УСТРОЙСТВО МИКРОВОЛНОВОЙ СУШКИ КЕКА

Полезная модель относится к устройствам, применяемым в химической технологии для СВЧ-сушки природных материалов, в частности, кека - нерастворимого остатка, остающегося после фильтрации угольной суспензии.
Ежегодно углеобогатительные предприятия теряют от 5% до 7% добытого угля в виде кека, регистрируя это как плановые отходы производства, при этом содержание в них угля от 50 до 75%. Из-за высокого содержания влаги, до 30-60% использовать кек как сырье, в таком виде невозможно, из-за огромных накладных расходов. Так, например, удельные энергетические затраты на получение 1 тонны подсушенного до 15% влажности угля от его исходной влажности 30%-60% составляют 1150 кВт ч/т в электрическом эквиваленте. Применяемые способы сушки и аппараты включают классификацию, предварительное обезвоживание до 20-25% на первой стадии и далее, более глубокое снижение влажности до 10-15% в нагревательных печах с применением угля, газа и других теплоносителей. Такие сушильные печи имеют низкий КПД, энергоемки, пожароопасные, а кроме того в режиме такой сушки, температура выше 100°C, теплотворная способность угольного кека, в результате окисления, резко снижается.
Известен агрегат микроволновой сушки угля и других проводящих материалов, в котором металлургический мелкодисперсный уголь подвергается обезвоживанию на центрифугах. После центрифугирования частично обезвоженный уголь, содержащий приблизительно 15%-20% влаги, подвергается сушке в микроволновой печи, в которой влажный уголь перемещается посредством ленточного конвейера, а интенсивностью микроволновой печи в режиме реального времени можно регулировать содержание влаги в исходном материале (Патент США №4259560, опубл. 31.03.1981 г.).
Недостатком известного агрегата является неоднородность тепловой обработки, так как некоторые участки обрабатываемого материала могут оказаться перегретыми до температуры возгорания, а другие, напротив, нагретыми недостаточно.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является агрегат микроволновой сушки, в котором уголь после промывки подвергается классификации по крупности, при этом самая крупная фракция содержит ~8% воды, средняя содержит около 14% воды, а самая мелкая содержит около 25%. Сушку в электромагнитных полях начинают с мелкой фракции, размещая на ленточном конвейере слоем фиксированной толщины в электромагнитных полях СВЧ установки на движущемся ленточном конвейере до достаточного уровня совокупной влажности. Затем на подсушенный первый слой мелкой фракции загружается уголь средней крупности, который предварительно разогревается в нагревательной печи до температуры немного ниже температуры кипения воды и оба слоя продолжают двигаться и сушиться в микроволновой печи до достижения необходимого уровня совокупной влажности, далее загружают следующую крупную фракцию. Паровая фаза существует во всех слоях коксующегося угля и она способствует сохранению температуры углей во всех слоях на уровне ~+90°C, что сохраняет способность углей к коксованию и не допускает превышения температуры окисления углей. Процесс сушки сопровождается контролем температуры углей и их влажности и в зависимости от их величины управляющий контроллер (компьютер) изменяет скорость конвейера на время пребывания углей в микроволновой камере (Патент США №7666235, опубл. 23.02.2010 г.).
Недостатком вышеописанного агрегата является его значительная энергоемкость, много стадийность, трудоемкость и длительность процесса сушки, а также ухудшение условия труда, в связи с загрязнением оборудования и высокой запыленностью помещения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является утилизация отходов углеобогащения, в частности кека угля, для использования высушенного кека как топлива и сырье для химической, металлургической промышленностей, при снижении энергетических затрат, уменьшения стадий подготовки сырья к сушке, снижению температуры в сушильной камере и улучшении экологической обстановки.
Данная задача достигается за счет того, что устройство микроволновой сушки кека включает: нагревательную камеру волновода, со съемной крышкой, с СВЧ-источником и радиопрозрачной, диэлектрической трубой внутри; тюнер, для защиты магнитрона от отраженной волны; механизм вращения трубы нагревательной камеры; труба в волноводе установлена на роликовые опоры, из радиопрозрачного материала; двух-шнековый, самоочищающийся питатель трубы нагревательной камеры; приборы контроля и регулирования мощности СВЧ-источника; систему поглощения излишков СВЧ-волны; систему охлаждения СВЧ-источника; систему паро-удаления из трубы нагревательной камеры.
Техническим результатом является снижение энергозатрат, повышение теплотворной способности угольного кека, получение продукта заданной влажности, повышение КПД сушки.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 показан общий вид устройства микроволновой сушки кека, на фиг. 2 показан разрез, загруженной кеком трубы.
Устройство микроволновой сушки кека включает: нагревательную камеру волновода, установленную с наклоном, с СВЧ источником и радиопрозрачной, диэлектрической трубой внутри 1, двух-шнековый самоочищающийся питатель 2, систему паро-удаления 3, СВЧ источник 4, систему охлаждения СВЧ источника 5, систему поглощения излишков СВЧ-волны 6, тюнер для защиты СВЧ источника от отраженной волны 7, пост управления устройством, с приборами контроля и управления СВЧ источником 8,
Устройство микроволновой сушки угля работает следующим образом:
угольный кек обогатительной фабрики с пресс фильтров поступает в приемный бункер двух-шнекового самоочищающегося питателя 2, который подает кек в нагревательную камеру, установленную наклонно, непосредственно в трубу, изготовленную из радиопрозрачного диэлектрического материала, в которой в результате созданной СВЧ источником 5 волны, проходящей в нагревательной камере волновода 1, создаются условия для активного испарения влаги, получения однородного качества сушки угольного кека, ворошению материала при вращении трубы, исключению залипания, на внутренней ее поверхности, транспортированию высушенного кека на отводящий конвейер, с отводом пара через систему паро-удаления, соблюдением комфортного температурного режима в трубе, в условиях большого выделения тепла и системой поглощения излишков СВЧ волны 6. Управление процессом сушки осуществляется с поста управления 8, где размещены приборы контроля и управления СВЧ источником, устройства микроволновой сушки кека
Благодаря наличию паровой фазы в обрабатываемом угольном кеке температура в нем сохраняется на уровне +100°C до достижения уровня влажности 12÷14%, далее, в процессе завершения сушки на поверхности частиц угля выделяются смолы, которые способствуют прочному соединению частиц при пересыпании внутри вращающейся трубы.
Выгруженный из сушки, обработанный кек, ленточным конвейером транспортируется на склад готовой продукции, в виде окатышей.
Использование полезной модели, при утилизации отходов обогащения углей, в частности кека позволяет довести влажность продукта до 12÷14%, а также увеличить его калорийность, при этом снизить удельные затраты электроэнергии в шесть раз.
Применение устройства микроволновой сушки для переработки кека, приводит к локализации пылящих операций, повышает: привлекательность транспортировки к месту использования, культуру технологии, чистоту рабочих помещений и оборудования, улучшает санитарные условия для обслуживающего персонала, способствует уменьшению негативной нагрузки на окружающую среду, а в перспективе и коренное улучшение экологии угле-добывающих регионов.