Опора розвантажувальної насадки та циклон, оснащений нею

Реферат: Винахід стосується опори розвантажувальної насадки для кріплення розвантажувальної насадки (4) у вхідній частині (2) циклона (1). Для цього застосовують кільце (5), яке оточує трубу (3) для відпрацьованих газів, що виходить з вхідної частини (2) циклона (1). Крізь отвори (5с) в кільці (5) болти (7) можуть бути пропущені у розвантажувальну насадку (4) або у опорний елемент (6), який може бути з'єднаний з нею. UA 102340 C2 (12) UA 102340 C2 UA 102340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується опори розвантажувальної насадки для фіксації розвантажувальної насадки у вхідній частині циклону, який має трубу для відпрацьованого газу, яка відходить від вхідної частини. Крім того, винахід стосується циклону з такою опорою розвантажувальної насадки. Циклони є відцентровими сепараторами, якими, наприклад, забезпечують низхідний потік в реакторах з псевдозрідженим шаром для збагачення сухої речовини, такої як руди, відокремленням сухої речовини з потоку відпрацьованого газу. Відпрацьовані гази таких реакторів певною мірою мають температури більше, ніж 1000 °C. Тому, крім абразивного навантаження, спричиненого сухою речовиною, яка знаходиться в потоці відпрацьованого газу, циклони і їх частини піддаються дії високотемпературних навантажень. Розвантажувальна насадка є трубою, наприклад, з високо жаростійкої сталі, яка взагалі простягнена по центру зверху у вхідний циліндр (вхідну частину) циклона і крізь яку відпрацьований газ, звільнений від сухої речовини, вводиться від конічної зони циклона, яка розташована нижче вхідного циліндра, у трубу для відпрацьованих газів В циклонах, які знаходяться вниз по течії від реакторів з псевдозрідженим шаром і слугують для збагачення сухої речовини, розвантажувальна насадка може мати довжину у декілька метрів і вагу у декілька сотень кілограмів. Так як додатково до вагового навантаження на розвантажувальну насадку також діє високе динамічне навантаження від вихідного газового потоку, то до опори розвантажувальної насадки, тобто до засобу кріплення розвантажувальної насадки, пред'являють високі вимоги. Давно відоме для цієї мети використання держаків, змонтованих на зовнішній обичайці з листового металу, яка слугує для захисту вогнетривкої внутрішньої футеровки циклона, і підвіску розвантажувальної насадки на ці держаки. Так як мають місце високі навантаження, то під час тривалої роботи може відбуватися пошкодження опори розвантажувальної насадки і її потрібно замінювати, за необхідності. Тому у відомих опорах розвантажувальної насадки потрібно, щоб кожний тримач був вилучений з гнізда у вогнетривкому бетоні футеровки циклону і був замінений новими тримачами. Це складає значні труднощі, наприклад, тому що потрібно здійснювати зведення будівельних мостків в циклоні, щоб було можливо працювати на стелі циклона. Тому завданням винаходу є створення покращеної опори розвантажувальної насадки, зазначеної вище, яку можливо контролювати при роботі і замінювати з меншими труднощами і яка має підвищену довговічність. За винаходом, це завдання по суті вирішується тим, що опора розвантажувальної насадки має гільзоподібний опорний елемент, з'єднаний з розвантажувальною насадкою з, щонайменше, одним боковим монтажним отвором, кільце, яке оточує опорний елемент і, щонайменше, один болт, який простягнений крізь боковий отвір кільця і монтажний отвір опорного елемента для з'єднання кільця з опорним елементом, причому, опорний елемент може бути розміщений всередині труби для відпрацьованих газів. Щонайменше один болт може простягатися по суті радіально крізь отвір кільця у простір, обмежений кільцем, причому, частина болта, розміщена радіально всередині кільця, простягається у монтажний отвір опорного елемента, розташованого радіально всередині кільця. В принципі, кільце може складатися з окремих компонентів, які можуть бути розміщені на циклоні так, щоб оточувати трубу для відпрацьованих газів, тобто труба для відпрацьованих газів розміщена між кільцем і опорним елементом. Якщо труба для відпрацьованих газів вже складена з прийнятного, зокрема, металевого матеріалу і/або має відповідну обичайку в зоні циклона, то окреме кільце можна не ставити, бо може бути суцільна частина труби для відпрацьованих газів, в яку болт пропускають крізь, щонайменше, один отвір в обичайці з листового металу труби для газу. Суттєвий аспект винаходу полягає в тому, що опора розвантажувальної насадки більше повністю не закріплена всередині циклона, а більша частина встановлена назовні циклона. Таким чином, суттєві частини опори розвантажувальної насадки більше не піддаються безпосередньо механічним і термічним навантаженням в циклоні. Крім того, покращена можливість заміни опори розвантажувальної насадки, так як вона є доступною ззовні циклона, і заміна опори розвантажувальної насадки більше не повинна відбуватися всередині циклона. Основний принцип роботи опори розвантажувальної насадки за винаходом полягає в тому, що, переважно, декілька болтів простягнені ззовні крізь кільце, яке може бути частиною труби для відпрацьованих газів, в розвантажувальну насадку або її опорний елемент і таким чином підвішують розвантажувальну насадку в трубі для відпрацьованих газів. Це забезпечує просту і надійну конструкцію опори розвантажувальної насадки, яка може бути виготовлена при низькій вартості і може бути легко змонтована і демонтована з хорошим доступом. Іншою перевагою 1 UA 102340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 опори розвантажувальної насадки за винаходом є те, що така підвіска розвантажувальної насадки забезпечує значне зменшення дії моментів сил, так як окрім сили ваги ніякі додаткові навантаження не діють на базове тіло розвантажувальної насадки під час роботи циклона. Зрозуміло, що опорний елемент за винаходом є гільзоподібним елементом, який може бути з'єднаний з розвантажувальною насадкою як окремий елемент або сформований цілісним з нею. В останньому випадку, наприклад, верхній кінець розвантажувальної насадки формує опорний елемент, в якому є, щонайменше, один монтажний отвір. Монтажний елемент може мати більшу товщину стінки порівняно з залишеною розвантажувальною насадкою, щоб компенсувати місцеве послаблення, щонайменше, одним монтажним отвором в опорному елементі і гарантувати надійну підвіску розвантажувальної насадки за допомогою, щонайменше, одного болта. При відповідних розмірах один болт може бути в принципі достатнім для фіксації розвантажувальної насадки, але для стабільного спирання переважним є застосування трьох болтів. Кількість болтів також в основному залежить від діаметра розвантажувальної насадки, і тому від її ваги, але також залежить від максимальної допустимої робочої температури і відносної міцності матеріалу. Для підвіски розвантажувальної насадки з значним зменшенням дії моментів сили, переважним зокрема є те, щоб болти були рівномірно розподілені по окружності кільця або опорного елемента. Це може бути, наприклад, шість або вісім болтів. Згідно першого втілення винаходу, щонайменше, один болт жорстко з'єднаний з кришкою на своєму боці, яка розміщена радіально назовні кільця, причому кришка, в свою чергу, з'єднана з кільцем з можливістю роз'єднання. Роз'ємність кришки і кільця дозволяє швидко замінити болт. Кришка слугує для передачі сил і моментів сил, які діють на болт, на кільце і/або на трубу для відпрацьованих газів. Для жорсткого з'єднання кришки з залишеним болтом вони можуть бути, наприклад, зварені. Якщо кільце жорстко з'єднують з трубкою, яка, щонайменше, виступає назовні від отвору і яка з'єднана з можливістю роз'єднання з болтом, то болт може бути легко прикріплений до кільця і мати легкий доступ з зовні. Додатково, така конструкція забезпечує безударну передачу сили між болтом і кільцем. Трубка може бути приварена до кільця. Згідно особливо переважного втілення, трубка на своєму кінці, який виступає від кільця, має фланець, який з'єднаний з можливістю роз'єднання з кришкою болта. Для скріплення з можливістю розкріплення фланець трубки може, наприклад, бути згвинчений з кришкою болта. При монтажі болт міцно з'єднують з кільцем або циклоном і його трубою для відпрацьованих газів на їх зовнішньому боці, а для закріплення розвантажувальної насадки внутрішній, вільній кінець болта пропускають у монтажний отвір її. Це дозволяє безперешкодне теплове розширення як болта, так і розвантажувальної насадки. Згідно додаткового втілення забезпечений, щонайменше частково, в радіальному напрямку болта проміжок між болтом і трубкою, яка оточує болт. Таким чином, болт не всією поверхнею лежить на внутрішній частині трубки, так що поглинання сили або моменту сили не відбувається болтом і трубкою, які телескопічно лежать один всередині другої. Така конструкція опори розвантажувальної насадки забезпечена для болта, який має, наприклад, приблизно прямокутний поперечний переріз. Болт може забезпечити достатньо велику опорну поверхню для розвантажувальної насадки, а також може бути виготовлений дуже надійним і простим способом шляхом зварювання двох U-подібних секцій одна з одною. Але, трубка може бути, наприклад, циліндричною. Це дозволяє забезпечити між болтом і трубкою ізоляційний матеріал, який мінімізує термічне навантаження трубки і кільця. Альтернативно (або додатково), внутрішня частина болта також може бути заповнена ізоляційним матеріалом. Переважно, внутрішню частину болта заповнюють ізоляційним бетоном, причому, радіально внутрішній бік болта додатково може мати захист від поступового (ерозійного) руйнування. Наприклад, простір між трубкою і болтом може бути заповнений мінеральною ватою. Для підвищення міцності опори розвантажувальної насадки за винаходом, вона може мати засіб охолодження. Наприклад, засіб охолодження може бути розміщений всередині болта і тому останній може бути виготовлений з матеріалу, який є стійким до менш високої температури, а отже є і менш дорогим. Інші компоненти опори розвантажувальної насадки також можуть бути забезпечені засобом охолодження. Так як більша частина елементів опори розвантажувальної насадки не розміщена всередині циклона, то таке охолодження, в кращому випадку, має невеликий вплив на додаткове використання енергії гарячих газів, які виходять через трубу для відпрацьованих газів. Для моніторингу опори розвантажувальної насадки, переважно, болт і/або інші елементи опори розвантажувальної насадки мають датчик. Наприклад, термопари можуть бути на болті 2 UA 102340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 для контролю температури матеріалу при роботі. Крім того, можуть бути встановлені, наприклад, тензодатчики, щоб визначати сили, які діють на опору. Виміряні величини також виявляють можливість пошкодження додаткових елементів циклона на ранній стадії. Додатково, тензодатчики можуть бути використані для визначення допустимих відхилень і контролю помилок при збірці і коректування її навіть перед початком роботи. Крім того, винахід стосується циклона з такою опорою розвантажувальної насадки. Зокрема, циклон застосовують як відцентровий сепаратор реактора з псевдозрідженим шаром, наприклад, для термообробки руд. Наприклад, циклона, який має циліндричну вхідну частину, з якою тангенціально сполучений вхідний патрубок і від якої відходить труба для відпрацьованих газів. Розвантажувальна насадка входить у вхідну частину, яка сполучена з трубою для відпрацьованих газів. Прикріплення розвантажувальної насадки у вхідній частині циклону здійснюють шляхом закріплення кільця, яке охоплює трубу для відпрацьованих газів циклона ззовні на вхідній частині або воно є частиною труби для відпрацьованих газів. Щонайменше, один болт простягнений крізь отвір кільця або крізь стінку труби для відпрацьованих газів у монтажний отвір опорного елемента розвантажувальної насадки, який розміщений всередині кільця і всередині труби для відпрацьованих газів. Винахід буде пояснено більш детально з посиланнями на креслення і поясненнями втілення. Всі ознаки, описані і/або ілюстровані, по суті формують об'єкт винаходу незалежно від включення їх до формули винаходу або були тільки посилання на них. На схематичних кресленнях показано: Фіг. 1 - перспективний вигляд в перерізі сегменту циклону з опорою розвантажувальної насадки за винаходом, Фіг. 2 - переріз труби для відпрацьованих газів циклона на фіг. 1 з розвантажувальною насадкою і опорою розвантажувальної насадки, Фіг. 3 - перспективний вигляд болта опори розвантажувальної насадки, показаної на фіг. 1 і фіг. 2, Фіг. 4 - перспективний вигляд розвантажувальної насадки, показаної на фіг. 1 і фіг. 2, Фіг. 5 - переріз болта опори розвантажувальної насадки у відповідності з додатковим втіленням. На фіг. 1 показана верхня частина циклона 1 з приблизно циліндричною вхідною частиною 2, з якою сполучений вхідний патрубок (не показаний) для гарячих відпрацьованих газів, завантажених сухою речовиною. Як показано на фігурі, від вхідної частини 2 циклона 1 до верху, приблизно по центру, відходить труба 3 для відпрацьованих газів, з якою сполучається розвантажувальна насадка 4, нижній кінець якої простягається у вхідну частину 2 циклона 1. Циклон 1 і труба 3 для відпрацьованих газів футеровані вогнетривким матеріалом, а розвантажувальна насадка виготовлена з металу, який може витримувати температури до 1100° С. Труба 3 для відпрацьованих газів сформована зовнішньою обичайкою 5 з листового металу і внутрішньою футеровкою, де зовнішня обичайка 5 з листового металу також слугує для прикріплення розвантажувальної насадки 4. Альтернативно, труба 3 для відпрацьованих газів може бути оточенаокремим кільцем з зовні. Тому, термін "кільце" і " зовнішня обичайка з листового металу" використовують нижче з однаковим номером 5, який визначає кільце, яке можливо з'єднане з трубопроводом для відпрацьованих газів, або зону зовнішньої обичайки труби для відпрацьованих газів. В проілюстрованому втіленні зовнішня обичайка 5 з листового металу з'єднана з верхнім дахом 5а циклона 1. Якщо необхідно, може бути додатково забезпечене фланцеподібне дно, яке лежить на верхній поверхні циклона 1. Крім того, для підсилення між кільцем зовнішньої обичайки 5 з листового металу і дном даху 5а циклона є ребра 5b. В кільці зовнішньої обичайки 5 з листового металу є декілька радіальних отворів 5с, які рівномірно розподілені по окружності. Таким самим шляхом наскрізні отвори також виконані у керамічній футеровці труби 3 для відпрацьованих газів, які щонайменше по суті співпадають з отворами 5с кільця 5. Дах циклона також може бути спроектований як випуклий кінець без ребер або як конус. На своєму верхньому кінці (див. фіг.) розвантажувальна насадка 4 з'єднана з опорним елементом 6, який являє втулку, розташовану у трубі 3 для відпрацьованих газів. Як можна бачити з фіг. 2, опорний елемент 6 має стінку більшої товщини, ніж розвантажувальна насадка 4. На відміну від показаного на фіг. 1 і фіг. 2, опорний елемент 6 також може бути цілісною частиною розвантажувальної насадки 4. Як можна також бачити на фіг. 4, в опорному елементі 6 виконано декілька монтажних отворів 6а, які по суті співпадають з отворами 5с і наскрізними отворами в трубі 3 для відпрацьованих газів. 3 UA 102340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В ілюстрованому втіленні, кожний болт 7 (див. фіг. 2 і 3) простягнений крізь кожний з отворів 5с, від зовнішнього боку отвору 5с, крізь наскрізний отвір у трубі 3 для відпрацьованих газів у монтажний отвір 6а розвантажувальної насадки 4 або опорного елемента 6. В ілюстрованому втіленні, болт 7 має приблизно квадратний поперечний переріз і сформований шляхом зварювання разом двох U-подібних секцій 7а і 7b. Зовнішній бік болта 7 (див. фіг. 2) жорстко з'єднаний з кришкою 7с, наприклад, зварюванням. Внутрішня порожнина болта 7 заповнена ізоляційним матеріалом, наприклад, ізоляційним бетоном 8а. Додатково (див. внутрішній бік на фіг. 2) є захисний шар 8b проти поступового руйнування (ерозії). В ілюстрованому втіленні, болт 7 також частково оточений ізоляційним матеріалом, наприклад мінеральною ватою 8с. Крім того є ізоляційний шар 8d (див. фіг.2), наприклад, вогнетривка внутрішня футеровка, зсередини труби 3 для відпрацьованих газів. Отвір 5с кільця або зовнішньої обичайки 5 з листового металу з'єднаний з циліндричною трубкою 9, яка простягнена від зовнішньої обичайки 5 з листового металу (див. фіг. 2) наліво, а направо - у наскрізний отвір труби 3 для відпрацьованих газів. Трубка 9 жорстко з'єднана з кільцем або зовнішньою обичайкою 5 з листового металу, наприклад, зварюванням. Зліва (зовнішній бік на фіг. 2) трубка 9 жорстко з'єднана з фланцем 9а, який з'єднаний з можливістю роз'єднання з кришкою 7с болта 7 декількома гвинтами 10. Внаслідок такої конструкції, сила ваги розвантажувальної насадки 4 передається на обичайку 5 з листового металу або можливо на окреме кільце через болт 7, його кришку 7с і фланець 9а, а також трубку 9. Внаслідок чого поглинання сили здійснюється у холодній частині опори. Теплові подовження, які відбуваються при роботі, безпосередньо компенсуються у гарячій частині, де вони створюються. Додатково, болт 7 може рухатися відносно розвантажувальної насадки 4, оскільки болт 7 вставлений крізь монтажний отвір 6а опорного елемента 6. Замкових пристроїв для попередження розвантажувальної насадки від висковзання з тримачів не потрібно, завдяки малому зазору між розвантажувальною насадкою і внутрішньою частиною труби для газів. Опора розвантажувальної насадки, яка показана на фігурах, характеризується не тільки високою міцністю і простою, не дорогою конструкцією, але, зокрема, і швидкістю заміни болтів 7. Останні є легко доступними ззовні циклона 1, а для заміни болта 7 необхідно тільки вивільнити гвинтове з'єднання 10 і витягнути болт з трубки 9. Таким чином, ця опора розвантажувальної насадки підвищує робочу готовність у порівнянні з відомими затискними пристроями розвантажувальних насадок, так як мінімізується не тільки пошкодження опори розвантажувальної насадки за рахунок компонентів, які розміщені по суті назовні труби 3 для відпрацьованих газів, але і зменшується кількість часу і зусиль збирання, які потрібні для заміни затискного пристрою розвантажувальноїнасадки 4. Наведена опора розвантажувальної насадки є прийнятною не тільки для нових циклонів, які щойно виготовляють, але також може бути застосована при модифікації вже існуючого устаткування. Болт, див. фіг. 5, по суті сформований відповідно до втілення, наведеного на фіг. 1-4. Додатково, болт 7' має тензодатчик 11, який може бути використаний для контролю опори розвантажувальної насадки, а також під час збирання для вирівнювання розвантажувальної насадки. Трубка, з'єднана з тензодатчиком 11, може бути направлена крізь фланець 9а. У втіленні на фіг. 5 крім того є трубка 12, крізь яку може бути направлений зонд виміру тепла. В принципі, всі або тільки окремі болти можуть бути обладнані щонайменше одним датчиком, наприклад, тензодатчиком 11, зондом виміру тепла або подібними пристроями. В середині болта 7', наприклад, можуть бути встановлені V-подібні анкери 13 для закріплення ізоляційного бетону 8а і/або захисного шару 8b проти поступового (ерозійного) руйнування в болту. Список номерів посилань 1 циклон 2 вхідна частина 3 труба для відпрацьованих газів 4 розвантажувальна насадка 5 кільце/обичайка з листового матеріалу труби для відпрацьованих газів 5а дно кільця / дах циклону 5b ребро 5с отвір в кільці або в обичайці з листового металу 6 опорний елемент 6а монтажний отвір 7, 7' болт 7а, 7b U-подібна секція 7с кришка 8а ізоляційний бетон 8b захисний шар проти поступового руйнування 4 UA 102340 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 8с мінеральна вата 8d вогнетривка футеровка 9 трубка 9а фланець 10 гвинтове з'єднання 11 тензодатчик 12 трубка 13 анкери ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Опора розвантажувальної насадки для кріплення розвантажувальної насадки (4) у вхідній частині (2) циклона (1), яка має трубу (3) для відпрацьованих газів, що виходить з вхідної частини (2) і що має гільзоподібний опорний елемент (6), пов'язаний з розвантажувальною насадкою (4), який може бути розміщений всередині труби (3) для відпрацьованих газів і має щонайменше один боковий монтажний отвір (6а), кільце (5), яке оточує опорний елемент (6) і яке може бути розміщене на циклоні (1) так, що оточує трубу (3) для відпрацьованих газів, або є суцільним з нею, і щонайменше один болт (7, 7'), який простягнений крізь боковий отвір (5с) кільця (5) і монтажний отвір (6а) опорного елемента (6) для з'єднання кільця (5) з опорним елементом (6), яка відрізняється тим, що болт (7, 7') і монтажний отвір (6а) опорного елемента (6) кожний має приблизно прямокутний поперечний переріз. 2. Опора за п. 1, яка відрізняється тим, що на її боці, розташованому радіально назовні кільця (5) або труби (3) для відпрацьованих газів щонайменше один болт (7, 7') жорстко з'єднаний з кришкою (7с), яка з'єднана з кільцем (5) з можливістю роз'єднання. 3. Опора за одним з пунктів 1 або 2, яка відрізняється тим, що кільце (5) і/або обичайка з листового металу труби (3) для відпрацьованих газів є жорстко з'єднаним з трубкою (9), яка щонайменше простягнена назовні від отвору (5с) кільця (5) або труби (3) для відпрацьованих газів і яка з'єднана з болтом (7, 7') з можливістю роз'єднання. 4. Опора за одним з пунктів 2 або 3, яка відрізняється тим, що на своєму кінці, який виступає від кільця (5) або обичайки з листового металу, трубка (9) має фланець (9а), який з'єднаний з кришкою (7с) болта (7, 7') з можливістю роз'єднання. 5. Опора за будь-яким з пунктів 3 або 4, яка відрізняється тим, що в радіальному напрямку болта (7, 7') між ним і трубкою (9), яка оточує болт (7, 7'), виконано щонайменше частково проміжок. 6. Опора за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що болт (7, 7') заповнений ізоляційним матеріалом (8а, 8b) і/або оточений ізоляційним матеріалом (8с). 7. Опора за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється засобом охолодження, який пов'язаний з щонайменше одним болтом (7, 7'). 8. Опора за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що щонайменше один болт (7, 7') має температурний датчик і/або тензодатчик (12, 11). 9. Циклон, зокрема відцентровий сепаратор реактора з псевдозрідженим шаром, з вхідною частиною (2), в яку тангенціально входить вхідний патрубок і від якої відходить труба (3) для відпрацьованих газів, з якою сполучена розвантажувальна насадка (4), що введена у вхідну частину (2), який відрізняється тим, що розвантажувальна насадка зафіксована у вхідній частині (2) за допомогою опори розвантажувальної насадки за будь-яким з попередніх пунктів, причому назовні вхідної частини (2) розташоване кільце (5), яке оточує трубу (3) для відпрацьованих газів або приєднане до неї як обичайка з листового матеріалу, а щонайменше один болт (7, 7') пропущений крізь отвір (5с) кільця (5) або обичайку з листового матеріалу і крізьтрубу (3) для відпрацьованих газів у монтажний отвір (6а) опорного елемента (6) розвантажувальної насадки (4), розташований радіально всередині кільця (5) або обичайки з листового матеріалу і всередині труби (3) для відпрацьованих газів. 5 UA 102340 C2 6 UA 102340 C2 7 UA 102340 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8