СПОСОБ ПНЕВМОТРАНСПОРТА ПОРОШКООБРАЗНОЙ СРЕДЫ
METHOD OF CONVEYING POWDER-LIKE MEDIUM BY AIR

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при пневмотранспорте порошкообразных сред из бункеров или других емкостей.
Известен способ пневмотранспорта порошкообразной среды от бункеров золоуловителей, заключающийся в перемещении порошкообразной среды из бункеров в транспортный трубопровод, подаче воздуха в восходящем участке и перемещении порошкообразной среды по транспортному трубопроводу, при перемещении порошкообразной среды в транспортный трубопровод используют входной клапан путем воздействия восходящего потока воздуха на его нижнюю полость для открытия, а перемещения порошкообразной среды по транспортному трубопроводу осуществляют через входной участок наклонным воздействием пневмоимпульса на верхнюю полость входного клапана для его закрытия, причем в качестве входного участка используют наклонный трубопровод, объем которого выбирают меньше объема пневмоимпульса [1].
Недостатком способа является низкая надежность, ограничение длины пневмотранспорта, обусловленное потерями давления на входном клапане, сложность конструкции, определяемая необходимостью введения управляющего трубопровода для открытия входного клапана.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ пневмотранспорта порошкообразной среды, заключающийся в перемещении порошкообразной среды из бункеров в транспортный трубопровод через входной клапан, воздействии на поверхность входного клапана пневмоимпульсом для его закрытия и перемещении порошкообразной среды по транспортному трубопроводу под воздействием пневмоимпульса, воздействие на поверхность входного клапана для его закрытия осуществляют предварительно пневмоимпульсом меньшей части общего объема и последующим воздействием пневмоимпульсом остаточного объема на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода, причем частоту подачи пневмоимпульсов выбирают по величине импульсного давления в транспортном трубопроводе [2].
Недостатком способа является ограничение длины пневмотранспорта, обусловленное потерями давления на транспортном трубопроводе, абразивный износ стенок трубопровода.
Техническим результатом изобретения является увеличение длины пневмотранспорта, увеличение ресурса работы узлов устройства, реализующего способ.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе пневмотранспорта порошкообразной среды, заключающемся в перемещении порошкообразной среды из бункеров в транспортный трубопровод через входной клапан, размещенный в корпусе, подаче воздуха из ресивера через прерыватель, воздействии на поверхность входного клапана пневмоимпульсом через трубку подачи воздуха для его закрытия и на порошкообразную среду для ее перемещения по транспортному трубопроводу, причем воздействие на поверхность входного клапана для его закрытия осуществляют предварительно пневмоимпульсом меньшей части общего объема и осуществляют воздействие пневмоимпульсом остаточного объема на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода, отличающемся тем, что для перемещения порошкообразной среды из бункера в транспортный трубопровод дополнительно используют выходной патрубок, которым упомянутый корпус сообщен с транспортным трубопроводом, и вспомогательный патрубок, которым упомянутый корпус сообщен с входным участком транспортного трубопровода, пневмоимпульсное воздействие воздуха на порошкообразную среду осуществляют в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке транспортного трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, причем воздействуют ударной волной через порошкообразную среду во вспомогательном патрубке на поверхность входного клапана для перекрытия его уплотненным слоем порошкообразной среды, после пневмоимпульсного воздействия на порошкообразную среду осуществляют подачу от второго ресивера с прерывателем дополнительного пневмоимпульса в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, причем подачу дополнительного пневмоимпульса осуществляют после перемещения порошкообразной среды из входного участка транспортного трубопровода.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство, реализующее предложенный способ.
Устройство содержит ресиверы 1, 2 с прерывателями 3, 4, выполненными, например, в виде электроклапанов, разгонный участок 5 трубопровода, входной участок 6 транспортного трубопровода 7, входной клапан 8, установленный с возможностью вращательного перемещения между торцом трубки для воздуха 9 и седлом выходного отверстия входного патрубка 10, сообщенного с бункером 11. Входной клапан размещен в корпусе 12, сообщенном через вспомогательный патрубок 13 на противоположной стенке с входным участком 6 транспортного трубопровода 7, нижняя часть корпуса 12 сообщена через выходной патрубок 14 с транспортным трубопроводом 7.
Способ пневмотранспорта порошкообразной среды заключается в перемещении порошкообразной среды из бункеров в транспортный трубопровод через входной клапан, размещенный в корпусе, подаче воздуха из ресивера через прерыватель, воздействии на поверхность входного клапана пневмоимпульсом через трубку подачи воздуха для его закрытия и на порошкообразную среду для ее перемещения по транспортному трубопроводу. Воздействие на поверхность входного клапана для его закрытия осуществляют предварительно пневмоимпульсом меньшей части общего объема и осуществляют воздействие пневмоимпульсом остаточного объема на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода. Для перемещения порошкообразной среды из бункера в транспортный трубопровод дополнительно используют выходной патрубок, которым упомянутый корпус сообщен с транспортным трубопроводом, и вспомогательный патрубок, которым упомянутый корпус сообщен с входным участком транспортного трубопровода. Пневмоимпульсное воздействие воздуха на порошкообразную среду осуществляют в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке транспортного трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, причем воздействуют ударной волной через порошкообразную среду во вспомогательном патрубке на поверхность входного клапана для перекрытия его уплотненным слоем порошкообразной среды. После пневмоимпульсного воздействия на порошкообразную среду осуществляют подачу от второго ресивера с прерывателем дополнительного пневмоимпульса в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, причем подачу дополнительного пневмоимпульса осуществляют после перемещения порошкообразной среды из входного участка транспортного трубопровода.
Работа устройства, реализующего рассматриваемый способ, осуществляется следующим образом. Порошкообразная среда, поступая из бункера 11 через входной патрубок 10, перемещает вокруг оси клапан 8 к выходному торцу трубки 9, обеспечивая заполнение полости транспортного трубопровода 7 через патрубки 13, 14. Через фиксированный период времени формируется управляющий сигнал на открытие электроклапана 3, что определяет поступление пневмоимпульса из ресивера 1 через трубку 9 в полость корпуса 12 на клапан 8 и его перемещение от торца трубки для воздуха 9 к седлу выходного отверстия входного патрубка 10, поступление порошкообразной среды из бункера прекращается. Одновременно пневмоимпульс из ресивера поступает в разгонный участок 5 трубопровода, длина которого позволяет сформироваться ударной волне, которая, перемещаясь с высокой скоростью, воздействует с усилием, превышающим 1000 кг /в зависимости от диаметра трубопровода и давления в ресивере/ на порошкообразную среду во входном участке 6 транспортного трубопровода 7. От ударного воздействия порошкообразная среда перемещается частично через вспомогательный патрубок 13 в корпус 12, уплотняя слой порошкообразной среды и дополнительно создавая слоевой затвор. Основная часть порошкообразной среды в виде поршневого образования перемещается с нарастающей скоростью по транспортному трубопроводу.
Необходимость формирования поршневых образований для пневмотранспорта порошкообразной среды определяется тем, что движение частиц в дисперсном потоке не является параллельным его оси. Наличие в потоке различных возмущающих случайных факторов приводит к тому, что частицы приобретают радиальную составляющую в скорости движения. Вследствие этого скорость частиц можно представить в виде двух составляющих. Соотношение между средними значениями радиальной и аксиальной составляющими скорости определяются конкретными условиями разделения. Радиальная составляющая является причиной беспорядочных ударных взаимодействий со стенками трубопровода. При каждом ударе теряется часть кинетической энергии частицы.
Взаимодействие частиц порошкообразной среды со стенками трубопровода приводит к возрастанию общего сопротивления потока. При транспорте частиц в виде плотных поршневых образований упомянутые потери на трение исключаются, что позволяет в несколько раз увеличить длину пневмотранспорта и снизить абразивный износ стенок трубопровода.
Скорость перемещения поршневого образования соответствует скорости распространения ударной волны в газе, т.е. с учетом потерь на трение на начальном участке транспортного трубопровода превышает 100 м/с. На этих скоростях коэффициент трения о стенки трубопровода минимален и поэтому дальность пневмотранспорта значительно увеличивается.
При открытии электроклапана возникает нестационарное движения газа, прямая ударная волна движется в воздухе разгонного участка с постоянной сверхзвуковой скоростью, воздух на этом участке трубы сжимается и приобретает постоянную скорость, которая имеет значение, соответствующее начальному отношению давлений в ресивере и разгонном участке трубопровода (длина разгонного участка выбирается более 2-3 калибров трубопровода).
Для поддерживания высокого значения скорости пневмотранспорта осуществляют подачу дополнительного пневмоимпульса после перемещения порошкообразной среды из входного участка транспортного трубопровода. Этот промежуток времени имеет минимальное значение /десятые доли секунды/, поэтому подачу дополнительного пневмоимпульса возможно осуществлять, например, по управляемому сигналу программатора. Использование второго ресивера для этой цели позволяет формировать ударную волну с расчетными параметрами, т.к. в первом ресивере за этот короткий промежуток времени не повысится давление до расчетной величины.
Длина разгонного участка 5 трубопровода в совокупности с длиной вспомогательного патрубка значительно больше длины трубки 9 для воздуха, что обусловливает предварительное закрытие клапана 8 перед поступлением порошкообразной среды через вспомогательный 13 и выходной патрубки в корпус 12. Диаметр трубки 9 для воздуха выбирают в несколько раз меньше диаметра разгонного участка трубопровода для формирования ударной волны с максимальными динамическими параметрами.
Практически длину разгонного участка выбирают из условия расположения электроклапана на высоте, исключающей поступление порошкообразной среды к его выходной полости до расстояния более 2-3 калибров трубопровода, которое позволяет сформироваться прямой ударной волне.
При перемещении порошкообразной среды из бункера в транспортный трубопровод через входной клапан, нижний и вспомогательный патрубки поступление порошкообразной среды осуществляется в две полости транспортного трубопровода, и формируется поршневое образование длиной и объемом, в два раза большими, что соответственно увеличивает подачу порошкообразной среды.
Подача (производительность) устройства рассчитывается из выражения:
з
ν
тр
Q=ρVn,
з
где Q - производительность (подача), т/ч;
тр
3
V - объем трубопровода, заполняемый золой за один цикл, м;
n - число циклов за 1 час, 1/ч.
3
3
3
з
ν
Например: при объеме трубопровода, заполняемого золой за один цикл, 0,13 м, длительности цикла 7 с (n=514)-Q=66,8 м/ч или 57 т/ч (при ρ=0,86 г/см).
Таким образом, за счет осуществления пневмоимпульсного воздействия воздуха на порошкообразную среду в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, предварительного воздействия ударной волной через порошкообразную среду во вспомогательном патрубке на поверхность входного клапана для перекрытия его полости уплотненным слоем порошкообразной среды и после пневмоимпульсного воздействия на порошкообразную среду, осуществления подачи от второго ресивера с прерывателем дополнительного пневмоимпульса в виде ударной волны достигается возможность увеличения длины пневмотранспорта, увеличение ресурса работы узлов устройства, реализующего способ.
Источники информации
1. Патент РФ №2271979, B65G 53/16, 2006 г.
2. Патент РФ №2319652, B65G 53/16, 2008 г.