ПРИЗМАТИЧЕСКАЯ ОСАДИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА ГРАФИТОВОЙ ПЫЛИ (ВАРИАНТЫ)
PRISMATIC SETTLING CHAMBER FOR GRAPHITE DUST (VERSIONS)

Изобретение относится к промышленной добыче, обогащению и переработке полезных ископаемых и может быть использовано в технологиях сушки, фракционирования и расфасовки пылевидного графитового концентрата.
Известно устройство добычи, размола до пылевидного состояния и флотационного обогащения графитовой руды с последующей газофакельной сушкой во вращающихся камерах, фракционированием и расфасовкой высушенного пылевидного графитового концентрата (В.И. Брагина. Технология обогащения и переработки неметаллических полезных ископаемых: учебное пособие. ИПК Сибирский федеральный университет, Красноярск, 2009, с. 67-87). Недостаток устройства - невысокая степень извлечения частиц графита из сушильных продуктов сгорания газового факела и, как следствие, значительная запыленность графитовой пылью участков сушки, фракционирования и расфасовки, а также окружающей территории. Потери пылевидного графитового концентрата достигают 40% и более, снижают не только экономическую эффективность процессов сушки, фракционирования и расфасовки, но и наносят серьезный вред окружающей среде и здоровью людей.
Известен пылеуловитель циклонного типа с тангенциальным патрубком ввода запыленных графитовой пылью продуктов сгорания, эвакуируемых из сушильной камеры, окном прямоточного выпуска очищенных газовых потоков и подовым окном вывода пыли (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Издание третье, под ред. С.И. Мочана. Энергия, Л., 1977, гл. III-Д. Золоуловители, с. 89). Недостаток устройства - низкая эффективность пылеулавливания при подаче на очистку продуктов сгорания с графитовой пылью.
Известен пылеуловитель матерчатого типа, содержащий многорукавный газоход с матерчатыми фильтрующими элементами (К.Ф. Роддатис, Э.И. Ромм, Н.А. Семененко и др. Котельные установки. Том 2. Котельные агрегаты. Вспомогательные устройства и эксплуатация котельных установок. Госэнергоиздат, М. - Л., 1946, с. 464-465). Недостаток устройства - невысокая надежность и сложность эксплуатации матерчатых элементов, снижающие, как правило, и эффективность пылеуловителя.
Наиболее близкой является призматическая осадительная камера графитовой пыли, содержащая вертикальные фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное перекрытие, подовое окно вывода пыли в бункер, оснащенную вертикальными осадительными пластинами внутреннюю полость, размещенные на фронтовой стене и примыкающие к потолочному перекрытию окно и подключенный к нему патрубок ввода графитовой пыли в потоке продуктов сгорания, размещенные на задней стене и примыкающие к потолочному перекрытию окно и подключенный к нему и оснащенный матерчатым фильтром с системой периодической продувки патрубок вывода очищенных продуктов сгорания (патент РФ №2373460; F23J 3/04 от 19.05.2008 г.; БИ №32, 2009 г.). Недостаток - невысокая эффективность улавливания частиц графита.
Задача изобретения - повышение эффективности улавливания частиц графита.
Для решения поставленной задачи предлагаются два варианта конструкции призматической осадительной камеры графитовой пыли с едиными отличительными признаками.
По первому варианту в осадительной камере графитовой пыли, содержащей вертикальные фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное перекрытие, подовое окно вывода пыли в бункер, оснащенной вертикальными осадительными пластинами внутреннюю полость, размещенными на фронтовой стене и примыкающими к потолочному перекрытию окно и подключенным к нему патрубком ввода графитовой пыли в потоке продуктов сгорания, размещенные на задней стене и примыкающие к потолочному перекрытию окно и подключенный к нему и оснащенный матерчатым фильтром с системой периодической продувки патрубок вывода очищенных продуктов сгорания, согласно изобретению, внутренняя полость камеры разделена вертикальной плоскостью, параллельной фронтовой и задней стенам, соответственно на фронтовой и задний отсеки, имеющие собственные боковые стены, потолочные перекрытия и подовые окна вывода пыли в бункер, причем окно ввода графитовой пыли и вертикальные осадительные пластины размещены во фронтовом отсеке, вдоль вертикальной плоскости деления камеры на отсеки между боковыми стенами с примыканием к потолочному перекрытию установлена вертикальная перегородка, образующая вместе с задней стеной и боковыми стенами заднего отсека вертикальный коридор, имеющий входное подовое окно, между боковыми стенами в подовых окнах вывода пыли в бункер и входа в вертикальный коридор заднего отсека дополнительно установлены уголковые горизонтальные осадительные элементы, а высота и ширина вертикального коридора ограничены Н=(0,2-0,5)Нк и В=(0,4-0,6)Вк, где Нк, Вк - высота и ширина камеры, м.
По второму варианту в осадительной камере графитовой пыли, содержащей вертикальные фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное перекрытие, подовое окно вывода пыли в бункер, оснащенной вертикальными осадительными пластинами внутреннюю полость, размещенными на фронтовой стене и примыкающими к потолочному перекрытию окно и подключенным к нему патрубком ввода графитовой пыли в потоке продуктов сгорания, размещенные на потолочном перекрытии и примыкающие к задней стене окно и подключенный к нему и оснащенный матерчатым фильтром с системой периодической продувки патрубок вывода очищенных продуктов сгорания, согласно изобретению, внутренняя полость камеры разделена вертикальной плоскостью, параллельной фронтовой и задней стенам, соответственно на фронтовой и задний отсеки, имеющие собственные боковые стены, потолочные перекрытия и подовые окна вывода пыли в бункер, причем окно ввода графитовой пыли и вертикальные осадительные пластины размещены во фронтовом отсеке, вдоль вертикальной плоскости деления камеры на отсеки между боковыми стенами с примыканием к потолочному перекрытию установлена вертикальная перегородка, образующая вместе с задней стеной и боковыми стенами заднего отсека вертикальный коридор, имеющий входное подовое окно, между боковыми стенами в подовых окнах вывода пыли в бункер и входа в вертикальный коридор заднего отсека дополнительно установлены уголковые горизонтальные осадительные элементы, а высота и ширина вертикального коридора ограничены Н=(0,2-0,5)Нк и В=(0,4-0,6)Вк, где Нк, Вк - высота и ширина камеры, м.
При реализации конструкции камеры с предлагаемыми новыми общими для первого и второго вариантов отличительными особенностями обеспечивается решение поставленной задачи. Так, разделением внутренней полости камеры вертикальной плоскостью параллельной фронтовой и задней стенам на фронтовой и задний отсеки с образованием собственных боковых стен, потолочных перекрытий и подовых окон вывода пыли в бункер, и размещением осадительных пластин и окна ввода графитовой пыли во фронтовом отсеке, а окна вывода очищенных продуктов сгорания в заднем отсеке, установкой вертикальной перегородки между боковыми стенами с примыканием к потолочному перекрытию вдоль вертикальной плоскости деления камеры на отсеки с образованием вертикального коридора, имеющего входное окно, установкой дополнительно горизонтальных уголковых осадительных элементов между боковыми стенами в подовых окнах вывода пыли в бункер и входа в вертикальный коридор заднего отсека при ограничении высоты и ширины вертикального коридора Н=(0,2-0,5)Нк и В=(0,4-0,6)Вк, где Нк и Вк - высота и ширина камеры, м, достигается максимальная степень очистки продуктов сгорания и сбора графитовых частиц в бункере. Незначительные отклонения параметров Н и В в меньшую или большую сторону от обозначенных диапазонов вызывают нарушение аэродинамической структуры потоков и характера вывода частиц в бункер с резким скачкообразным увеличением частоты забивания матерчатого фильтра, выхода его из рабочего состояния и увеличения степени запыленности выводимых в атмосферу продуктов сгорания. Отсюда параметры Н=(0,2-0,5)Нк и В=(0,4-0,6)Вк можно считать оптимальными.
Предлагаемые варианты конструкции призматической осадительной камеры графитовой пыли представлены на чертежах, где на фиг. 1 приведена схема камеры по варианту 1, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - участок Г вывода очищенных продуктов сгорания по варианту 2.
Призматическая осадительная камера графитовой пыли по варианту 1 на фиг. 1, 2, 3 содержит вертикальные фронтовую, заднюю и боковые стены 1, 2 и 3, 4 соответственно, потолочное перекрытие 5, подовое окно 6, внутреннюю полость 7 с вертикальными осадительными пластинами 8, 9, размещенные на фронтовой стене 1 и примыкающие к потолочному перекрытию 5 окно 10 и подключенный к нему патрубок 11 ввода графитовой пыли 12 в потоке продуктов сгорания 13, поступающих из системы газофакельной сушки (на фиг. 1, 2, 3 не показаны); на задней стене 2 с примыканием к потолочному перекрытию 5 размещены окно 14 и подключенный к нему патрубок 15 вывода очищенных продуктов сгорания 16; для улавливания наиболее мелких частиц в периоды нестационарного ведения режимов, колебания расходов продуктов сгорания 16, растопок патрубок 15 оснащен тканевым фильтром 17 и системой его периодической продувки 18 сжатым воздухом 19. Камера имеет новые особенности: внутренняя полость 7 камеры разделена вертикальной плоскостью к параллельной фронтовой и задней стенам 1 и 2 соответственно на фронтовой и задней отсеки 20 и 21, имеющие собственные боковые стены 22, 23 и 24, 25, потолочные перекрытия 26 и 27, подовые окна 28 и 29 вывода частиц пыли 12 в бункер 30, причем окно 10 ввода графитовой пыли 12 и вертикальные осадительные пластины 8, 9 размещены во фронтовом отсеке 20, а окно 14 вывода очищенных продуктов сгорания 16 в заднем отсеке 21, вдоль вертикальной плоскости к деления камеры на отсеки 20, 21 между боковыми стенами 3, 4 установлена вертикальная перегородка 31, образующая вместе с задней стеной 2 и боковыми стенами 24, 25 заднего отсека 21 вертикальный коридор 32, имеющий входное подовое окно 33; между боковыми стенами 24, 25 в подовом окне 29 вывода пыли 12 в бункер 30 и в подовом окне 33 входа в вертикальный коридор 32 заднего отсека 21 дополнительно установлены уголковые горизонтальные осадительные элементы 34 и 35 соответственно. Высота и ширина вертикального коридора ограничены диапазонами размеров Н=(0,2-0,5)Нк и В=(0,4-0,6)Вк, где Нк, Вк - высота и ширина камеры, м. Глубина камеры Ак, м, постоянная по всей ее высоте Нк, выбирается исходя из расходных и скоростных характеристик вводимых продуктов сгорания.
Работа камеры по варианту 1 на фиг. 1, 2, 3 осуществляется путем подачи частиц графитовой пыли 12 в потоке 13 продуктов сгорания в окно 10, осаждения частиц 12 вертикальными пластинами 8, 9 во фронтовом отсеке 20 с выводом частиц 12 в бункер 30. Частично очищенный поток 13 попадает в задний отсек 21 и через подовое окно 33 в вертикальный коридор 32, очищаясь дополнительно от частиц 12 при прохождении уголковых элементов 35. Окончательно очищенный поток 16 продуктов сгорания поступает в патрубок 15, где установлен матерчатый фильтр 17 и система его продувки 18 сжатым воздухом. Выбранные диапазоны высоты Н=(0,2-0,5)Нк и ширины В=(0,4-0,6)Вк обеспечивают улавливание выносимых мелких частиц в фильтре 17 в периоды расходных и скоростных колебаний продуктов сгорания, растопок, надежную работу всех его элементов и системы продувки 18.
Призматическая осадительная камера графитовой пыли по второму варианту отличается от призматической осадительной камеры графитовой пыли по первому варианту местом размещения окна 14 и примыкающего к нему патрубка 15 с фильтром 17 и системой продувки 18 сжатым воздухом 19 для вывода очищенных продуктов сгорания 16. На фиг. 4 показан участок вывода продуктов сгорания 16. Здесь окно 14 и примыкающий к нему патрубок 15 с фильтром 17 и системой продувки 18 сжатым воздухом 19 размещены на потолочном перекрытии 5 (потолочном перекрытии 27 заднего отсека 21) с примыканием к задней стене 2. Все элементы камеры по второму варианту имеют те же обозначения, что и элементы по первому варианту на фиг. 1, 2, 3.
Работа камеры по второму варианту аналогична работе камеры по первому варианту.
При реализации конструкции камеры с предлагаемыми новыми общими для первого и второго вариантов отличительными особенностями обеспечивается решение поставленной задачи. Так, разделением внутренней полости 7 камеры вертикальной плоскостью к параллельной фронтовой 1 и задней 2 стенам на фронтовой 20 и задний 21 отсеки с образованием собственных боковых стен 22, 23, 24, 25, потолочных перекрытий 26, 27 и подовых окон 28, 29 вывода частиц пыли 12 в бункер 30, и размещением осадительных пластин 8, 9 и окна 10 ввода графитовой пыли 12 во фронтовом отсеке 20, а окна 14 вывода очищенных продуктов сгорания 16 в заднем отсеке 21, установкой вертикальной перегородки 31 между боковыми стенами 3, 4 с примыканием к потолочному перекрытию 5 вдоль вертикальной плоскости к деления камеры на отсеки вертикального коридора 32, имеющего входное подовое окно 33, установкой дополнительно горизонтальных уголковых осадительных элементов 34, 35 между боковыми стенами 24, 25 в подовых окнах вывода 29 пыли 12 в бункер 30 и входа 33 в вертикальный коридор 32 заднего отсека 21 при ограничении высоты и ширины вертикального коридора Н=(0,2-0,5)Нк и В=(0,4-0,6)Вк, где Нк и Вк - высота и ширина камеры, м, достигается максимальная степень очистки продуктов сгорания 13 и сбора графитовых частиц в бункере. Незначительные отклонения параметров Н и В в меньшую или большую сторону от обозначенных диапазонов вызывают нарушение аэродинамической структуры потоков и характера вывода частиц в бункер с резким скачкообразным увеличением частоты забивания матерчатого фильтра 17, выхода его из рабочего состояния и увеличения степени запыленности выводимых в атмосферу продуктов сгорания 16. Отсюда параметры Н=(0,2-0,5)Нк и В=(0,4-0,6)Вк можно считать оптимальными.
Практическое применение призматической осадительной камеры графитовой пыли связано с технологией сушки влажного графитового концентрата, поступающего после флотационного обогащения измельченных графитовых руд. Сушку осуществляют газовым факелом, как правило, во вращающихся сушильных камерах. Из сушильных камер высушенный концентрат выводят на участки фракционирования по размеру частиц графита и расфасовки (упаковки), а продукты сгорания с остатком графитовых частиц (до 40% и более) выводят в атмосферу через пылеграфитоуловители. Аналоговые устройства способны дополнительно улавливать не более 10% выводимых в атмосферу частиц графита. Предлагаемая призматическая осадительная камера производит очистку продуктов сгорания до прозрачного состояния, то есть практически полностью улавливает частицы графита, направляя их в бункер, на упаковку и потребителю, улучшая экологические и экономические показатели производства графита.