Установка для розподілу дрібнодисперсних матеріалів

Пропозиція належить до установок для розподілу дрібнодисперсних матеріалів на вузькі фракції за гранулометричним складом. Установка може бути використана на підприємствах промисловості будівельних матеріалів, зокрема, які виробляють сухі будівельні суміші, а також перероблюючих природні цеоліти, які застосовуються в якості наповнювача для кормової добавки в тваринництві, як добриво в сільському господарстві і для очистки води в комунальному господарстві. Відома установка для сушки і розподілу дисперсних матеріалів у киплячому шарі (А.С. СССР №586381, М.кл.2 F26В17/10, 1978г.), яка містить сушильну камеру з газорозподільчою решіткою та вертикальними перегородками, які створюють секції сушильної камери, вентилятор для підведення псевдозріджуючого агенту і калорифер для його підігріву, газопідводячі короби, розміщені в підрешіточному просторі секцій, і газовідводячі вікна, завантажувальні та розвантажувальні пристрої. Перша секція підключена до завантажувального пристрою, а газорозподільчі решітки мають площину прохідного перерізу, яка збільшується з віддаленням від секції, підключеної до завантажувального пристрою. Газопідводячими коробами з регулюючими витрати псевдозріджуючого агенту заслонками, газовідвідними вікнами та розвантажувальними пристроями обладнана кожна секція. У відомій установці немає можливості досягти необхідної якості розподілу вихідного дрібнодисперсного матеріалу на фракції необхідної граничної крупності, оскільки процес розподілу полідисперсного матеріалу в кожній секції проходить при швидкостях ширяння частинок граничної крупності для кожної із одержуваних фракцій, внаслідок чого спостерігається винесення частинок, розмір яких перевищує розмір граничної крупності, в цільову фракцію. Крім того, використання швидкості ширяння частинок граничної крупності для проведення процесу розподілу викликає збільшення витрат псевдозріджуючого агенту і, як наслідок, збільшення енерговитрат. Найбільш близькою до запропонованої пропозиції за своєю технічною суттю та одержуваним результатом є установка для розподілу дрібнодисперсного матеріалу (А.С. СССР №1747198, М.кл.5 В07В4/08; F26В17/10, 1992г.), яка містить прямокутну камеру розподілу, обмежену боковими і торцевими стінками, склепінням і подом, із завантажувальним пристроєм і газорозподільною решіткою, площина прохідного перерізу якої збільшується з віддаленням від завантажувального пристрою. Вздовж камери розподілу розміщені повздовжні перегородки у вигляді нахилених прямокутних пластин, встановлених із зазором відносно склепіння і відносно одна однієї з утворенням секцій. Повздовжні перегородки кожної секції нижніми кромками прикріплені до протилежних бокових стійок камери розподілу в місці їх з'єднання із газорозподільчою решіткою і розміщені з нахилом до повздовжньої осі камери розподілу. Відношення відстані між верхніми кромками повздовжніх перегородок кожної секції до ширини її в нижній частині ступінчато зменшується від завантажувального торця в кожній наступній секції. Між торцевими кромками повздовжніх перегородок суміжних секцій виконані ребра у вигляді прямокутного трикутника з гіпотенузою, з'єднаною з торцевою кромкою повздовжньої перегородки наступної секції. Торцеві кромки повздовжніх перегородок крайніх секцій з'єднані з торцевими стінками камери розподілу. Над протилежно розміщеними в кожній секції парами ребер розміщені вертикальні поперечні перегородки, які виконані у вигляді прямокутних пластин, приєднані до бокових стінок камери розподілу і встановлені із зазором відносно склепіння. Кожна секція камери розподілу обладнана розвантажувальним пристроєм, розміщеним вздовж бокових стінок з обох сторін кожної секції, а остання - ще й розвантажувальним пристроєм для самої крупної фракції. Під газорозподільчою решіткою встановлено патрубок для підведення псевдозріджуючого агенту, з’єднаний з повітродувним пристроєм і обладнаний регулюючою витрати агенту заслінкою. Відома конструкція установки не дозволяє досягти високої якості розподілу дрібнодисперсного матеріалу на задану кількість вузьких фракцій за гранулометричним складом, тому що в процесі роботи установки в одержувані вузькі фракції виносяться частинки матеріалу не тільки потрібного гранулометричного складу, але й вихідні за діапазон граничних розмірів, оскільки немає перешкод для їх надходження у розвантажувальні фракції. При цьому кількість розвантажувальних пристроїв і їх розміщення в кожній секції ускладнюють конструкцію і умови експлуатації установки. В основу пропозиції поставлене завдання удосконалення конструкції установки для розподілу дрібнодисперсних матеріалів, в якій, в результаті розміщення допоміжних перегородок в кожній секції камери розподілу, а також зменшення кількості розвантажувальних пристроїв для кожної окремої фракції та їх розміщення забезпечується більш повне відділення в кожній секції заданої фракції і спрощення конструкції установки, і за рахунок цього зростає якість розподілу дрібнодисперсних матеріалів на задану кількість вузьких фракцій за граничним розміром частинок матеріалу і поліпшуються умови експлуатації установки. Поставлене завдання вирішено тим, що в установці для розподілу дрібнодисперсних матеріалів, яка містить камеру розподілу з подом і склепінням, торцевими і боковими стінками, завантажувальний пристрій, розміщений на торцевій стінці камери розподілу, газорозподільчу решітку, виконану з площиною прохідного перерізу, яка зростає з віддаленням від завантажувального пристрою, повздовжні нахилені перегородки у вигляді прямокутних пластин, встановлених попарно із зазором відносно склепіння і одна однієї і утворюючих з допомогою поперечних вертикальних перегородок секції, відношення ширини верхньої і нижньої підвалин яких виконані ступінчато зменшуючимися при віддаленні від завантажувального пристрою, збірники відділяємих фракцій з розвантажувальними пристроями для кожної секції, а також патрубок для підведення псевдозріджуючого агенту, розміщений на горновій стінці камери розподілу під газорозподільною решіткою, та патрубок для відведення відпрацьованого псевдозріджуючого агенту разом з винесеною з камери розподілу найдрібнішою фракцією, розміщений в склепінні камери розподілу, згідно пропозиції, камера розподілу обладнана допоміжними повздовжніми вертикальними перегородками, з'єднаними з повздовжніми нахиленими перегородками, які розміщені на газорозподільчій решітці вздовж повздовжньої осі камери розподілу і нахилені на однакові кути з боковими стінками назустріч одна одній, причому довжина допоміжних повздовжніх вертикальних перегородок дорівнює довжині повздовжніх нахилених перегородок, а висота їх не перевищує ширини верхньої підвалини секції. Додатковими відмінностями є те, що: - у верхній частині кожної секції розміщені додаткові поперечні вертикальні перегородки у вигляді рівносторонніх трапецій, прикріплених до поперечних вертикальних перегородок своєю верхньою основою, ширина якої дорівнює ширині верхньої підвалини секції, а висота додаткової поперечної вертикальної перегородки дорівнює 0,2-0,5 висоти повздовжніх нахилених перегородок, причому кут між нижньою основою і ребром рівносторонньої трапеції дорівнює куту нахилу повздовжньої нахиленої перегородки; - висота повздовжньої нахиленої перегородки однакова у всіх секціях і дорівнює 0,5-1,0 ширини нижньої підвалини секції; - збірники відділяємих фракцій створені кожною парою повздовжніх нахилених перегородок і розподільчими стінками у вигляді рівносторонніх трапецій з більшою основою вгорі, з'єднаних з поперечними вертикальними перегородками, і обладнаними розвантажувальними пристроями; - висота розподільчих стінок дорівнює висоті повздовжніх нахилених перегородок, а ширина верхньої основи їх - відстані між повздовжніми нахиленими перегородками, причому кут між більшою основою і ребром розподільчих стінок дорівнює куту нахилу повздовжньої нахиленої перегородки; - камера розподілу обладнана розміщеними на її торцях завантажувальною, з'єднаною із завантажувальним пристроєм, і розвантажувальною, з'єднаною із розвантажувальним для самої крупної фракції пристроєм, камерами. З допомогою запропонованої установки проводять розподіл дрібнодисперсного матеріалу на задану кількість вузьких фракцій, причому із завантажувальної камери одержують найдрібнішу фракцію, а із розвантажувальної - найкрупнішу для матеріалу даного гранулометричного складу. Для одержання заданої кількості проміжних фракцій між найдрібнішою і найкрупнішою створюють відповідну кількість секцій зі звуженою вгору робочою камерою псевдозріджуючого шару. Наявність допоміжних перегородок в секціях створюють сепараційні зони над ними, які обмежують перехід частинок матеріалу, розміри яких виходять за діапазон розмірів відділяємих фракцій, з попередньої секції в наступну. Це сприяє збільшенню вмісту цільової фракції в розвантажувальному продукті. Використання звуженої вгору робочої камери псевдозрідженого шару сприяє зменшенню витрат псевдозріджуючого агенту для створення швидкості ширяння частинок відділяємих в кожній секції фракцій, за рахунок зменшення поперечного перерізу верхньої підвалини кожної із секцій. Внаслідок цього зменшуються енерговитрати на одержання псевдозріджуючого агенту. Автори експериментально при псевдозрідженні оброблюваного матеріалу атмосферним повітрям одержали розвантажувальні фракції з меншою вологістю в порівнянні з завантажуваним на розподіл матеріалом, що сприяє покращенню якості одержуваних продуктів. На фіг.1 показана запропонована установка, її повздовжній розріз; на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1; на фіг.3 розріз Б-Б на фіг.1. Установка містить прямокутну в плані камеру розподілу 1 з подом 2 і склепінням 3, торцевими 4 і боковими 5 стінками, верхні та нижні частини яких вертикальні, а середня нахилена; завантажувальну 6 і розвантажувальну 7 камери, які розміщені на протилежних торцях камери розподілу 1, газорозподільчу решітку 8, яка розділяє камеру розподілу 1 по вертикалі. Решітка 8 виконана з площиною прохідного перерізу, який збільшується з віддаленням від завантажувальної камери 6. В камері розподілу 1 розміщені повздовжні нахилені перегородки 9, які виконані у вигляді прямокутних пластин і встановлені попарно вздовж повздовжньої осі камери розподілу 1 із зазором відносно склепіння 3 і одна однієї. Над повздовжніми нахиленими перегородками 9 розміщені поперечні вертикальні перегородки 10 у вигляді прямокутних пластин, які з'єднані з верхньою вертикальною частиною бокових стінок 5 і встановлені із зазором відносно склепіння 3. Нижня частина бокових стінок 5 і повздовжні нахилені перегородки 9 створюють на газорозподільчій решітці 8 попарно розміщені по боках камери розподілу 1 секції 11. Між кожною парою секцій 11 вздовж повздовжньої осі камери розподілу 1 розміщені збірники 12 відділяємих фракцій. Повздовжні нахилені перегородки 9 мають висоту, яка дорівнює 0,5-1,0 ширини нижньої підвалини секції 11. В своїй верхній частині секції 11 обладнані додатковими вертикальними перегородками 13, які приєднані до повздовжніх нахилених перегородок 9 і довжина яких не перевищує ширини верхньої підвалини секції 11. У верхній частині попередня і наступна секції 11 розділені між собою додатковими поперечними вертикальними перегородками 14 у вигляді рівносторонніх трапецій, приєднаних своєю верхньою основою до поперечних вертикальних перегородок 10. Ширина верхньої основи додаткової поперечної перегородки 14 дорівнює ширині верхньої підвалини секції 11, а висота їх дорівнює 0,2-0,5 висоти повздовжніх нахилених перегородок 9. Кут при нижній основі додаткової поперечної вертикальної перегородки 14 дорівнює кутові нахилу повздовжніх нахилених перегородок 9 в кожній із секцій 11. Між повздовжніми нахиленими перегородками 9 суміжних збірників 12 відділяємих фракцій розміщені розподільчі стінки 15 у вигляді рівносторонніх трапецій з більшою основою зверху, з'єднаною з поперечною вертикальною перегородкою 10 і розміром, який дорівнює відстані між повздовжніми нахиленими перегородками 9. Висота розподільчих стінок 15 дорівнює висоті повздовжніх нахилених перегородок 9, а кут при верхній основі рівносторонньої трапеції 15 дорівнює куту нахилу повздовжніх нахилених перегородок 9. Камера розподілу 1 обладнана завантажувальним пристроєм 16, розміщеним на торцевій стінні 4 і з'єднаним із завантажувальною камерою 6. Кожний збірник 12 відділяємих фракцій обладнаний розвантажувальним пристроєм 17, а для розвантаження найкрупнішої фракції на торцевій стінці 4, протилежній завантажувальній камері 6, розміщений розвантажувальний пристрій 18, з'єднаний з розвантажувальною камерою 7. З боку завантажувальної камери 6 на торцевій стінці 4 розміщений патрубок 19 для підведення псевдозріджуючого агенту під газорозподільну решітку 8, а в склепінні 3 розміщений патрубок 20 для відведення відпрацьованого псевдозріджуючого агенту разом з найдрібнішою фракцією оброблюваного матеріалу в пилоочисний пристрій. Установка працює таким чином. Завантажувальним пристроєм 16 для розподілу дрібнодисперсного матеріалу на більш вузькі фракції його подають в завантажувальну камеру 6 камери розподілу 1. Патрубком 19 під газорозподільчу решітку 8 подають псевдозріджуючий агент для створення на рівні газорозподільчої решітки 8 швидкості псевдозрідження, яка складає 1,1-1,2 початкової швидкості псевдозрідження середнього розміру частинок найкрупнішої фракції вихідного матеріалу. Таким чином, поступаючим через патрубок 19 псевдозріджуючим агентом в секціях 11 камери розподілу 1, а також у завантажувальній 6 і розвантажувальній 7 камерах створюють псевдозріджений шар. Частинки матеріалу, швидкість ширяння яких менша за швидкість псевдозрідження в завантажувальній камері 6, виносяться з неї разом з відпрацьованим псевдозріджуючим агентом. Частинки матеріалу, швидкість ширяння яких перевищує швидкість псевдозрідження в завантажувальній камері 6, поступають в першу пару секцій 11 з повздовжніми нахиленими перегородками 9 і нахиленою частиною бокової стінки 5 камер розподілу 1. В результаті плавного зменшення по вертикалі верхньої підвалини секції 11 і поступового збільшення швидкості псевдозрідження по висоті псевдозріджуючого шару, в цій секції 11 відділяють частинки, для яких швидкість псевдозрідження у верхній підвалині, утвореній повздовжніми нахиленими перегородками 9 і боковими стінками 5, дорівнює або більша швидкості ширяння таких частинок. Винесені частинки накопичують в збірниках 12 і розвантажують пристроями 17. Іншу частину матеріалу подають в наступну пару секцій 11, в якій верхня підвалина в 1,15-1,25 разів менша, ніж в попередній. Внаслідок цього швидкість псевдозрідження в ній дорівнює або більша швидкості ширяння частинок граничної крупності відділяємої фракції в цій секції 11. Аналогічно процес розподілу здійснюють і в наступних секціях 11, в яких відношення ширини верхньої і нижньої підвалин у разі наявності повздовжніх нахилених перегородок 9 і відповідно назустріч їм нахилених бокових стінок 5 камери розподілу 1 зменшують в діапазоні від 0,9 до 0,3 при зменшенні відношення ширини верхньої підвалини наступної секції 11 відносно попередньої в 1,15-1,25 разів. Із останньої пари секцій 11 найкрупніша фракція розподіляємого матеріалу поступає в розвантажувальну камеру 7, із якої розвантажується пристроєм 18. Для визначення працездатності установки для розподілу дрібнодисперсних матеріалів проведені експерименти, в яких дослідним матеріалом використовували природний цеоліт фракції 0-3,0мм вологістю 14%. Псевдозріджуючим агентом застосовували атмосферне повітря, яке підводили під газорозподільчу решітку камери розподілу установки. Швидкість псевдозрідження на рівні газорозподільчої решітки, яка дорівнювала 1,1-1,2 швидкості початку псевдозрідження частинок розміром 2,0-3,0мм ( в даному випадку 0,76м/с), забезпечували витратами псевдозріджуючого агенту. Внаслідок інтенсивного перемішування матеріалу псевдозрідженого шару здійснюється відділення дрібних частинок цеоліту від більш крупних і їх винесення в збірники відділяємих фракцій, тобто найдрібніша фракція виноситься відпрацьованим псевдозріджуючим агентом і осідає в пилоочисних спорудах. Крім того, як показали експерименти, при розподілі дрібнодисперсного природного цеоліту в звуженому вгору псевдозрідженому шарі відбувається зниження вологості вихідною матеріалу, що підтверджують приведені в табл.1 дані. Таблиця 1 Залежність вмісту вологи від крупності фракцій, одержаних розподілом природного цеоліту гранулометричного складу 0-3,0 мм з вологістю вихідного матеріалу 14% мас. Фракція, мм Вологість, % 0-0,315 13,3 0,16-0,63 12,1 0,315-1,0 11,5 1,0-3,0 11,2 Для перевірки працездатності установки в діапазоні конструктивних параметрів, характеризуючих висоту Н повздовжньої нахиленої перегородки 9 і висоту h додаткової поперечної вертикальної перегородки 14, проведені експерименти на лабораторній установці. Доцільність вибраного діапазону змінення висоти Н повздовжньої нахиленої перегородки 9 в діапазоні 0,5-1,0 ширини нижньої підвалини l секції 11 підтверджується даними, приведеними в табл. 2 (мінімальним показником якості розподілу є значення 80% цільової фракції в розвантажувальному продукті). Мінімальне значення Нmin висоти повздовжньої нахиленої перегородки 9 пояснюється тим, що при Нmin1,0 ширини нижньої підвалини l секції 11, що підтверджується досвідом експлуатації апаратів з псевдозрідженим шаром, виникає так зване поршнювання. При цьому різко погіршується перемішування матеріалу псевдозрідженого шару. Дрібні частинки утримуються в середовищі більш крупних і суміш їх поступає в наступну секцію 11, в якій швидкість псевдозрідження більша, ніж в попередній. Вірогідність відділення таких частинок в наступних секціях збільшується, що негативно впливає на якість відділення фракцій в різних секціях 11 камери розподілу 1 установки. Крім того, процес поршнювання матеріалу псевдозрідженого шару супроводжується викидами пакетівчастинок матеріалу, які мають в собі як дрібні, так і більш крупні частинки. Це явище також знижує вміст цільового продукту у відділяємих фракціях. Аналогічно виливає на якість розподілу і висота h додаткової поперечної вертикальної перегородки 14, розміщеної у верхній частині секції 11. В табл. 3 приведені експериментальні дані про вгинів h=f(H) yа середній вихід цільової фракції у розвантажувальному продукті. Таблиця 3. Зміна якості розподілу дрібнодисперсного природної о цеоліту в залежності від висоти h додаткової поперечної вертикальної перегородки Висота h=f(H) Вихід цільової фракції, % 0,1 77,3 0,2 80,4 0,5 81,0 0,6 78,5 При псевдозрідженні полідисперспого матеріалу (в нашому випадку гранулометричного складу 0-3,0мм) відбувається накопичення у верхній частині псевдозрідженого шару більш дрібних частинок. Експериментами встановлено, що при hmin