Пристрій для транспортування, перемішування та сушіння сипкого палива або іншої сипкої сировини із використанням скидного теплового потенціалу котла або котла-реактора

Реферат: Винахід належить до засобів транспортування, перемішування та сушіння сипкого палива або іншої сипкої сировини. Пристрій містить транспортер та герметичний кожух навколо нього, який однією стороною з'єднаний з бункером або бункерами подання сипкого палива або іншої сипкої сировини, а іншою стороною з'єднаний з топкою котла. На герметичний кожух транспортера на всій або частині його довжини надіта додаткова герметична сорочка, що утворює порожнину, яка з боку подання сипкого палива або іншої сипкої сировини з'єднана з внутрішньою порожниною кожуха транспортера, а з протилежного боку з'єднана з димоходом котла, причому до цієї герметичної сорочки з боку подання сипкого палива або іншої сипкої сировини під'єднаний один димосос-вентилятор, що здатен знижувати тиск з боку димоходу котла в порожнині герметичної сорочки та підвищувати тиск у порожнині кожуха транспортера в напрямку топки. Технічний результат: створення пристрою для одночасного транспортування, сушіння та перемішування сипкого палива та іншої сипкої сировини, зниження шкідливих викидів з димом в повітря, підвищення протипожежної та санітарної безпеки при експлуатації цього пристрою. UA 111831 C2 (12) UA 111831 C2 UA 111831 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій для транспортування, перемішування та сушіння сипкого палива або іншої сипкої сировини із використанням скидного теплового потенціалу котла або котла-реактора. Винахід належить до апаратів, призначених для транспортування сипкого палива або іншої сипкої сировини від місця зберігання до місця його використання, та апаратів, призначених для перемішування, подрібнювання та сушіння сипкого палива або іншої сипкої сировини. Відомо, що разом із паливом до топки котла зазвичай подається інша сипка сировина - різні добавки, призначені для інтенсифікації горіння палива, контролю за горінням палива, зменшення шкідливих викидів, виробництва товарної продукції або переробки сировини для подальшого використання після проведення екзотермічної реакції та інших задач. На даний час транспортування сипкого палива або іншої сипкої сировини зазвичай здійснюється за допомогою конвеєрних транспортерів, наприклад гвинтових, ланцюгових або шнекових. На даний час сушіння (зневоднення) вологого палива та інших сипучих речовин на енергетичному виробництві здійснюється розігрітим повітрям або димом, для чого використовуються спеціально призначені обертальні або інші печі, які працюють з великими додатковими енерговитратами. Пари та горючі гази, які виділяються при сушінні, ніяк не використовуються, а тепло, що витрачається для цих потреб, не утилізується. Транспортування отриманого продукту до кінцевої точки використання здійснюється з додатковими енерговитратами. Найбільш близьким аналогом є гвинтовий конвеєр (патент України на корисну модель № 23542, опубл. 25.05.2007, МПК B65G 33/00). Гвинтовий конвеєр містить гвинт, виконаний з трубчатого вала з прикріпленою до нього гвинтовою спіраллю, обпертий на радіальний та радіально-упорний підшипники з привідним механізмом, відкритий або закритий жолоб із завантажувальним та розвантажувальним отворами в ньому. Цей гвинтовий конвеєр відрізняється тим, що на зовнішній поверхні жолоба жорстко закріплені поздовжні охолоджуючі ребра, закриті збірним кожухом, а біля розвантажувального отвору до торця жолоба прикріплено вентилятор з дифузором. Даний гвинтовий конвеєр паралельно виконує задачу охолодження переміщуваної сировини повітрям. Недоліком його є те, що теплопередача між охолоджувальним повітрям та переміщуваною сировиною через стінку жолоба (кожуха) конвеєра досить невисока. Велике значення має також пожежна та санітарна безпека. Відомі випадки аварійних ситуацій, пов'язаних із пошкодженням кожухів транспортера або димоходу. Підігріте паливо при контакті з киснем повітря запалюється і спричиняє пожежу, а поданий під тиском гарячий дим миттєво задимлює виробничі помешкання, внаслідок чого створюється небезпека для життя та здоров'я людей, а підприємство несе великий збиток із-за пошкодження обладнання та аварійних зупинок. Задача винаходу - створити пристрій для одночасного транспортування, сушіння та перемішування сипкого палива та іншої сипкої сировини, який дозволяє використовувати скидний енергетичний потенціал котлів та котлів-реакторів, знизити шкідливі викиди з димом в повітря, та повторно використати енергетичний потенціал хімічної та теплової складових цих викидів, а також досягти протипожежної та санітарної безпеки при експлуатації цього пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що створений пристрій для транспортування, перемішування та сушіння сипкого палива та іншої сипкої сировини із використанням скидного теплового потенціалу котла або котла-реактора, який однією стороною з'єднаний з бункером або бункерами подання сипкого палива або іншої сипкої сировини, а іншою стороною з'єднаний з топкою котла або котла-реактора, і складається із щонайменше одного транспортера. Згідно з винаходом, на герметичний кожух транспортера на всій або частині його довжини надіта додаткова герметична сорочка, що утворює порожнину, яка з боку подання сипкого палива або іншої сипкої сировини з'єднана з внутрішньою порожниною кожуха транспортера, а з протилежного боку з'єднана з димоходом котла, причому до герметичної сорочки під'єднаний щонайменше один димосос-вентилятор, що здатен знижувати тиск з боку димоходу котла в порожнині герметичної сорочки та підвищувати тиск у порожнині кожуха транспортера в напрямку топки. Тим самим забезпечується рух гарячого диму вздовж зовнішньої герметичної стінки транспортера в протилежному напрямку, ніж рух транспортованого сипкого палива або іншої сипкої сировини, далі проникнення диму у транспортер та подальший його рух в транспортері разом із сипким паливом та іншою сипкою сировиною до котла або котла-реактора. В даному пристрої частково або повністю виключається ризик пожежі, пов'язаний із контактом між нагрітим паливом та киснем повітря, адже більша частина або вся довжина транспортера закрита герметичною сорочкою, в якій знаходяться димові гази і практично відсутній кисень. 1 UA 111831 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В даному пристрої частково або повністю виключається ризик задимлення помешкання при пошкодженні герметичної сорочки. Цей ефект сильно підвищується, якщо у порожнині герметичної сорочки влаштовано щонайменше один димосос-вентилятор, який знижує тиск у порожнині герметичної сорочки з боку димоходу котла та підвищує тиск у порожнині кожуха транспортера в напрямку топки. В разі, якщо тиск в порожнині герметичної сорочки стає нижче атмосферного - ризик задимлення повністю виключається адже при пошкодженні зовнішньої поверхні сорочки дим не надійде назовні. В той же час димосос-вентилятор дозволяє підвищити витрату диму через пристрій, і через керування роботи вентилятора регулювати необхідну температуру палива або іншої сировини, що подається до котла або котла-реактора. В додатковому варіанті виконання пристрою між бункером або бункерами подання сипкого палива або іншої сипкої сировини та транспортером встановлено млин або інший дробильний пристрій. Млин або інший дробильний пристрій служить для додаткового подрібнення та перемішування сипкого палива та іншої сипкої сировини до необхідної фракції, а в разі подання диму через млин або дробильний пристрій - також покращення теплообміну та масообміну між димом та сипким паливом або іншою сипкою сировиною, що в цілому забезпечує оптимальне сушіння та подальше горіння палива або іншої сировини. Технічним результатом, який досягається пристроєм, є одночасне транспортування, перемішування та сушіння, і при необхідності подрібнення сипкого палива або іншої сировини. При цьому завдяки одночасності цих процесів економиться час та енергія, адже використовується скидний енергетичний потенціал котла або котла-реактора, який втрачається із димом та пилом. Крім того, пристрій дозволяє знизити шкідливі викиди диму, зокрема знизити вміст з'єднань CO, NOx, SOx і пилу в димі, адже частинки пилу прилипають до частинок палива, збільшуючи їх, і при цьому додатково віддають своє тепло, нагріваючи паливо або іншу сипку сировину. Таким чином вологе сипке паливо або інша сипка сировина додатково працює як фільтрувальний матеріал для диму. Вказані шкідливі хімічні речовини догоряють в котлі, та додатково змішуються з хімічними речовинами, що призначені для їх нейтралізації в димі. Горючі гази, які виділяються з сипкого палива при нагріванні та звичайно втрачаються при сушінні палива за допомогою інших пристроїв, на даному пристрої відправляються у топку котла. При цьому паливо сушиться в умовах відсутності кисню, завдяки чому не відбувається окислення або запалення палива в транспортері. Також енерговитрати знижуються завдяки тому, що операції з сушіння і транспортування поєднані одна з одною, що знижує теплові втрати та капітальні витрати на будівництво та обслуговування пристроїв. Завдяки більш ефективному сушінню, що відбувається у заявленому пристрої, вода, що наявна в паливі, перетворюється в пар, і попадає в котел не як вода, а як пар. Цей процес економить тепло в котлі, що зазвичай використовується на пароутворення, і загалом підвищує загальну теплоту згоряння палива. Це дозволяє додатково за рахунок рециркуляції димових газів знизити осередкову температуру полум'я в топці котла або котла-реактора, зробити її більш стабільною та збільшити час знаходження палива та інших речовин в робочій зоні котла або котла-реактора, тобто підвищити ефективність роботи котла в цілому. В іншому додатковому варіанті виконання пристрою на паливопровід між бункером або бункерами подання сипкого палива або іншої сипкої сировини та млином або іншим дробильним пристроєм надіта додаткова герметична сорочка, що утворює порожнину, яка з боку бункерів з'єднана з димоходом котла, а з боку млина з'єднана зі входом димососавентилятора. Завдяки цьому забезпечується додаткове попереднє нагрівання палива або іншої сипкої сировини через стінки паливопроводу, причому також виконуються вимоги протипожежної та санітарної безпеки. Приклад конкретного виконання (креслення). Пристрій для транспортування, перемішування та сушіння сипкого палива складається із шнекового транспортера, герметичний трубчастий кожух якого (1) утворює порожнину (2), в якій розташований шнек. Транспортер через млин (3) однією стороною під'єднаний до обладнаних вихідними затворами бункерів подання сипкого палива або іншої сипкої сировини (4), а іншою стороною через патрубок (5) з'єднаний з топкою котла. На кожух транспортера надіта герметична сорочка (6), яка утворює порожнину (7). Однією стороною порожнина герметичної сорочки під'єднана до димоходу котла (8), а іншою - до внутрішньої порожнини транспортера (2) через димосос-вентилятор (9) та млин (3). З бункерів (4), обладнаних вихідними затворами, через дозатори вологе сипке паливо та інша сипка сировина фракцією до 15 мм з температурою 5-25 °C і вологістю до 10-20 % надходить в млин або інший дробильний пристрій (3), звідки після подрібнення надходить у 2 UA 111831 C2 5 10 15 20 25 працюючий герметичний шнековий транспортер, у його внутрішню порожнину (2). З котла з температурою до 200 °C через димохід (8) під герметичну сорочку (6), в порожнину (7) подається дим. Дим проходить вздовж зовнішньої стінки трубчастого кожуха транспортера (1), дещо нагріваючи сипке паливо або іншу сипку сировину через кожух, та попадає в працюючий димосос-вентилятор (9). Димосос-вентилятор (9) що знижує тиск та всмоктує дим з боку димоходу котла (9), а саме із порожнини герметичної сорочки (6), та одночасно викидає його в порожнину транспортера (2) через млин або інший подрібнювальний пристрій (3), чим підвищує в порожнині транспортера тиск в напрямку топки. Таким чином, димосос-вентилятор дозволяє підвищити витрату диму через пристрій, і через керування роботи вентилятора та витрату диму регулювати необхідну температуру палива, що подається до котла. Дим входить в млин, а далі - до внутрішньої порожнини транспортера (2), інтенсивно нагріваючи паливо та іншу сипку сировину при його(її) перемішуванні та пересуванні, і разом з ним йде до кінця транспортера, до топки котла через патрубок (5), щоб прийняти участь в процесі горіння та утворення вихору. При цьому температура палива підвищується приблизно на 50-70 °C, а його вологість знижується до 6-10 %. Вищевказані параметри температури і вологості постійно коливаються в заданих межах в залежності від пори року, часу доби, шару палива чи іншої сипкої сировини в бункері, та регулюються в необхідних межах самим пристроєм. Таким чином, пристрій одночасно транспортує, при необхідності подрібнює, сушить та перемішує сипке паливо або іншу сипку сировину, використовує скидний енергетичний потенціал котлів та котлів-реакторів, знижує шкідливі викиди з димом та повторно використовує енергетичний потенціал хімічної та теплової складових цих викидів, а також досягти протипожежної та санітарної безпеки при експлуатації цього пристрою. Пристрій може бути побудований на базі відомого енергетичного та іншого промислового обладнання і технологій. Особливою перевагою способу є те, що він може бути здійснений на вже існуючих енергетичних підприємствах (зокрема, теплових електростанціях, котельнях) після невеликої їх модернізації. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 1. Пристрій для транспортування, перемішування та сушіння сипкого палива або іншої сипкої сировини із використанням скидного теплового потенціалу котла або котла-реактора, що містить транспортер та герметичний кожух навколо нього, який однією стороною з'єднаний з бункером або бункерами подання сипкого палива або іншої сипкої сировини, а іншою стороною з'єднаний з топкою котла, який відрізняється тим, що на герметичний кожух транспортера на всій або частині його довжини надіта додаткова герметична сорочка, що утворює порожнину, яка з боку подання сипкого палива або іншої сипкої сировини з'єднана з внутрішньою порожниною кожуха транспортера, а з протилежного боку з'єднана з димоходом котла, причому до цієї герметичної сорочки з боку подання сипкого палива або іншої сипкої сировини під'єднаний один димосос-вентилятор, що здатен знижувати тиск з боку димоходу котла в порожнині герметичної сорочки та підвищувати тиск у порожнині кожуха транспортера в напрямку топки. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що між бункером або бункерами подання сипкого палива або іншої сипкої сировини та транспортером встановлено млин або інший дробильний пристрій. 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що на паливопровід між бункером або бункерами подання сипкого палива або іншої сипкої сировини та млином або іншим дробильним пристроєм надіта додаткова герметична сорочка, що утворює порожнину, яка з боку бункерів з'єднана з димоходом котла, а з боку млина з'єднана зі входом димососа-вентилятора. 3 UA 111831 C2 4