Устройство для транспортирования мелко- и среднекусковых сыпучих материалов
DEVICE FOR TRANSPORTING SMALL- AND MEDIUM-SIZED LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к области транспортирования сыпучих материалов по трубопроводам газовой средой за счет перепада давления за и перед порцией загруженного в трубопровод материала и может быть использовано в энергетике, металлургии, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известна пневмотранспортная установка нагнетательного типа для мелко- и среднекусковых материалов, содержащая воздуходувную машину, нагнетательный трубопровод, загрузочное устройство, состоящее из бункера и питателя, и приемную емкость-отделитель (Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1983, с. 410-416, рис. 15.10,  в).
Недостатком указанной пневмотранспортной установки является возможность завала транспортируемого материала на начальном участке трубопровода или необходимость обеспечения высокого динамического напора транспортирующей среды и соответствующей ему высокой скорости потока, что приводит к завышенному расходу транспортирующей среды и, соответственно, повышенным энергозатратам.
Известна принятая за прототип пневмотранспортная установка для транспортирования кусковых материалов во взвешенном состоянии, содержащая воздуходувную машину, нагнетательный трубопровод, загрузочный бункер и питатель для подачи транспортируемого материала в нагнетательный (транспортирующий) трубопровод.
При этом со стороны воздуходувной машины нагнетательный трубопровод состоит из одного или нескольких разъемных участков с фланцевыми соединениями, и к одному или нескольким упомянутым участкам приварены дугообразные в поперечном сечении поддоны, охватывающие снизу с зазором трубы этих участков и присоединенные дополнительным трубопроводом с задвижкой к примыкающему к воздуходувной машине нагнетательному трубопроводу, причем нижняя часть участка нагнетательного трубопровода, охваченная поддоном, выполнена с отверстиями, через которые поступает сжатый воздух, обеспечивающий поддержание транспортируемого материала во взвешенном состоянии (пат. РФ №2476364, МПК B65G 53/04, опубл. 27.02.2013 г.).
Однако известная нагнетательная пневмотранспортная установка, перемещающая транспортируемый материал во взвешенном состоянии, энергоемка и не гарантирует отсутствие завалов на участках нагнетательного трубопровода, не оснащенных поддонами, например, при изменении гранулированного состава, плотности, влажности и других характеристик транспортируемого материала, а также не обеспечивает бесперебойной подачи транспортирующей среды из-за возможных незапланированных кратковременных остановок воздуходувной машины или снижения ее мощности. Кроме того, входной участок нагнетательного трубопровода известного устройства достаточно сложен по конструкции и во избежание забивания поддонов требует создания специальной системы удаления частиц транспортируемого материала, случайно попадающих в поддон.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, снижение энергозатрат и повышение надежности за счет устранения завалов транспортируемого материала по всему тракту транспортирования и обеспечения бесперебойной подачи транспортирующей среды.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве, содержащем воздуходувную машину, транспортирующий трубопровод, соединенный с воздуходувной машиной трубой подвода транспортирующей среды, загрузочный бункер с питателем, систему подачи загружаемого сыпучего материала с прямолинейным входным патрубком, соединенным с питателем, трубопровод транспортирующей среды с регулируемым запорным устройством, присоединенный входом к трубе подвода транспортирующей среды, и приемную емкость, система подачи загружаемого сыпучего материала дополнительно снабжена наклонными трубами, верхние участки которых подключены к прямолинейному входному патрубку, который снабжен обратным клапаном, а нижние участки каждой из наклонных труб снабжены прямолинейными участками, к которым подключены дополнительные наклонные трубы, нижние участки каждой из которых снабжены прямолинейными участками, выходы которых соединены с начальным участком транспортирующего трубопровода равномерно по его длине через отсекающие быстродействующие шиберы, при этом каждый участок наклонных труб выполнен с углом наклона не менее естественного угла откоса транспортируемого сыпучего материала, причем устройство снабжено ресивером, вход которого по транспортирующей среде подключен к выходу из воздуходувной машины, а выход - к трубе подвода транспортирующей среды, а трубопровод транспортирующей среды подключен к трубе подвода транспортирующей среды между выходом ресивера и входом регулируемого запорного устройства, встроенного в трубу подвода транспортирующей среды, а выход трубопровода транспортирующей среды подключен к прямолинейному входному патрубку системы подачи загружаемого сыпучего материала ниже обратного клапана.
Подключение ресивера устраняет возможные пульсации давления и расхода транспортирующей среды в транспортирующем трубопроводе, обеспечивая подачу транспортирующей среды в непрерывном режиме.
Для использования динамического напора перемещаемого с высокой скоростью транспортируемого материала на выходе транспортирующего трубопровода устанавливается помольная камера, оборудованная пылеразделителем, расположенным в ее верхней части, и отбойной плитой, установленной напротив выхода транспортирующего трубопровода, а нижняя часть помольной камеры подключена к входу в приемную емкость.
Установка помольной камеры обеспечивает дополнительное размельчение транспортируемого материала без дополнительных энергозатрат, что позволяет существенно снизить энергозатраты на последующих стадиях размельчения транспортируемого материала.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически изображено заявляемое устройство.
Устройство содержит воздуходувную машину 1, транспортирующий трубопровод 2, соединенный с воздуходувной машиной трубой подвода транспортирующей среды 3 с регулируемым запорным устройством 4 (электроклапан, затвор с пневмоприводом и пр.), загрузочный бункер 5 с питателем 6 для подачи загружаемого сыпучего материала в начальный участок 7 транспортирующего трубопровода 2 через систему подачи загружаемого сыпучего материала 8, трубопровод транспортирующей среды 9 с регулируемым запорным устройством 10 (электроклапан, затвор с пневмоприводом и пр.), подающий часть транспортирующей среды из трубы подвода транспортирующей среды 3 в систему подачи 8, приемную емкость 11 для приема транспортируемого материала.
При этом система подачи загружаемого сыпучего материала 8 состоит из прямолинейного входного патрубка 12, соединенного с питателем через обратный клапан 13, и наклонных труб 14, верхние участки которых подключены к прямолинейному входному патрубку 12, а нижние участки каждой из наклонных труб 14 снабжены прямолинейными участками, к которым подключены дополнительные наклонные трубы 15, нижние участки каждой из которых снабжены прямолинейными участками 16, выходы которых соединены с начальным участком 7 транспортирующего трубопровода 2 равномерно по его длине через отсекающие быстродействующие шиберы 17, при этом каждый участок наклонных труб выполнен с углом наклона не менее естественного угла откоса транспортируемого сыпучего материала.
Устройство также содержит ресивер 18, вход которого по транспортирующей среде подключен к воздуходувной машине 1, а выход - к трубе подвода транспортирующей среды 3, причем дополнительный трубопровод транспортирующей среды 9 подключен к трубе подвода транспортирующей среды 3 между выходом ресивера 18 и входом регулируемого запорного устройства 4, а выход дополнительного трубопровода транспортирующей среды 9 подключен к прямолинейному входному патрубку 12 системы подачи загружаемого сыпучего материала 8 ниже обратного клапана 13.
Для использования динамического напора перемещаемого с высокой скоростью транспортируемого материала на выходе транспортирующего трубопровода 2 установлена помольная камера 19 с пылеразделителем 20, расположенным в ее верхней части, и отбойной плитой 21, установленной напротив выхода транспортирующего трубопровода 2, а нижняя часть помольной камеры подключена к входу в приемную емкость 11.
Устройство действует следующим образом.
Транспортируемый сыпучий материал из бункера 5 подается питателем 6 через обратный клапан 13 в систему подачи 8 и далее самотеком через открытые отсекающие быстродействующие шиберы 17 заполняет начальный участок 7 транспортирующего трубопровода 2.
По окончании загрузки заданной порции транспортируемого материала (например, при достижении нижнего уровня материала в загружаемом бункере 5 или через фиксируемый период времени) формируется опережающий управляющий сигал на открытие регулируемого запорного устройства 10, а затем с разницей в десятые доли секунды поступают управляющие сигналы на закрытие быстродействующих шиберов 17 и открытие регулируемого запорного устройства 4.
При открытии регулируемого запорного устройства 10 осуществляется импульсная (то есть заданной продолжительности и с заданным расходом) подача части транспортирующей среды от воздуходувной машины 1 через ресивер 18 в систему подачи загружаемого сыпучего материала 8. Ресивер при этом предварительно заполняется и при каждом новом цикле транспортирования пополняется сжатой транспортирующей средой от воздуходувной машины. Под давлением поступившей в систему подачи 8 транспортирующей среды обратный клапан 13 удерживается в закрытом состоянии, не давая проникнуть транспортирующей среде в питатель 6 и бункер 5, а часть транспортируемого материала, оставшаяся в системе подачи 8, вытесняется из системы подачи 8 в начальный участок 7 транспортирующего трубопровода, формируя при этом плотные поршни транспортируемого материала, которые затем основным потоком транспортирующей среды, поступающим через регулируемое запорное устройство 4, перемещаются по транспортирующему трубопроводу 2 в помольную камеру 19, где транспортируемый материал размельчается при ударе об отбойную плиту 21. Измельченные частицы транспортируемого материала увлекаются транспортирующей средой в пылеразделитель 20, где отделяются грубые фракции, которые под действием силы тяжести ссыпаются в нижнюю часть помольной камеры и затем - в приемную емкость 11. Тонкие фракции транспортируемого материала потоком транспортирующей среды выносятся из пылеразделителя и используются, например, для прямого вдувания в топку котла ТЭС (не показаны), либо направляются через циклон в бункер пыли (не показаны), например, системы пылеприготовления ТЭС.
При перемещении транспортируемого сыпучего материала в виде плотных поршней практически отсутствуют радиальные составляющие скорости отдельных частиц материала. В связи с этим число частиц транспортируемого материала, контактирующих с внутренней поверхностью транспортирующего трубопровода, и интенсивность их воздействия значительно меньше по сравнению с перемещением частиц транспортируемого материала во взвешенном состоянии. Соответственно, меньше сопротивление трения, и, следовательно, снижены энергозатраты и износ стенок транспортирующего трубопровода.
После прохождения поршней транспортируемого материала по транспортирующему трубопроводу 2 (что контролируется по падению давления в нем) поступление транспортирующей среды прекращается, а быстродействующие шиберы 17 открываются и начинается подача транспортируемого материала в начальный участок 7 транспортирующего трубопровода 2, и цикл повторяется.
Отличительные признаки заявляемого устройства позволяют упростить его конструкцию, снизить энергозатраты на транспортировку мелко- и среднекусковых сыпучих материалов, повысить надежность устройства за счет устранения завалов транспортируемого материала по всему тракту транспортирования и обеспечения подачи транспортирующей среды в бесперебойном режиме, а также обеспечить дополнительное измельчение транспортируемого материала, что снизит энергозатраты на размол транспортируемого сыпучего материала на последующих стадиях его измельчения.