Устройство сушки образцов угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха - RU157332U1

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

Область техники

Данная полезная модель относится к оборудованию для подготовки образцов угля, а именно к устройствам сушки образцов угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха.

Описание существующего уровня техники

Анализ угля является фактически процессом выборочного анализа. Уголь - неоднородный материал (по крупности, распределению качественных характеристик и т.д.). При большом количестве основного материала образца (от десятков тонн до десятков тысяч тонн), отбор образцов определяется как процесс полной закачки представительных образцов, которые могут представлять качество и характеристики основного материала. Существует несколько методов отбора образцов, такие как механический, ручной и полумеханизированный. В разных странах действуют различные обязательные стандарты. Отбор образцов должен выполняться на основании этих стандартов.

Подготовка образцов является следующим шагом после процесса отбора проб на основании стандарта. Критерием подготовки образцов является постепенное снижение неоднородности гранулометрического состава проб, подбор по качеству, до тех пор, пока результат лабораторного химического анализа не будет удовлетворять требованиям по крупности и качеству (весу) образцов. При этом представительные образцы остаются нетронутыми. Как правило, подготовка образца включает процессы воздушной сушки, дробления, разделения и превращения в порошок. Воздушная сушка (включая нагрев при температуре 50□) снижает количество поверхностной влаги на образцах, что благоприятствует нормальному процессу дробления и разделения. Дробление - это процесс снижения крупности образцов. Разделение при подготовке образца обычно снижает вес образцов, и уменьшенный кусок должен сохранять характеристики качества образцов угля, имевшиеся до их уменьшения. Разделение - это также процесс, снижающий количество образцов в ходе их подготовки; в другом процессе потеря образцов запрещена согласно правилам стандарта. Потери образцов угля в процессе без разделения (например, потери угольного порошка, уголь, выбираемый из отвалов, и т.п.), которые могут вызвать изменение качества образцов, в результате чего образцы утрачивают избирательность (не всегда искусственную), категорически запрещаются в процессе подготовки образцов.

Существуют два метода сушки образца угля.

(1) Естественная сушка: при использовании этого метода весовая характеристика угля не меняется, но у этого метода низкая эффективность, требуется много времени (обычно от 24 до 48 часов), занимается большое пространство.

(2) Сушка горячим воздухом и в сушильной камере: для сушки и обезвоживания образца угля используется мощная тепловая лампа или мощная сушильная камера. Анализ двух процессов сушки не проводился по массообмену; испарение воды происходит на поверхности образцов; испарение воды почти не происходит внутри образцов; как только воздух на поверхности образцов достигает температуры насыщения всасываемых паров, образцы перестают впитывать влагу; если не удалить поверхностный воздух или удалять его понемногу, то испарение воды фактически прекратится. Следовательно, этим методом нельзя быстро осушить образцы, его эффективность низка, и требуется много времени. Поскольку в сушильной камере используется обычный вентилятор, обладающий низкой скоростью и низкой эффективностью воздухообмена; вода, поглощаемая воздухом в сушильной камере, будет близка к точке насыщения; поэтому эффективность сушки образцов с высоким влагосодержанием будет очень низкой при использовании сушильной камеры.

В качестве ближайшего аналога известно устройство для сушки образцов угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха, включающее корпус на два отсека (см. авторское свидетельство СССР №6071 от 31.08.1928).

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Техническая задача, которую должно решить настоящая полезная модель, заключается в преодолении недостатков существующего уровня техники и предоставлении устройства для сушки образца угля с внутренней циркуляцией проникающего горячего воздуха, при этом устройство должно иметь простую конструкцию, отличаться простотой эксплуатации, высокой эффективностью сушки, низким энергопотреблением, повышенной точностью подготовки образца.

Для решения вышеуказанной технической задачи в полезной модели применяется следующая технология:

Устройство для сушки образца угля с внутренней циркуляцией проникающего горячего воздуха, включая коробчатый корпус 1, блок управления 4 и встроенный вентилятор 2, разделительную пластину 3, газовый нагреватель 6, которые расположены в коробчатом корпусе 1, где разделительная пластина 3 делит коробчатый корпус 1 на два отсека; вентилятор 2 расположен в одном из отсеков; несколько пластинок для проб угля 5 предусмотрены на разделительной пластине 3; на нижней части каждой пластинки для образца угля 5 предусмотрено несколько воздушных отверстий 51; под каждой пластинкой для проб угля 5 также расположена емкость 7 для сбора упавших образцов угля.

Как дополнительное усовершенствование по полезной модели:

Обратный воздуховод 8 расположен на одной стороне указанного корпуса 1; указанный вентилятор 2, являющийся вытяжным, расположен на верхнем отсеке; отверстие для выпуска воздуха указанного вентилятора 2 соединяется с одним концом указанного обратного воздуховода 8; а другой конец указанного обратного воздуховода 8 соединен с нижним отсеком; указанный газовый нагреватель 6 расположен в обратном воздуховоде 8.

Анемограф 9 для определения скорости горячего воздуха расположен в указанном обратном воздуховоде 8; указанный блок управления 4 соединен с вентилятором 2 посредством конвертера 10; указанный блок управления 4 сравнивает сигнал скорости потока воздуха, полученный анемографом 9, с заданным значением скорости потока воздуха для управления скоростью вращения вентилятора 2 при помощи конвертера 10.

Каждая емкость для образцов угля 7, включает опорную секцию 71, вентиляционную секцию 72, приемную секцию 73, эти секции соединяются последовательно сверху вниз; указанная опорная секция 71 поддерживается на разделительной пластине 3; каждая пластинка для образца угля 5 располагается выше опорной секции 71; указанная приемная секция 73 располагается ниже опорной секции 71.

Каждая емкость для образцов угля 7 и каждая пластинка для образца угля 5 соединены друг с другом.

По сравнению с предшествующим уровнем техники, полезная модель обладает следующими преимуществами: метод проникновения горячего воздуха, используемый в устройстве для сушки образца угля с внутренней циркуляцией проникающего горячего воздуха, эффективно повышает поверхностное испарение образца угля; эффективность повышается в несколько раз; более того, емкости для сбора образца угля, расположенные ниже пластинок для образца угля, не только гарантируют целостность образца угля, но также повышают точность подготовки образца.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показан структурный схематический чертеж полезной модели.

На Фиг. 2 показан вид в разрезе линии А-А на Фиг. 1.

На Фиг. 3 показан вид сверху пластинки для образца угля по настоящей полезной модели.

На Фиг. 4 показан вид в разрезе линии В-В на Фиг. 3.

На Фиг. 5 показан вид сверху емкости для образца угля по настоящей полезной модели.

На Фиг. 6 показан вид в разрезе линии С-С на Фиг. 5.

На Фиг. 7 показана комбинированная схема конструкции, иллюстрирующая расположение емкости для образца угля на пластинке для образца угля.

На Фиг. 8 показана схема конструкции, иллюстрирующая соединение емкости для образца угля и пластины для образца угля по другому варианту осуществления полезной модели.

Номера элементов на чертежах следующие.

1 - коробчатый корпус; 2 - вентилятор; 3 - разделительная пластина; 4 - блок управления; 5 - пластинка для образца угля; 51 - воздушное отверстие; 6 - газовый нагреватель; 7 - емкость для образцов угля; 71 - опорная секция; 72 - вентиляционная секция; 73 - приемная секция; 8 - обратный воздуховод; 9 - анемограф; 10 - конвертер; 11 - образец угля; 12 - уплотнительная прокладка; 13 - осушитель конденсации воздуха.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Детальное описание дается вместе с чертежами и конкретными вариантами осуществления данной полезной модели.

Как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, устройство для сушки образца угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха включает коробчатый корпус 1, блок управления 4, и вентилятор 2, разделительную пластину 3, газовый нагреватель 6, которые расположены в закрытом коробчатом корпусе 1, где разделительная пластина 3 делит коробчатый корпус 1 на два отсека, нижний отсек и верхний отсек. Вентилятор 2 расположен в одном из отсеков; вентилятор 2, являющийся вытяжным, располагается в верхнем отсеке по данному варианту осуществления изобретения. Несколько пластинок 5 для помещения на них образцов угля 11 расположены на разделительной пластине 3; образцы угля 11 равномерно распределяются на пластинках 5 для образцов угля. Как показано на рисунках с 3 по 7, несколько воздушных отверстий 51 расположены на нижней части пластинок для образцов угля 5; горячий воздух проходит через воздушные отверстия 51, равномерно проникая в образцы угля 11, осушая образцы угля 11. Емкость 7 для сбора упавших образцов расположена ниже каждой пластинки 5 для образцов угля. Газовый нагреватель 6 для нагрева циркулирующего воздуха может нагревать и осушать образцы угля 11 на пластинке 5 для образцов угля. Фактически, осушение (удаление влаги) является процессом массопереноса, при котором влага постепенно удаляется из образцов потоком воздуха, содержание влаги в образцах постепенно сокращается. Удаление влаги включает два этапа. На первом этапе состояние влаги на поверхности образцов изменяется с жидкости на газ; на втором этапе парообразная вода, испаряющаяся с поверхности образцов в воздух вокруг поверхности образцов, удаляется потоком воздуха. Два этапа связаны с температурой у поверхности образцов и испарением воды с поверхности образцов; поглощение воды окружающим воздухом будет иметь функциональную связь с температурой; чем выше температура, тем быстрее идет испарение, тем большее количество воды поглощается определенным количеством воздуха. Однако, в некоторой степени, крайне высокая температура может влиять на физические и химические характеристики образцов угля. Поэтому температура в этот момент должна быть ниже 40□ согласно международному стандарту, а максимальная температура должна составлять 50□ согласно национальному стандарту. Следовательно, метод сушки горячим проникающим воздухом, используемый в полезной модели, может эффективно увеличить поверхность испарения образцов, а эффективность может быть повышена в несколько раз или в десятки раз. Вместе с тем, для гарантии того, что в процессе сушки потоком воздуха не будет удалена часть образцов угля 11, ниже каждой пластинки для образцов угля 5 расположена емкость для сбора упавших образцов угля 7, чем гарантируется целостность образцов угля 11 и повышается точность подготовки образцов.

В данном варианте осуществления полезной модели, обратный воздуховод 8 расположен на одной стороне коробчатого корпуса 1; вентилятор 2, являющийся вытяжным, располагается в верхнем отсеке; а воздуховыпускное отверстие вентилятора 2 соединяется с одним концом обратного воздуховода 8; другой конец обратного воздуховода 8 соединяется с нижним отсеком; газовый нагреватель 6 расположен в обратном воздуховоде 8. При помощи вентилятора 2, горячий воздух, находящийся в нижней части коробчатого корпуса 1, поднимается вверх, проникая в образцы угля 11 на пластинках для образцов угля 5, и процесс осушки завершается. Одновременно, воздух, находящийся в верхнем отсеке коробчатого корпуса 1, снова поступает в обратный воздуховод 8, и может рециркулировать после обработки газовым нагревателем 6; после нагревания, воздух направляется в нижний отсек коробчатого корпуса 1. Для повышения скорости потока воздуха, можно предусмотреть несколько вентиляторов в обратном воздуховоде 8. В данном варианте осуществления полезной модели, в обратном воздуховоде 8 расположен осушитель воздушной конденсации 13 для осушения газа.

В данном варианте осуществления, анемограф 9 для определения скорости горячего воздуха расположен в обратном воздуховоде 8; блок управления 4 соединен с вентилятором 2 посредством конвертера 10. На начальном этапе сушки образца угля 11, вследствие высокого уровня влажности образца угля, низкой воздухопроницаемости, фактическая скорость осушающего воздуха ниже заданной скорости; блок управления 4 сравнивает сигнал скорости потока воздуха, полученный анемографом 9, с заданной скоростью, для управления скоростью вращения вентилятора 2 посредством конвертера 10, до тех пор, пока скорость осушающего воздуха не станет равной заданной скорости; этот процесс может ускорить скорость сушки. При постоянном удалении влаги из образцов, проницаемость образцов повышается, и скорость сухого воздуха увеличивается. В соответствии с изменением сигнала от анемографа 9, блок управления 4 постоянно регулирует скорость вентилятора, снижая скорость потока воздуха; этот процесс позволяет не пересушивать образцы угля 11, а также снижать потребление энергии.

В целом, в зависимости от количества фактических рабочих единиц, целью частотного регулирования является получение нужного объема воздуха и скорости воздушного потока, для оптимальной эффективности сушки. При меньшем количестве рабочих единиц, частотное регулирование отвечает за снижение объема воздуха; если число фактических рабочих единиц увеличивается, то частотным регулированием достигается постепенное увеличение объема воздуха. Реализация полезной модели выполняется за счет установки дополнительного устройства определения скорости воздушного потока в нагнетательной трубе. Если скорость воздуха повышается быстро, что означает добавление новых рабочих единиц, необходимо увеличить объем воздуха в данный момент. Если скорость воздуха резко снижается, что означает сокращение количества рабочих единиц, необходимо в этот момент снизить объем воздуха.

В рабочем процессе одной установки, процесс усушки образцов состоит из трех этапов: высокое влагосодержание, среднее влагосодержание, и низкое влагосодержание; на начальной стадии усушки, сопротивление воздуха повышается в соответствии с высокой влажностью образцов, поэтому необходимо поддерживать достаточный объем воздуха и скорость потока воздуха для проникновения в образцы в данный момент; самое большое значение имеет напор воздуха. Давление воздуха постепенно снижается с понижением влажности образцов, и необходимо вовремя регулировать объем воздуха и скорость воздушного потока. На третьем этапе, образцы с высоким содержанием влаги могут спекаться, тогда, наоборот, давление воздуха повышается. Если сушка продолжается, необходимо отрегулировать напор воздуха для поддержания нужной скорости воздуха.

В данном варианте осуществления полезной модели, емкость для образцов угля 7 включает опорную секцию 71, вентиляционную секцию 72, приемную секцию 73, которые соединены последовательно сверху вниз; опорная секция 71 удерживается на разделительной пластине 3; уплотнительная прокладка 12 расположена между опорной секцией 71 и разделительной пластиной 3; пластинка для образцов угля 5 находится выше опорной секции 71, чтобы обеспечить полное уплотнение между контактной стороной пластинки для образцов угля 5 и опорной секцией 71; приемная секция 73 расположена ниже опорной секции 71. Сторона каждой пластинки для образца угля 5 уплотнена. Если зазор на сторонах (краях) каждой пластинки для образца угля 5 является очень большим, может случиться так, что большая часть воздуха будет поступать на края пластинок, а не на образцы, находящиеся на пластинках. Для обеспечения поступления большей части горячего воздуха на образцы 11 на пластинках для образцов 5, чем больше уплотнительный эффект сторон каждой пластинки для образца угля 5, тем лучше. Абстрактно мы уподобили двум путям сторону каждой пластинки для образца угля 5 и воздушного отверстия 51. По какому пути проходит горячий воздух зависит от того, какой путь имеет меньшее сопротивление (сопротивление воздуха).

Как показано на Фиг. 8, в другом варианте осуществления, в зависимости от фактической потребности, каждая емкость для образцов угля 7 и каждая пластинка для образцов угля 5 соединены друг с другом; каждая емкость для образцов угля 7 располагается непосредственно под каждой пластинкой для образцов угля 5.

Вышеуказанное описание является только предпочтительным вариантом осуществления настоящей полезной модели, и объем данной полезной модели не ограничивается указанными выше вариантами осуществления; таким образом, все технические решения в пределах существа данной полезной модели должны включаться в объем настоящего полезной модели. Следует указать, что для специалиста в этой области техники данной полезной модели включает все модификации, входящие в сущность и объем полезной модели.

Реферат

1. Устройство для сушки образцов угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха, включающее коробчатый корпус (1), блок управления (4) и встроенный вентилятор (2), разделительную пластину (3), газовый нагреватель (6), расположенные в коробчатом корпусе (1), где разделительная пластина (3) делит коробчатый корпус (1) на два отсека; вентилятор (2) находится в одном из отсеков; несколько пластинок для образцов угля (5) предусмотрены на разделительной пластине (3); на нижней части каждой пластинки для образцов угля (5) предусмотрены несколько воздушных отверстий (51); и емкость (7) для сбора просыпанных образцов угля располагается под каждой пластинкой для образцов угля (5).2. Устройство для сушки образцов угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха по п. 1, отличающееся тем, что обратный воздуховод (8) расположен на одной стороне указанного корпуса (1); указанный вентилятор (2), являющийся вытяжным, расположен в верхнем отсеке; воздуховыпускное отверстие указанного вентилятора (2) соединено с одним концом указанного обратного воздуховода (8); а другой конец указанного обратного воздуховода (8) соединен с нижним отсеком; а также указанный газовый нагреватель (6) расположен в обратном воздуховоде (8).3. Устройство для сушки образцов угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха по п. 2, отличающееся тем, чтоанемограф (9) для определения скорости потока горячего воздуха расположен в указанном обратном воздуховоде (8); указанный блок управления (4) соединен с вентилятором (2) посредством конвертера (10); указанный конвертер (4) сравнивает сигнал скорости воздушного потока, полученный анемографом (9) с заданно

Формула

5. Устройство для сушки образцов угля с внутренней циркуляцией горячего проникающего воздуха по п. 4, отличающееся тем, что каждая емкость для образцов угля (7) и каждая пластинка для образцов угля (5) соединены друг с другом.