установка для подготовки и распределения угля в туннельных печах

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЯ В ТУННЕЛЬНЫХ ПЕЧАХ, содержащая бункер, сушильный транспортер, мельницу-вентилятор с выгрузочной течкой, трубопроводы сушильного агента и топливовоздушной смеси и распределитель угля, отличающаяся тем, что, с целью улучшения экологических характеристик и повышения экономичности путем предотвращения выбоя пыли, установка дополнительно содержит трубопровод холодного воздуха и трубопровод отработанного сушильного агента, сообщенные соответственно с верхней частью бункера и выгрузочной течкой мельницы-вентилятора, а трубопровод сушильного агента сообщен с транспортером в зоне загрузки угля, причем полость мельницы-вентилятора разделена диском вентилятора на помольную камеру и камеру охлаждения вала, а лопатки вентилятора направлены встречно направлению вращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подготовке твердого топлива для сжигания в топках и печах, в частности в туннельных печах обжига грубой керамики.

В промышленности строительных материалов известна установка РА-16, состоящая из сушилки с дымососом, ленточного конвейера с механической лопатой, бункера сухого угля, червячных дозаторов, вентилятора для пневмоподачи угля, узла транспортной проводки и сопловых распределителей роторного типа, имеющая большое количество оборудования разной производительности, работающего в разных технологических режимах [1] .

Известна мельница-вентилятора (М-В), в которой для предотвращения пыления в месте ввода рабочего вала в корпус стоят уплотнения с ограниченной предельной температурой эксплуатации 65-80^оС, требующие систематической замены [2] . М-В выпускаются в плотном исполнении и не должны допускать пыления. В случае разуплотнения мельницы обслуживающий персонал немедленно производит ее останов, ревизию уплотнений и при необходимости замену уплотнительного материала в местах пыления. Рабочие поверхности лопаток расположены радиально относительно оси вращения и берут на себя первичное лобовое разбивание крупных кусков загружаемого материала, т. е. воспринимают основную ударную нагрузку при размоле материала, подвергая более интенсивному износу вращающийся рабочий орган нежели стационарные броневые плиты корпуса, имеющие более низкую группу ремонтосложности.

Известен конвейер с погруженными скребками КПС(М)-320Т, предназначенный для транспортирования мелкокусковых насыпных грузов, обеспечивающий охлаждение горячего груза, самодозирование, пыленепроницаемость внутренней полости [3] . Конвейер может транспортировать грузы, нагретые до 750^оС.

Известно устройство сжигания твердого топлива в печах обжига керамики, выбранное в качестве прототипа, состоящее из бункера для топлива, шнекового транспортера, узла сушки, трубопровода горячих дымовых газов, мельницы-вентилятора, гравитационной шахты-сеператора, трубопровода топливовоздушной смеси (далее ТВС), коленообразного патрубка, резиновых шлангов, горелочных устройств [4] .

Твердое топливо влажностью до 39% подается из бункера в узел сушки с помощью шнекового транспортера. Рециркуляционный трубопровод подводит газы из обжигового пространства печи в верхнюю часть узла сушки. Причем отбор горячих газов производится через боковую стенку печи на уровне 1/5-2/5 высоты садки керамических изделий от уровня пода обжиговой вагонетки, в зоне раздачи топлива, находящейся под разрежением. Вывод рециркуляционного трубопровода выше или ниже указанной высоты не позволяет ликвидировать застойные зоны с пониженной температурой в нижней части садки. На входе в М-В горячие газы разбавляются холодным воздухом. В М-В производится измельчение топлива, в шахте-сепараторе - подсушивание и классификация при витании его в противотоках, затем ТВС по трубопроводу попадает в коленообразный патрубок конусного распределителя по резиновым шлангам и через горелочные устройства подается в обжиговое пространство печи.

Недостатками известной конструкции являются ограничение верхнего предела температуры ТВС в высокотемпературной зоне обжига, равного всего 70-80^оС, диктуемого эксплуатационными возможностями подшипниковых узлов, уплотнений и резиновых шлангов; отсутствие гарантии исключения пыления в точке ввода рабочего вала М-В в ее корпус, необеспеченностью достаточного разрежения в этой точке и эксплуатационный износ механических уплотнений; подача в высокотемпературную зону обжига всего объема воды, присутствующей в угле; повышенный уровень шума в улитке М-В от радиально расположенных вращающихся лопаток вентиляторного колеса, а также приоритетный их износ по отношению к неподвижным броневым плитам корпуса, которые гораздо легче заменить нежели восстановить и отбалансировать рабочее колесо М-В; забор горячих дымовых газов осуществляется через боковую стенку печи в зоне раздачи угля, находящейся под разрежением, что ведет к дополнительным энергозатратам на преодоление этого разрежения при отборе горячих дымовых газов и вызывает температурный перекос у противоположных стенок в поперечном сечении печного канала в точке отбора, вызванный смещением потока дымовых газов к одной из них, необходимость индивидуальной системы аспирации в точке загрузки бункера углем.

Целью изобретения является улучшение экологических характеристик системы и энергосбережение, достигаемые поднятием верхнего предела температуры ТВС; уменьшение потенциальных точек возможного пыления, отбор основной массы воды из состава перерабатываемого угля в сушильном транспортере и подача ее в зону подготовки печи, минуя высокотемпературную зону обжига; снижение уровня собственного шума и повышение износоустойчивости рабочего колеса М-В; забор горячих дымовых газов из подсводового пространства зоны закала, находящейся под давлением, использование в качестве пылегазоочистки конструкций самой системы и туннельной печи.

В известной конструкции [4] врезка трубопровода горячих дымовых газов осуществлена в верхнюю часть узла сушки в течку, служащую для передачи угля естественной влажности в М-В, для охлаждения горячих дымовых газов холодным воздухом на входе в М-В, для получения смеси горячие дымовые газы + холодный воздух + уголь и подачи ее в М-В, Причем верхний предел температуры ТВС в сушильно-помольном тракте (узел сушки, М-В. шахта-сепаратор) ограничен 65-80^оС и вытекает из допустимых эксплуатационных температур подшипниковых узлов, уплотнений, резиновых шлангов. В предложенном устройстве трубопровод горячих дымовых газов врезан в зону загрузки сушильного скребкового транспортера из зоны закала температурой до 750^оС, находящейся под давлением. Заданная температура ТВС обеспечивается регулировкой количества холодного воздуха, подаваемого из надбункерного пространства по новому трубопроводу, врезанному в сушильный транспортер за трубопроводом горячих дымовых газов ближе к М-В, и холодного воздуха, поступающего в отверстие ввода рабочего вала в М-В.

Повышение температуры ТВС до 100-150^оС обеспечивается использованием термозащищенного оборудования. В качестве сушильного транспортера использован скребковый транспортер в теплозащищенном исполнении КПС(М) - 320Т, допускающий прохождение материала по нему температурой до 750^оС. Конструкция М-В позволяет предохранить подшипниковый узел от повышенных температур и предотвратить выбой пыли из корпуса М-В в точке ввода рабочего вала в улитку. Это достигается функциональным разделением объема М-В на две камеры: первая - собственно для помола и вторая для защиты подшипниковых узлов от повышенных температур помольной камеры и защиты окружающей среды от пыления в отверстие ввода рабочего вала в улитку созданием дополнительного забора холодного воздуха в этой точке. Функциональное разделение внутреннего объема осуществляется рабочим колесом с разделительным сплошным диском, с одной стороны которого по течке поступает уголь в потоке сушильного агента и попадает на размольные лопатки, с другой стороны разделительного диска холодный воздух поступает в отверстие ввода рабочего вала, охлаждает его, омывая со всех сторон за счет создания разрежения консольными лопатками, в результате чего образуется устойчивый аэродинамический замок, противоток которого препятствует выбою пыли из помольной камеры.

Затем левый поток (уголь + сушильный агент) и правый поток (холодный воздух) выбрасываются к выходному патрубку, где смешиваются. При этом температура ТВС поддерживается заданной с верхним пределом 100-150^оС регулировкой соотношения объемов подачи горячих дымовых газов и холодного воздуха из надбункерного пространства, которое зависит от влажности исходного угля. Затем по трубопроводу ТВС поступает в стационарный распределитель.

В известном решении [4] весь объем воды, поступающий с углем подается в высокотемпературную зону обжига по трубопроводу ТВС после выхода из М-В. В предложенной установке для отбора основной массы воды из угля в сушильный транспортер после течки входа в М-В врезан трубопровод отработанного сушильного агента, который соединен с зоной подготовки печи.

В известном решении [4] горизонтальный трубопровод подводит горячие газы из обжигового пространства печи в верхнюю часть узла сушки. Причем отбор горячих газов производится через боковую стенку печи на уровне 1/5-2/5 высоты садки кирпича-сырца от уровня пода обжиговой вагонетки или около полутора метров от нулевой отметки печи с проектной производительностью 26 млн. шт. в год и вводится в узел сушки, служащий течкой подачи угля в М-В, в котором он проходит путь около одного метра практически в свободном падении без механического принудительного на него воздействия.

В узле сушки уголь попадает в поток сушильного агента, где успевает только смешаться с ним и лишь поверхностно незначительно нагреться, а пройдя помол в М-В, выбрасывается в шахту уже с более усредненной температурой, Конструкция шахты-сепаратора обеспечивает настройку системы на измельчение топлива до величины частиц 10 мм и менее за счет гравитации, при которой происходит витание частиц угля по шахте, возвращение более тяжелых на домол, и основную фазу подсушки угля, где мелкие и пылевидные частицы сушатся до 1-2% влажности, а крупные подсушиваются лишь поверхностно. В известной конструкции сушка предполагает испарение влаги из массы угля, преобразование ее в пар и переход в массу сушильного агента, увеличивая тем самым несколько его влажность. В результате в зону обжига подается паротопливовоздушная смесь с тем же количеством воды с каким уголь поступил на переработку.

В предложенной установке бункер соединен с М-В сушильным транспортером, в котором сушится уголь, а основная масса испаряемой воды до поступления в М-В отбирается в зону подготовки печи по трубопроводу отработанного теплоносителя, используется для сушки кирпича-сырца и выбрасывается печным вытяжным вентилятором. В зону обжига поступает твердое топливо с минимальной влажностью, излишки которой оказывают отрицательное влияние на сам процесс обжига кирпича и вызывают дополнительные энергетические затраты на испарение воды в высокотемпературной зоне.

Кроме того, вместо гравитационной шахты-сепаратора на выхлопе М-В установлен инерционный сепаратор с ловушкой недробимых включений, который позволяет производить более глубокую и плавную регулировку крупности помола.

Трубопровод ТВС на печи заканчивается конусным распределителем, зона раздачи которого ограничивается одной, максимум двумя, позициями и который при помощи коленообразного патрубка с перфорированными и сплошными пластинами внутри, обеспечивающими выравнивание распределения частиц топлива по поперечному, сечению потока после поворота его на 90^о на выходе, позволяет достигнуть равномерного распределения угля по шлангам. В предложенной установке трубопровод ТВС заканчивается топливораспределительным устройством, которое охватывает всю зону обжига и позволяет регулировать количество подаваемого топлива по форсункам.

В предложенной установке в отличие от известной рабочее колесо имеет разделительный сплошной диск, с внешней стороны которого, со стороны вала, он снабжен консольными лопатками, расположенными в нерабочей половине улитки. Причем помольные и консольные лопатки отогнуты назад, чем достигается снижение уровня собственного шума и уменьшение износа рабочих помольных лопаток, поскольку лобовой удар и разбивание крупных кусков материала лопатками заменяется на соскальзывающий с более пологим углом схода материала с лопаток, а основной удар воспринимают броневые плиты обечайки и отбойная решетка инерционного сепаратора.

На фиг. 1 представлен схематически общий вид установки; на фиг. 2 - М-В со стороны вала; на фиг. 3 - то же, со стороны загрузки угля; на фиг. 4 - то же, в разрезе.

Установка содержит бункер угля 1, расположенный в конце зоны обжига туннельной печи 2. Под выгрузочной течкой бункера установлен сушильный скребковый транспортер 3, в районе загрузки которого врезаны трубопровод горячих дымовых газов 4, соединенный через свод печи с зоной закала, и трубопровод холодного воздуха 5, связанный с надбункерным пространством. В конце скребкового транспортера установлена мельница-вентилятор 6 с трубопроводом ТВС 7 и топливо-раздающим устройством 8. Заканчивается сушильный транспортер трубопроводом отработанного сушильного агента 9, соединенного с зоной подготовки туннельной печи. М-В содержит улитку 10, в которую входит вал 11 с насаженной на него ступицей 12 вентиляторного колеса 13, состоящего из сплошного разделительного диска 14, диска с центральным загрузочным отверстием 15, расположенными между ними рабочими лопатками 16 и консольными лопатками 17 на внешней стороне разделительного диска.

В центральной части улитки расположена загрузочная течка 18, а в верхней части - выходной патрубок 19. Внешние концы лопаток 16 и 17 смещены назад по отношению к направлению вращения колеса, т. е. лопатки расположены под углом к радиальной ориентации относительно оси вентиляторного колеса. Выходной патрубок переходит в инерционный сепаратор 20 с ловушкой недробимых включений 21. Сепаратор является продолжением выходного патрубка, содержит заслонку 22 и отбойную решетку 23.

Установка работает следующим образом.

Угол естественной влажности из бункера 1, установленного в районе зоны закала туннельной печи 2, самотеком попадает в загрузочное устройство прямоточного сушильного скребкового транспортера 3. По трубопроводам 4 и 5 поступают соответственно горячие дымовые газы и холодный воздух. Сушильный транспортер с регулировкой скорости рабочего органа в зависимости от температуры в зоне обжига сушит и подает уголь в М-В 6, которая производит частичную протяжку сушильного агента через этот транспортер, размол угля до требуемых фракций и подачу полученной ТВС в систему раздачи.

Выбором положения заслонки 22 и величиной зазоров в отбойной решетке 23 инерционного сепаратора 20 задается фракция угля в ТВС. Из скребкового транспортера 3 угол поступает в загрузочную течку 18 и попадает на рабочие лопатки 16, расположенные между диском с центральным загрузочным отверстием 15 и сплошным разделительным диском 14 вентиляторного колеса 13. С внешней стороны разделительного диска, на которой расположены консольные лопатки 17, в отверстие входа вала 11 засасывается холодный воздух для охлаждения этого вала. Разделительный диск 14 разграничивает внутренний объем улитки на две функциональные камеры. В первой происходит помол, вторая служит для охлаждения вала и создания аэродинамического замка, предотвращающего пыление из отверстия входа вала 11 в улитку 10. Продукты помола из выходного патрубка 19 попадают в инерционный сепаратор 20, где заслонкой 22 разделяются на два потока. ТВС заданной фракции 0-15 мм прямотоком проходит через сепаратор в трубопровод ТВС 7. Отсеченная крупная фракция угля разбивается об отбойную решетку 23. Заданная фракция проходит через решетку, попадает в прямоточный участок сепаратора и следует в трубопровод ТВС 7.

Недробимые включения и крупные куски угля от решетки 23 отражаются в ловушку 21, где более тяжелый металл, потеряв скорость оседает на дне, а уголь выносится снова в загрузочную течку 18. Из трубопровода 7 ТВС поступает в топливораздающее устройство 8, выполненное в металле, которое раздает уголь по конфоркам зоны обжига. В конце сушильного транспортера, в оголовке, врезан трубопровод отработанного сушильного агента 9, который соединен с зоной подготовки туннельной печи и через который отбирается основная масса испаренной из угля воды за счет разрежения в печи, создаваемого печным отсасывающим вентилятором.

Предлагаемая установка может быть реализована на различных печах и топочных устройствах. Использование предлагаемого ее обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества: повышение верхнего предела температуры ТВС до 100-150^оС за счет использования термостойкого оборудования; уменьшение потенциальных точек возможного пыления путем забора холодного воздуха из надбункерного пространства, создания аэродинамического замка в отверстии ввода вала в корпусе М-В, создание разрежения в сушильном транспортеpе; отбор основной массы воды из состава перерабатываемого угля в сушильном транспортере и подачу ее минуя высокотемпературную зону обжига в зону подготовки печи, используя при этом остаточное тепло на сушку кирпича-сырца; снижение уровня собственного шума М-В и повышение износоустойчивости рабочего колеса; забор горячих дымовых газов через свод из зоны закала, находящейся под давлением; использование в качестве пылегазоочистки конструкций самой системы и туннельной печи.