Система герметичной подачи сырья в зону пиролиза - RU2775517C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в оборудовании непрерывного пиролиза мелкокусковых органических материалов, а именно в зонах высоких температур.

Известно транспортное устройство со шнековым транспортером, вращающимся вокруг своей продольной оси и расположенным в корпусе, содержащем загрузочное и разгрузочное устройства [Пат. № 2117617. Российская Федерация. Транспортное устройство / Хартмут Херм и др.; патентообладатель: Сименс АГ. - Опубл. 20.08.1998. - Режим доступа: http://wwwl.fips.ru]. Особенностью его является уплотнение материала в процессе движения и образование газоплотного затвора, препятствующего попаданию кислорода воздуха в реакционное пространство и попаданию образующихся в реакционном пространстве газов против направления транспортирования в окружающую среду.

Известно устройство для сжигания гранулированного топлива, в котором приводной шнековый питатель состоит из верхнего и нижнего приводных шнековых питателей, последовательно соединенных между собой шахтой через отсекатель, выполненный в виде полого цилиндра, ось которого перпендикулярна оси шахты, и в котором размещен приводной многолопастный ротор [Патент № 98536. Полезная модель. Российская Федерация. Устройство для сжигания гранулированного топлива / Трегубов Д.А., Магзумов P.P.; патентообладатель: ООО «Кировский завод электромагнитов «ДимАл». - Опубл. 20.10.2010. - Режим доступа: http://wwwl.fips.ru]. Недостатком системы подачи топлива в зону сжигания, реализованной в этом устройстве, является отсутствие системы контроля его подачи (в многолопастном роторе возможно образование забивок сырья), сложность реализации системы в высокотемпературной печи. Указанная система по своей сути наиболее близка к заявленной, поэтому принята в качестве прототипа.

Технической задачей заявленного изобретения является разработка системы герметичной подачи сырья в зону пиролиза, обеспечивающей контролируемую его подачу, формирование газоплотного затвора из него и бесперебойную работу в области высоких температур.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет использования рациональной конструкции узла контроля плотности транспортируемого сырья и возможности регулирования режима работы транспортирующего механизма.

Суть заявленного изобретения поясняется фиг. 1, 2.

На фиг. 1 приведен общий вид узла контроля плотности, где 1 - диск подвижный, 2 - корпус узла, 3 - крышка, 4 - фланец, 5 - ось диска подвижного с подшипниковыми узлами.

На фиг. 2 представлена схема системы герметичной подачи сырья в зону пиролиза, где 6 - корпус верхнего транспортера, 7 - верхний винтовой спиральный транспортер с жесткой спиралью, 8 - узел контроля плотности транспортируемого материала, 9 - блок анализа, 10 - шахта, 11 - нижний винтовой спиральный транспортер с жесткой спиралью, 12 - корпус нижнего транспортера.

Корпус узла контроля плотности выполнен в виде полого цилиндра, в стенках которого размещается ось диска подвижного с подшипниковыми узлами. Диск на оси закреплен жестко, асимметрично с возможностью вращательного движения против часовой стрелки относительно оси. На свободном конце оси расположен элемент электрической цепи, который замыкает цепь в случае поднятия диска на максимально возможную высоту, ограниченную крышкой. Диск изменяет свое исходное положение (горизонтальное) только в случае заполнения сырьем всего внутреннего объема корпуса и не реагирует на случайные воздействия. В случае достижения величиной плотности критического значения диск подвижный отклоняется от горизонтального положения вверх, ось диска совершает вращательное движение, электрическая цепь замыкается, сигнал об этом поступает в блок анализа (БА), где производится необходимая фильтрация шума показаний и формируется решение об управляющем воздействии. Величина критического значения плотности и масса диска подвижного пропорциональны производительности и размерам установки, фракционному составу транспортируемого материала и др.

Система работает следующим образом. Материал из загрузочного бункера (на фиг. 2 не показан) попадает внутрь корпуса верхнего транспортера, уплотняется и продвигается вперед за счет вращения спирали транспортера. Транспортер выполнен винтовым спиральным с жесткой спиралью. При этом пара последних витков спирального винтового транспортера направлена противоположно основным виткам, линия соединения противоположных витков совпадает с вертикальной осью шахты. Происходит заполнение шахты сырьем при неподвижном нижнем винтовом спиральном транспортере, назначение которого обрушивание сырья в нижней части шахты, постоянное перемешивание его и постепенная подача в зону реакции (высокотемпературного пиролиза). При попадании материала в зону противоположно направленных витков винтового спирального транспортера непрерывно образуется зона повышенной плотности - саморазрушающаяся пробка (газоплотный затвор), которая исключает попадание воздуха внутрь шахты и неконтролируемый выброс реакционных газов из нее. При прохождении через шахту, выполненную в виде диффузора, пробка разрушается за счет движения нижнего транспортера. Плотность материала и свойства саморазрушающейся пробки зависят от исходной влажности материала и его крупности. В случае образования саморазрушающейся пробки, заполнения всего внутреннего объема шахты и существенного уплотнения материала над пробкой материал, подаваемый верхним транспортером к началу шахты, за счет вращения витков спирали поднимается вверх. После заполнения всего внутреннего объема корпуса давление материала на нижнюю поверхность диска подвижного увеличивается, происходит его приподнимание (вращательное движение против часовой стрелки). Когда плотность сырья достигает критического значения, движение диска подвижного ограничивается крышкой, его ось поворачивается на максимально допустимый угол против часовой стрелки, при этом элемент на конце оси замыкает электрическую цепь и сигнал поступает в БА. В блоке анализа формируются управляющие воздействия, изменяющее характер движения транспортеров: вращение верхнего винтового транспортера должно быть изменено на пульсирующее движение, нижний винтовой транспортер начинает вращательно-пульсирующее движение (чередование непродолжительных вращений с прямолинейным реверсивным). За счет чего происходит разрушение саморазрушающейся пробки, активное ворошение материала и поступление его в зону высокотемпературного пиролиза. В это время плотность материала в верхнем транспортере в начале шахты существенно уменьшается. При уменьшении давления сырья на нижнюю поверхность диска подвижного он начинает движение в противоположном направлении, за счет действия силы тяжести возвращается в исходное положение. Вместе с диском в противоположном направлении движется ось, электрическая цепь размыкается, передача сигнала в БА прекращается и формируются управляющие воздействия на изменение характера движения транспортеров: верхний транспортер вращается, а нижний транспортер останавливается. Изменение характера движения транспортеров может осуществляться с помощью автоматических или механических систем, вручную.

Это позволяет обеспечить постоянство протекания процесса в зоне высокотемпературного пиролиза, исключает возникновение аварийной ситуации при образовании забивок материала, позволяет контролировать и управлять процессом подачи сырья без останова оборудования и снижения производительности труда.

Следует отметить, что применяемые в настоящее время системы контроля и регулирования подачи материалов в зоны высоких температур отличаются высокой стоимостью, ограниченным сроком службы. Заявленное техническое решение отличается простотой конструкции, отсутствием дорогостоящих элементов в термозащищенном исполнении, что обеспечивает ее низкую в сравнении с аналогами стоимость и большой ресурс наработки до отказа.

Реферат

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в оборудовании непрерывного пиролиза мелкокусковых органических материалов, а именно в зонах высоких температур. Система герметичной подачи сырья в зону пиролиза содержит верхний и нижний винтовой спиральный транспортеры, соединенные вертикальной шахтой, узел контроля плотности транспортируемого сырья и блок анализа, определяющий режим работы винтовых спиральных транспортеров в функции плотности материала в зоне сопряжения верхнего спирального транспортера и шахты. Изобретение позволяет обеспечить постоянство протекания процесса в зоне высокотемпературного пиролиза, исключает возникновение аварийной ситуации при образовании забивок материала, позволяет контролировать и управлять процессом подачи сырья без останова оборудования и снижения производительности труда. 2 ил.

Формула