устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси

Формула изобретения

Устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси, содержащее смесительную камеру, патрубок для подвода сжатого газа, пористую газораспределительную перегородку и трубопровод, имеющий наклоненные от вертикали участки, снабженный рассредоточенно установленными в нем поперечными вставками, которые выполнены в виде решеток, отличающееся тем, что на наклоненных от вертикали участках трубопровода решетки вставок установлены наклонно к горизонту с возможностью осуществления скольжения псевдоожиженного сыпучего материала в центральную часть трубопровода и с возможностью препятствия движению материала по нижней стенке трубопровода, при этом угол наклона решеток составляет от 4 до 8° с возможностью регулирования этого наклона в пределах ± 2°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к пневмоподъемным устройствам с наклоненными от вертикали трубопроводами сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси.

Известно устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси, содержащее смесительную камеру, патрубок для подвода сжатого газа, пористую газораспределительную перегородку и трубопровод, имеющий наклоненные от вертикали участки, снабженный рассредоточенно установленными в нем поперечными вставками, которые выполнены в виде решеток (RU №2194661 С2, 20.12.2002).

Практика показала, что в вертикальных транспортных трубопроводах частицы материала, в пристенной их области, перемещаются с перекатыванием в обратном направлении и с увеличенной концентрацией в центральной части восходящего потока. Происходит своеобразное продольное перемешивание частиц материала. При незначительном нарушении оптимального режима начинается завал трубопровода. В наклоненных от вертикали трубопроводах со вставками транспортируемый материал, двигаясь в стесненных условиях, прижимается к пологой нижней стенке и скользит по ней. При этом силы трения движения материала увеличиваются по мере увеличения наклона трубопровода от вертикали, что отражается на увеличении энергозатрат и износе трубопровода. Происходит расслаивание частиц материала и воздушного потока с пузырями над ними. Возникают трудности в создании однородной структуры слоя материалогазовой смеси. Небольшое отклонение от вертикали приводит к резкому увеличению интенсивности возникновения пузырей газа, что нарушает режим движения материала сплошным потоком. Это приводит к снижению производительности и к уменьшению эффективности работы пневмотранспорта.

Задачей изобретения является уменьшение расхода энергозатрат на транспортировку в наклоненных от вертикали трубопроводах и увеличение надежности работы устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси, содержащем смесительную камеру, патрубок для подвода сжатого газа, пористую газораспределительную перегородку и трубопровод, имеющий наклоненные от вертикали участки, снабженный рассредоточенно установленными в нем поперечными вставками, которые выполнены в виде решеток, на наклоненных от вертикали участках трубопровода решетки вставок установлены наклонно к горизонту с возможностью осуществления скольжения псевдоожиженного сыпучего материала в центральную часть трубопровода и с возможностью препятствия движению материала по нижней стенке трубопровода, при этом угол наклона решеток выполнен от 4 до 8 градусов с возможностью регулирования этого наклона в пределах плюс-минус 2 градуса.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - вариант выполнения вставок; на фиг.3 - узел I на фиг.2; на фиг.4 - вид А на фиг.3.

Устройство (фиг.1) для пневматического транспортирования сыпучих материалов содержит смесительную камеру 1 с вертикальным транспортным трубопроводом 2. В нижней части смесительной камеры установлены патрубки 3 для подвода сжатого воздуха и пористая газораспределительная перегородка 4. В транспортном трубопроводе 2 рассредоточенно по его высоте вмонтированы поперечные вставки 5 в виде решеток или сеток. Для регулирования проходных сечений над решетками 5 установлены дополнительные решетки 6 с такими же отверстиями с возможностью поперечного перемещения их относительно друг друга. Подпитывающая часть 7 смесительной камеры 1 расположена над патрубком транспортного трубопровода 2. Вертикальный трубопровод 2 снабжен наклоненными под углом от вертикали участками 8. На наклоненных участках 8 трубопровода (фиг.2) рассредоточенно по высоте установлены поперечные вставки 9 в виде решеток. Решетки вставок выполнены с углом наклона к горизонту по типу аэрожелоба от 4 до 8 градусов и по направлению наклона трубопровода с возможностью регулирования этого наклона в пределах плюс - минус 2 градуса. Вставки 9 могут быть выполнены из двух частей (фиг.3). Одна часть вставки выполнена в виде решетки 10, установленной перпендикулярно основному потоку материалогазовой смеси. Вторая часть вставки выполнена в виде решетки 11, установленной под углом наклона (фиг.2 и 3) к горизонту по типу аэрожелоба от 4 до 8 градусов и по направлению наклона трубопровода. Линия перегиба 12 поперечных вставок (фиг.3 и 4) выполнена гибкой. Под воздействием крепежного элемента 13 решетки 9, 10 и 11 могут передвигаться поперек трубопровода. В результате этого решетки 9 и 11 могут изменять угол наклона в пределах плюс-минус 2 градусов в зависимости от транспортируемого материала. Принцип подбора отверстий 14 и 15 решеток 9, 10 и 11 аналогичен подбору отверстий решеток 5 и 6 вертикального трубопровода 2.

Сыпучий материал из подпитывающей части непрерывно поступает в смесительную камеру 1. Сжатый газ через пористую перегородку 4 подается под слой материала. После прохода через пористую перегородку 4 потоки газа, воздействуя на материал, аэрируют его до псевдоожиженного (кипящего) состояния. Под действием избыточного давления газа в смесительной камере 1 и постоянного подпора сыпучего материала, поступающего по подпитывающей части 7, псевдоожиженный материал с повышенной концентрацией подается в патрубок трубопровода 2. За счет перепада давления материал перемещается по трубопроводу в заторможенном состоянии путем создания дополнительных сопротивлений в виде поперечных вставок 9 с отверстиями, установленных рассредоточенно по высоте трубопровода с определенным шагом. Вес движущегося столба материала рассредоточивается. Часть весовой нагрузки от движущегося материала воспринимают поперечные вставки 9. В движущемся вверх псевдоожиженном слое материала образуются газовые пузыри. Они не успевают вырасти по высоте трубопровода, так как в процессе прохода через отверстия каждой дополнительной вставки дробятся и разрушаются. Над каждой вставкой создается вновь локальный (местный) псевдоожиженный слой материала. Материал в псевдоожиженном состоянии ведет себя как «псевдожидкость». После достижения верхних слоев псевдоожиженного материала выше расположенной вставки частицы материала последовательно перетекают через их отверстия под действием перепада давления, поднимаясь по трубопроводу. Выполнение решеток 9 и 11 под углом наклона (фиг.1 и 2) к горизонту и по направлению наклона трубопровода по типу аэрожелоба препятствует движению материала по нижней стенке трубопровода. Частицы материала скользят по наклонной плоскости решеток 9 и 11 как по аэрожелобу в центральную часть трубопровода, что уменьшает абразивный износ стенок трубопровода. Происходит выравнивание материалогазового потока по всему сечению трубопровода. Уменьшение наличия трения материала по трубе уменьшает энергозатраты на его перемещение. Высота подъема материала зависит от перепада давления, количества дополнительных вставок, встроенных в трубопровод, и количества и диаметра отверстий в этих вставках. При этом перепад давления рассчитывается не на весь столб материалогазовой смеси по высоте трубопровода, а на отдельные его части по высоте между вставками

Таким образом, наличие решеток, установленных под углом наклона к горизонту по типу аэрожелоба и по направлению наклона трубопровода, препятствует движению материала по нижней стенке трубопровода. Это уменьшает вероятность завала трубопровода в процессе его работы, что в свою очередь увеличивает надежность работы устройства. Каждая наклоненная решетка дробит и разрушает образующиеся пузыри в наклонном участке трубопровода, периодически выравнивает по поперечному сечению поток материала. Благодаря этому создается достаточно плотный, устойчивый аэрированный поток материала. Псевдоожиженный (кипящий) слой материала характеризуется на порядок большей плотностью двухфазного потока и почти на порядок меньшими скоростями газового потока, а значит, и меньшими расходами сжатого газа по сравнению с расходом в известных пневмоподъемниках. Уменьшение скоростей пылегазовых потоков неизбежно приводит к уменьшению расходов на пылегазоочистку. Подъем материала осуществляется с высокой концентрацией в газовой смеси и малыми скоростями, а значит, с малым расходом сжатого газа.