому варианту полезной модели. Исключение составляет возможность загружать вагон одновременно двумя загрузочными головками 10 или одновременно загружать два вагона независимо друг от друга.
Аналогичным образом можно модернизировать бункерные эстакады коксовых батарей, а также применить указанные технические решения в цементном, химическом и других, им подобных, производствах.
В результате использования полезных моделей были созданы варианты бункерных эстакад для загрузки железнодорожных вагонов и способы перегрузки пылесодержащих сыпучих материалов из них, использование которых обеспечило гарантированную беспыльную разгрузку бункеров с заданной высокой производительностью при сохранении существующих конструктивных параметров, включая высотные размеры, бункерных эстакад и производственных помещений, где они располагаются.