ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ КОКСОВЫХ БРИКЕТОВ

Полезная модель относится к области производства брикетов топлива из нетоварной коксовой мелочи с использованием чистых смол в качестве связующего материала, а также мелочи антрацита. Полезная модель может быть использована при производстве топливных брикетов из сухих, жестких и малопластичных материалов.
Из уровня техники известны технологические линии по производству топливных брикетов, которые являются аналогами предполагаемой полезной модели, которые имеют в своем составе загрузочный бункер с дозатором, приемный конвейер и пшековый экструдер (см. RU 2191799 C2, 27.10.2002 (1); RU 2333938 C2, 20.09.2008 (2); RU 2475521 C1, 20.02.2013 (3)). Конструкция пшековых пресс-экструдеров указанных аналогов (1)-(3) представляет собой цилиндрический корпус постоянного сечения с конусной насадкой перед входом в формующую матрицу. Формуемый материал перемешивается транспортирующими лопастями шнека и через коническую насадку пресса, в которой уплотняется и продвигается в формующую матрицу с фильерами, имеющими заданные геометрические размеры в сечении и форму.
Недостатком всех вышеуказанных аналогов (1)-(3) является недостаточно высокое развитие удельной поверхности брикетируемого материала и небольшое количество контактов соприкосновения брикетируемых частиц, т.к. активная их деформация, выравнивание гранулометрического состава и разрушение частиц под действием давления осуществляется на узком участке рабочей поверхности экструдера, а именно - преимущественно в конусной насадке. А также то, что время воздействия давления прессования и недостаточная степень измельчения брикетируемых частиц в конусной насадке недостаточна для эффективного перераспределения энергии прессования на перевод упругих деформаций в необратимые пластические, т.е. для повышения пластичности брикетируемой массы. В конусной насадке имеет место недостаточно высокая истераемость поверхности частиц брикетируемого материала для разрушения инактивного окислительного слоя и повышения свободной поверхностной энергии частиц для увеличения сил молекулярного сцепления под воздействием давления: кроме того недостаточно эффективно развивается вторичная капиллярно-пористая структура формуемой массы, способствующая упрочнению структуры брикета за счет сил капиллярного воздействия во время высыхания материала. Наличие конусной насадки существенно повышает сопротивление формуемому материалу и на его преодоление требуется значительное количество энергии прессования.
Наиболее близким аналогом предполагаемой полезной модели является технологическая линия по производству топливных брикетов (см. RU 127068 U1, 20.04.2013)(4), содержащая, по меньшей мере, загрузочный бункер с дозатором, конвейер, центробежный измельчитель-механоактиватор сырья, смеситель для подготовки и гомогенизации формуемого материала, шнековый экструдер, сушилку, шнековый экструдер содержащий подпрессовщик, выполненный с возможностью обеспечения полноты загрузки шнекового экструдера и повышения эффективности транспортирования и давления формирования материала в брикетное топливо, корпус, имеющий форму цилиндрической трубы, рабочий орган-шнек с расположенными на его валу лопастями, сменные формирующие матрицы с фильерами, выполненные с возможностью получения брикетов различной формы. Рабочий орган-шнек экструдера выполнен с переменным шагом лопастей по всей длине вала шнека, шнек имеет вал одного диаметра и не менее трех ступеней рабочих лопастей разного размера на его рабочей длине с переходом между ступенями по архимедовой кривой.
Недостатком наиболее близкого аналога (4) является то, что технологическая линия по производству топливных брикетов, раскрытая в нем, предназначена в основном для производства топливных брикетов из влажных материалов и при применении ее для сухих материалов дает низкое качество получаемого продукта.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества получаемого продукта при использовании сырья пониженной влажности, посредством использования быстротвердеющих высокопластичных смол синтетического происхождения и применения метода зкструдирования с определенной скоростью, обеспечивающего послеформовое твердение брикетов при выходе из экструдера. Также техническим результатом полезной модели является повышение технологичности оборудования указанной линии.
Технический результат достигается тем, что технологическая линия по производству коксовых брикетов содержит, по меньшей мере, загрузочный бункер с дозатором, конвейер, шнековый экструдер, который содержит подпрессовщик, выполненный с возможностью обеспечения полноты загрузки шнекового экструдера и повышения эффективности транспортирования и давления формирования материала в брикетное топливо, корпус, имеющий по всей длине форму цилиндрической трубы, рабочий орган-шнек с расположенными на его валу лопастями, сменные формирующие матрицы с фильерами, выполненные с возможностью получения брикетов различной формы, и привод шнекового экструдера, технологическая линия снабжена вихревым смесителем с дозаторами смолы и отвердителя для смешивания и гомогенизации формуемого материала, привод шнекового экструдера снабжен частотным регулятором, обеспечивающим регулирование скорости вращения шнека.
Полезная модель проиллюстрирована следующим рисунком: Фиг. 1 - общая схема технологической линии.
Технологическая линия по производству коксовых брикетов содержит загрузочный бункер с дозатором 1, загрузочный конвейер 2, вихревой смеситель 3 с дозаторами смолы и отвердителя 4, шнековый экструдер 5 с загрузочной воронкой 6 и приводом 7 с частотным регулятором, послеформовочный конвейер 8 для отверждения спрофилированной массы.
Технологическая линия работает следующим образом.
Обрабатываемый материал, например, влажностью в диапазоне от 2% до 3% для антрацитовой или коксовой мелочи крупностью класса от 0,6 до 3 мм подается на начато технологической линии - в загрузочный бункер 1. Далее по цепочке технологической лини по загрузочному конвейеру 2 он поступает вихревой смеситель 3 с дозаторами смолы и отвердителя 4, для последующее обработки.
После этого, далее по технологической линии, смоченный смолой и отвердителем посредством дозаторов смолы и отвердителя 4 на предыдущем этапе в вихревом смесителе 3, обрабатываемый материал поступает через загрузочную воронку 6 экструдера непосредственно в экструдер 5 для гомогенизации и повышения его пластичности за счет активного перемешивания и уплотнения брикетируемой массы при числе оборотов рабочего органа (шнека) от 30 до 100 об/мин. (зависит от скорости твердения материала) и времени воздействия давления прессования на брикетируемый материал не менее 3 сек. и формирования брикета за счет продавливания предварительно уплотненного материала через формующие фильеры пресса требуемого геометрического размера и формы. При этом скорость вращения шнека и, как следствие, время нахождения формуемой массы в экструдере регулируется посредством частотного регулятора привода 7. Далее брикетируемый материал поступает на послеформовочный конвейер 8 для отверждения спрофилированной массы, скорость твердения которой определяется процентным соотношением в шихте полимерной смолы и отвердителя.
Образование механически прочной структуры из сформованного увлажненного смолами бруса определяется временем воздействия сил прессования (осевых и скучивающих) на частицы брикетируемого материала и смолу с отвердителем, находящихся в межпоровом пространстве, формуемой массы.
При этом при осуществлении работы технологической линии становиться возможным получать топливные брикеты, их жестких компонентов с синтетическими связующими, которые дополнительно являются пластификаторами при формовании бруса в фильере.
В отличие от существующих видов прессового оборудования, в том числе и экструзионного, в предлагаемом винтовом прессе (шнековом экструдере) процесс образования формованного топлива происходит в открытой матрице при совместном действии осевого и сдвигающего усилий прессования, образованных вращающейся поверхностью витков шнека в условиях обеспечивающих:
- более длительное воздействие давления прессования по всей длине рабочего объема прессового агрегата, что способствует более эффективному уплотнению частиц прессуемого материала, образованию структуры формуемой массы с меньшими энергетическими затратами;
- более плотную укладку брикетируемых частиц за счет крутящих и сдвиговых усилий;
- исключение образования застойных зон («пробок») в связи с отсутствием конусной части перед формующей фильерой и, следовательно, уменьшению прилагаемой энергии прессования;
- более эффективное удаление воздуха из межзернового (межпорового) пространства брикетируемого материала в процессе его формирования;
- высокую механическую и термическую прочность брикетов за счет применения при формовании современных, экологически чистых синтетических смол быстрого твердения.
- повышение равномерности распределения и увеличение скорости воздействия давления по площади и в объеме формуемой массы за счет более эффективного ее уплотнения по всей длине рабочего объема пресса.
В совокупности эти условия обеспечивают достижение уплотнения и тесноты связи между брикетируемыми частицами до уровня, в значительной степени, увеличивающего взаимодействие сил сцепления в сформованном топливе в сравнении с равнозначными условиями подготовки и прессования в существующих видах брикетного оборудования.