Пристрій для подрібнювання у шарі матеріалу

Реферат: Запропонований пристрій (10) для подрібнювання вологих агломератів, особливо вологого коксу, у шарі матеріалу, що містить накопичувальний контейнер для матеріалу, що підлягає подрібнюванню, і валковий млин (20) для подрібнювання у шарі матеріалу. Для ефективного подрібнювання накопичувальний контейнер виконаний у вигляді накопичувального бункера (12) з розвантажувальним шнеком (14), що рухається у двох вимірах, причому розвантажувальний шнек (14) подає матеріал, що підлягає подрібнюванню, з накопичувального бункера (12) через подавальні трубопроводи (16, 16') до установленого за напрямом потоку безпосередньо перед валковим млином (20) ущільнювального шнека (18), який містить щонайменше одну переривчасту шнекову лопать (30). UA 104143 C2 (12) UA 104143 C2 UA 104143 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки, до якої належить винахід Винахід належить до пристрою для подрібнювання вологих агломератів у шарі матеріалу, що містить накопичувальний контейнер для матеріалу, що підлягає подрібненню, і валковий млин. Зокрема, винахід належить до пристрою для подрібнювання вологого коксу у шарі матеріалу. Попередній рівень техніки У німецькому патенті 550692 описані спосіб і пристрій, у яких вугілля з природною вологістю дозують в потоці гарячих газоподібних продуктів згоряння. Потік газоподібних продуктів згоряння, що несе вологі вугільні частинки, подають до високошвидкісного вентилятора, в якому вугільні частинки подрібнюються і одночасно сушаться. Після проходження вентилятора потік газоподібних продуктів згоряння спрямовують у сепаратор, наприклад, у циклон, щоб відомим чином видалити подрібнені й висушені вугільні частинки з потоку газоподібних продуктів згоряння. З патентного документа ЕР 0159710 А2 відомі спосіб і пристрій для дроблення, серед інших матеріалів, вугілля або вологого коксу. Запропонований у цьому документі спосіб дроблення передбачає використання двох дробильних поверхонь, між якими розміщені дробильні тіла, зокрема, у вигляді дробильних валків. Дві дробильні поверхні можуть бути виконані прямими або криволінійними, наприклад, циліндричними, і можуть бути розміщені горизонтально, вертикально або під будь-яким нахилом. У корисній моделі DE 9417092 U1 показаний і описаний пристрій подачі матеріалу для валкового млина для подрібнювання у шарі матеріалу, який працює у замкнутому циклі подрібнювання і сепарації. Унаслідок такого режиму роботи подрібнюваний матеріал, який подається до валкового млина, має високий вміст дрібних частинок, які легко набувають плинності, що створює перешкоди для формування шару матеріалу, потрібного для правильного функціонування. Для подолання цієї проблеми запропоновано використовувати як розвантажувальний пристрій накопичувального бункера подвійний шнек з горизонтальними осями і приводом у протилежних напрямах і забезпечити додаткове завантаження цього подвійного шнека матеріалом за допомогою, щонайменше, одного ущільнювального шнека з вертикальною віссю, за рахунок подолання протитиску, що створюється перепускним клапаном. За рахунок створюваного перепускним клапаном протитиску досягається попереднє ущільнення матеріалу, який транспортується, і тим самим повне заповнення шнекових лопатей подвійного шнека матеріалом з високою об'ємною щільністю. Повне заповнення шнекових лопатей ущільнювального шнека забезпечується за рахунок більшої транспортувальної продуктивності подвійного шнека у порівнянні з ущільнювальним шнеком. У німецькій корисній моделі 7237934 U1 описаний бункер для порошкоподібного або зернистого матеріалу, забезпечений розвантажувальним пристроєм у вигляді гвинтового транспортера, який, з одного боку, обертається навколо своєї осі і, з іншого боку, здійснює поступальний рух над дном бункера. Недоліком цього рішення є, з одного боку, тенденція матеріалу, що знаходиться в бункері, до утворення мостів (пробок) і, з іншого боку, важкий доступ до розвантажувального пристрою у разі пошкодження розвантажувального транспортера або його приводу. Для вирішення цих проблем запропоновано в області нижнього кінця бункера у двох бічних отворах установити порожнистий поперечний несучий елемент, що має такі розміри і установлений таким чином, що його середня частина перекриває привідний механізм розвантажувального транспортера. При цьому порожнистий поперечний несучий елемент забезпечує доступ до привідного механізму і перешкоджає утворенню природного укосу матеріалу у напрямі до центрального випускного отвору. З німецької корисної моделі 9410287 U1 відомий шнековий ущільнювач з допоміжним пристроєм подачі. Шнековий ущільнювач призначений для того, щоб за допомогою ущільнювання зменшувати об'єм об'ємних матеріалів, наприклад, використаних картонних паковань. Для забезпечення безперешкодної подачі завантажуваного у шнековий ущільнювач матеріалу, над ущільнювальним шнеком у живильному бункері паралельно осі шнека установлений вал, обладнаний, щонайменше, двома подавальними елементами, який приводиться в обертання у протилежному напрямі відносно вала шнека. При цьому між ущільнювальним шнеком і валом повинне створюватися подавальне зусилля. На практиці недолік відомих способів подрібнювання вологого вугілля або вологого коксу, наприклад, за допомогою вертикального валкового млина, полягає у тому, що потрібні складні і дорогі технічні засоби для сушіння вологого вугілля або вологого коксу і для запобігання вибуху пилу. Крім того, при високих зусиллях пресування, які бажані для належного подрібнювання, у вертикальному валковому млині спостерігається тенденція до утворення так званих пластівців, тобто утворюються плоскі агломерати дрібних частинок, які дуже утруднюють або навіть 1 UA 104143 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 роблять неможливим відокремлення фракції тонко подрібненого матеріалу в зоні сепарації вертикального валкового млина, оскільки такі агломерати дрібних частинок не піддаються відокремленню потоком повітря в зоні сепарації. Тому для запобігання утворенню пластівців вертикальний валковий млин налагоджують на низьке питоме зусилля подрібнювання, унаслідок чого знижується ступінь подрібнення. Утворення пластівців також негативно впливає на роботу млина з концентричними циліндричними подрібнювальними поверхнями. Суть винаходу Завданням винаходу є створення удосконаленого пристрою для подрібнювання вологих агломератів у шарі матеріалу, який найефективніше забезпечує досягнення максимальної тонкості подрібнювання і не вимагає складного і дорогого устаткування для виявлення і запобігання вибуху пилу. Відповідно до винаходу рішення поставленої задачі досягається за рахунок пристрою, що має ознаки пункту 1 формули. Згідно з цим пунктом у пристрої за винаходом як накопичувальний контейнер використовується накопичувальний бункер з розвантажувальним шнеком, що рухається у двох вимірах, причому розвантажувальний шнек подає матеріал, що підлягає подрібнюванню, з накопичувального бункера через подавальні трубопроводи до ущільнювального шнека, установленого за напрямом потоку безпосередньо перед валковим млином для подрібнювання у шарі матеріалу. Ущільнювальний шнек містить, щонайменше, одну переривисту шнекову лопать, яка розділена на сегменти з утворенням між ними зазорів. Вологі агломерати, особливо вологе вугілля або вологий кокс, мають низьку здатність до плинності. За допомогою розвантажувального шнека, що рухається у двох вимірах, який не тільки обертається навколо своєї поздовжньої осі, але, крім того, у цілому переміщається уздовж заданої траєкторії, забезпечується безперервна подача матеріалу у напрямі до валкового млина. Зокрема, використання такого розвантажувального шнека, що рухається у двох вимірах, у накопичувальному бункері, створює в ньому масову витрату, тобто переважно накопичувальний бункер є бункером масової витрати. Згідно з варіантом здійснення, розвантажувальний шнек обертається навколо своєї поздовжньої осі і, крім того, переміщається зворотно-поступально в розвантажувальній області накопичувального бункера. При цьому зворотно-поступальний рух може здійснюватися у вертикальному напрямі або в напрямі під нахилом до вертикалі, причому можливо також, наприклад, переміщати розвантажувальний шнек, що обертається, по черзі похило угору в одному напрямі і потім похило угору в іншому напрямі. У кращому варіанті здійснення розвантажувальний шнек обертається у двох вимірах, тобто, з одного боку, він обертається навколо своєї поздовжньої осі і, з іншого боку, він переміщається у розвантажувальній області накопичувального бункера уздовж її краю, наприклад, за круговою траєкторією. При цьому, якщо розвантажувальний шнек установлений в центрі циліндричного накопичувального бункера, то за рахунок свого руху уздовж краю він дістається майже до будь-якого місця круглої розвантажувальної області накопичувального бункера. Площина, в якій відбувається рух розвантажувального шнека уздовж краю, може бути горизонтальною або бути похилою до горизонталі. Розвантажувальний шнек може також здійснювати уздовж краю рух, на який накладений хвилеподібний зворотно-поступальний рух угору і униз. Ущільнювальний шнек, який згідно з винаходом установлений за напрямом потоку безпосередньо перед валковим млином, надійно втискує подаваний від розвантажувального шнека матеріал, що підлягає подрібнюванню, у розхил валків валкового млина. Ущільнювальний шнек спеціально пристосований для транспортування вологих агломератів, особливо вологого коксу, за рахунок того, що він обладнаний переривистою шнековою лопаттю. Краще всі шнекові лопаті ущільнювального шнека виконані переривистими. Пристрій за винаходом дозволяє подрібнювати кусковий вологий початковий матеріал, наприклад, вологий кокс з початковою крупністю до 10 мм і вологістю за масою до 20%, до високого ступеня подрібнювання за одне проходження. Так наприклад, цілком можливо з вологого початкового матеріалу з крупністю частинок менше 8 мм для 97% за масою за одне проходження через розхил валків одержувати розподіл крупності, при якому частинки менші за 200 мкм складають приблизно 75% матеріалу за масою. При цьому вологість залишається постійною без виділення води при ущільненні. Більш того, пористий об'єм коксу зберігає здатність поглинати вологу приблизно до 20% за масою. При проходженні через розхил валків утворюються частково спресовані агломерати, так звані пластівці. Проте унаслідок досягнення високої кінцевої тонкості подрібнювання вже за одне проходження через розхил валків ці пластівці не потребують сепарації, а можуть безпосередньо подаватися для подальшого використання. Так, наприклад, вони можуть подаватися за допомогою стрічкового конвеєра у піч для спалювання. Для збільшення терміну 2 UA 104143 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 служби подрібнювальних валків, притискуваних один до одного із значним зусиллям, зовнішня поверхня кожного подрібнювального валка переважно має зносостійке покриття, наприклад, забезпечуване цементацією. Оскільки в пристрої за винаходом матеріал піддається подрібнюванню до необхідної кінцевої тонкості за одне проходження, відпадає багатократне проходження матеріалу, необхідне при інших способах. Не потрібний також замкнутий контур подрібнювання і сепарації. За рахунок цього для одержання кінцевого продукту витрачається значно менше енергії. Крім того, не потрібна витрата енергії на сушіння, оскільки подрібнюваний матеріал подається і може далі оброблятися у вологому стані. Тому відсутній ризик вибуху пилу. Перелік фігур, креслень та інших матеріалів Далі з посиланнями на креслення, що додаються, детально описаний приклад пристрою за винаходом. На кресленнях: фіг. 1 схематично зображає пристрій за винаходом для подрібнювання вологого коксу і фіг. 2 зображає у перспективі в збільшеному вигляді ущільнювальний шнек, використовуваний у пристрої на фіг. 1. Відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу На фіг. 1 схематично показаний пристрій для подрібнювання вологого коксу, позначений у цілому позицією 10. Пристрій 10 містить накопичувальний бункер 12 для вологого коксу, що підлягає подрібнюванню, у нижній частині якого розміщений розвантажувальний шнек 14. Для того, щоб безперервно видавати з накопичувального бункера 12 кусковий вологий кокс, що має низьку плинність, розвантажувальний шнек 14 обертається у двох вимірах, тобто він обертається не тільки навколо своєї центральної поздовжньої осі, але також як одне ціле переміщається за заданою траєкторією. У показаному варіанті здійснення розвантажувальний шнек 14, що обертається, як одне ціле переміщається за круговою траєкторією в нижній частині накопичувального бункера 12 за допомогою двигуна з редуктором, установленого по осі накопичувального бункера 12 (не показаний). При цьому на рух за круговою траєкторією може накладатися хвилеподібний зворотно-поступальний рух. Розвантажувальний шнек 14, що обертається альтернативно, в нижній частині накопичувального бункера 12 може виконувати тільки зворотно-поступальний рух угору і униз. За рахунок описаного обертання розвантажувального шнека 14 у двох вимірах у накопичувальному бункері 12 створюється і підтримується безперервна масова витрата через подавальні трубопроводи 16 і 16'. Подавальні трубопроводи 16, 16' підведені до ущільнювального шнека 18, який подає кусковий вологий кокс у валковий млин 20 для подрібнювання у шарі матеріалу, що містить два подрібнювальних валка 22, 24 з протилежними напрямами обертання, між якими утворений розхил 26 валків. Ущільнювальний шнек 18 розміщений безпосередньо перед валковим млином 20 і примусово втискує вологий кокс у валковий млин 20, точніше у розхил 26 валків. Два подрібнювальні валки 22, 24 притискаються один до одного із значним зусиллям, так що матеріал, що проходить через розхил 26 валків інтенсивно подрібнюється. При проходженні через розхил 26 валків, з кускового вологого коксового матеріалу, який втискується в розхил 26 валків ущільнювальним шнеком 18, утворюються частково спресовані агломерати з дрібних частинок коксу, звані пластівцями. Ці пластівці та інший подрібнений у розхилі 26 валків коксовий матеріал падають з розхилу 26 валків униз на стрічковий конвеєр 28, який подає подрібнений вологий кокс для бажаного подальшого використання. Так наприклад, подрібнений вологий кокс може таким шляхом подаватися до топкової установки. На фіг. 2 детальніше показаний ущільнювальний шнек 18. На кресленні добре видно, що на відміну від звичайних ущільнювальних шнеків, ущільнювальний шнек 18 замість суцільних шнекових лопатей має в даному випадку одну шнекову лопать 30, яка виконана переривистою і розділена на сегменти 32, між якими є зазори 34. Сегменти 32, що створюють переривисту шнекову лопать 30, розміщені на циліндричному валі, причому на кресленні видно, що шнекова лопать 30 проходить не по всій довжині циліндричного вала 36, а знаходиться тільки на його передній половині в області вільного кінця ущільнювального шнека 18. Зазори 34 між суміжними сегментами 32 у напрямі шнекової лопаті 30 складають приблизно половину довжини сегмента 32. На виконаному описаним чином пристрої 10 були проведені випробування з подрібнювання вологого коксу крупністю коксового матеріалу, що подавався, менше 8 мм для 97% за масою і вологістю від 15 до 20% за масою. Після одноразового проходження через розхил 26 валків був одержаний розмір частинок менше 200 мкм приблизно для 75% матеріалу за масою. При цьому вологість залишалася постійною без виділення води при ущільненні. Температура відповідала 3 UA 104143 C2 5 температурі навколишнього середовища, під час подрібнення не спостерігалося підвищення температури, що піддається вимірюванню. Використаний для випробувань валковий млин 20 мав валки 22, 24 діаметром 520 мм і робочою шириною 180 мм. Ущільнювальний шнек 18 мав діаметр 170 мм. Продуктивність такого пристрою склала приблизно 8 т/г. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 1. Пристрій (10) для подрібнювання вологих агломератів, особливо вологого коксу, у шарі матеріалу, що містить накопичувальний контейнер для матеріалу, що підлягає подрібнюванню, і валковий млин (20) для подрібнювання у шарі матеріалу, який відрізняється тим, що накопичувальний контейнер виконаний у вигляді накопичувального бункера (12) з розвантажувальним шнеком (14), що встановлений з можливістю рухатися у двох вимірах, причому розвантажувальний шнек (14) подає матеріал, що підлягає подрібнюванню, з накопичувального бункера (12) через подавальні трубопроводи (16, 16') до ущільнювального шнека (18), що установлений за напрямом потоку безпосередньо перед валковим млином (20) і містить щонайменше одну переривчасту шнекову лопать (30), розділену на сегменти (32), між якими передбачені зазори (34). 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що розвантажувальний шнек (14) виконаний у вигляді розвантажувального шнека, що встановлений з можливістю обертання у двох вимірах, який, з одного боку, може обертатися навколо своєї поздовжньої осі і, з іншого боку, здійснювати обертання як одне ціле навколо осі, перпендикулярної поздовжній осі. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що зазори (34) між суміжними сегментами (32) у напрямі шнекової лопаті (30) складають порядку половини довжини кожного сегмента (32). 4. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кожна переривчаста шнекова лопать (30) розміщена тільки в області передньої половини ущільнювального шнека (18) поряд з його вільним кінцем. 5. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що всі шнекові лопаті (30) ущільнювального шнека (18) виконані переривчастими. 6. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що накопичувальний бункер (12) є бункером масової витрати. 7. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що валковий млин (20) містить єдиний розхил (26) валків. 8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що під єдиним розхилом (26) валків розміщений стрічковий конвеєр (28). 9. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що валковий млин (20) містить подрібнювальні валки (22, 24), забезпечені зносостійким шаром. 4UA 104143 C2 5 UA 104143 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 6