Пристрій подачі текучого середовища в подавальнтий трубопровід твердої речовини

Реферат: За допомогою пристрою подачі текучого середовища, такого як газ або рідина, в подавальний трубопровід твердої речовини, при цьому текуче середовище спочатку направляється в оточуючий подавальний трубопровід твердої речовини кільцевий простір (12), а звідти - в подавальний трубопровід твердої речовини, повинно бути здійснене транспортування пилоподібного вугілля або летучої золи в установках для газифікації при підвищених температурах, з високою продуктивністю та високою експлуатаційною надійністю. Вказане досягнуто за рахунок того, що подавальний трубопровід твердої речовини в кільцевому просторі (12) для утворення кільцевого зазору (S2) виконаний більш коротким, ніж довжина кільцевого простору, при цьому в кільцевому просторі (12) передбачені вбудовані елементи (16) для утворення вихорів у введеному текучому середовищі. UA 104930 C2 (12) UA 104930 C2 UA 104930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристрою подачі текучого середовища, такого як газ або рідина, в подаючий трубопровід твердої речовини, при цьому текуче середовище спочатку направляється в кільцевий простір, що оточує подаючий трубопровід твердої речовини, а звідти - в подаючий трубопровід твердої речовини. Винахід походить, наприклад, з ЕР 1 824 766 В1, у якій подаючий трубопровід твердої речовини, утворений усередині утворюючого кільцевий простір корпуса із проникного матеріалу та за допомогою двосторонніх кільцевих ущільнень розташований з можливістю поздовжнього зсуву усередині корпуса. Для транспортування твердих речовин у вигляді часток відомий пневматичний транспорт. Залежно від режиму потоку та густини подачі принципово розрізняють пневмотранспорт із низькою концентрацією матеріалу, що транспортується, і пневмотранспорт із високою концентрацією матеріалу, що транспортується. При цьому до рівня техніки відносяться US 3 152 839, US 1 152 302 або DD 0 154 599. Пневмотранспорт із високою концентрацією матеріалу, що транспортується, відрізняється порівняно низькою витратою транспортного газу, а також щадним як для твердої речовини, так і для подаючого трубопроводу, режимом експлуатації та застосовується в широкому спектрі пристроїв, таких як, наприклад, для подачі пилоподібного вугілля, летучої золи, цементу, а також у харчовій і фармацевтичній промисловості, при цьому технологічні параметри для здійснення пневматичного транспортування з високою, а також з низькою концентрацією матеріалу, що транспортується, давно відомі, та із зростаючими вимогами до технічних систем, таким як готовність устаткування, час простою, інвестиційні витрати, зручність в обслуговуванні, потрібні оригінальні рішення, які будуть задовольняти цим зростаючим вимогам. Поряд із уже названою ЕР 1 824 766 В1, існують іще інші рішення, які описують подачу газів в подаючий трубопровід твердих речовин, наприклад, для псевдозрідження на початку або під час подачі для того, щоб вплинути на густину подачі або для промивання ділянок труби. До цього рівня техніки відноситься також, наприклад, WO 2004/87331 А1, у якій описана установка подачі порошкоподібного матеріалу, насамперед порошкового лакофарбового покриття, до установки для нанесення покриття методом розпилення. У цьому пристрої застосовують двохстінний трубчастий елемент, який для подачі повітря в порошок постачений проникною внутрішньою стінкою, що складається з металокераміки. Описаний у WO 2004/87331 А1 двохстінний елемент не передбачає компенсації розширень, але відповідно до опису та ескізів повністю зболчений із застосуванням системи пневматичних шлангів. Тому застосування в запланованій тут сфері роботи (високі температура та тиск) є неможливим та непереносимим. У DE 1 269 571 також представлена двохстінна труба. Внутрішня стінка труби виготовлена з пористого матеріалу, при цьому особливість полягає в тому, що матеріал є розтяжним і гнучким. Надавані гідравлічні удари обумовлюють рух внутрішньої стінки, через яку одночасно частина повітря внаслідок пористості попадає в потік твердої речовини. Описана пористість при одночасній гнучкості може бути забезпечена за допомогою лише таких матеріалів, як синтетичні матеріали. Таким чином, використання пропозиції DE 1 269 571 у цьому випадку при температурах твердої речовини до 400 °С є неможливим. Інші рішення для подачі повітря або текучого середовища, що ж перебуває під тиском подачі, описано в US 5 827 370 А або в US 6 227 768 В. Завданням винаходу є створення пристрою подачі, наприклад, пилоподібного вугілля або летучої золи в установках для газифікації при підвищених температурах, з високою продуктивністю та високою експлуатаційною надійністю. В установці вищеописаного типу це завдання відповідно до винаходу вирішено за допомогою того, що подаючий трубопровід твердих речовин, що далі називається внутрішньою напрямною трубою, у кільцевому просторі для утворення кільцевого зазору виконаний більш коротким, ніж довжина кільцевого простору, при цьому в кільцевому просторі передбачені вбудовані елементи для утворення вихорів у введеному текучому середовищі. За допомогою винаходу стає можливим забезпечення вирівнювання різниці в розширенні для довгострокового запобігання ушкодженню відповідних елементів, тому що в таких випадках, як правило, поданий газ має більш низьку температуру, ніж тверда речовина, і частково має місце значна різниця температур між стороною подачі твердої речовини та стороною подачі газу з наступними із цього різними розширеннями компонентів. За допомогою винаходу вирішують ще одну проблему, яка виникає через те, що через присутність в установках для газифікації значень тиску до 100 бар, елементи, що подають тверду речовину як правило, зазнають навантаження циклічно. Навпаки тверді речовини, що вивільняються в процесі, наприклад летуча зола, повинні виводитися, при цьому із системи в простір з атмосферними умовами виводиться середовище з високим тиском. Це також відбувається в циклічно працюючих шлюзових системах, тобто до різниці температур внаслідок 1 UA 104930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 різних температур середовищ додаються іще й часові температурні градієнти, які беруть початок із циклічного режиму експлуатації. Завдяки особливому виконанню пристрою відповідно до винаходу враховують і ці проблеми. Варіанти здійснення винаходу випливають із залежних пунктів винаходу. При цьому може бути передбачено, що область внутрішньої напрямної труби в кільцевому просторі, щонайменше, частково виконана перфорованою. За допомогою цієї конструкції також забезпечується подача транспортного газу в області подаючого трубопроводу твердої речовини, як через кільцевий зазор на кінці внутрішньої напрямної труби в кільцевому просторі. Для полегшення необхідної продувки стікаючої твердої речовини при циклічному способі експлуатації кільцевий простір в області кільцевого зазору до подаючого трубопроводу оснащений воронкоподібною областю стінки. Доцільним чином усі елементи, як само по собі відомо, скріплені один з одним за допомогою фланцевих з'єднань. Якщо положення пристрою відрізняється від орієнтування в напрямку сили тяжіння, то відповідно до винаходу може бути передбачено, що підводящий трубопровід до кільцевого простору для текучого середовища при розташованому не в напрямку сили тяжіння підводящому трубопроводі твердої речовини розташований у верхній області кільцевого простору в напрямку сили тяжіння. Інші ознаки, деталі та переваги винаходу стають зрозумілими з нижченаведеного опису, а також із креслень, на яких показані: Фіг. 1 пристрій відповідно до винаходу у розрізі, Фіг. 2А-2Г форми здійснення подаючого трубопроводу твердої речовини в кільцевому просторі з різними елементами, що впливають на потік, Фіг. 3 змінений у порівнянні з фіг. 1 приклад здійснення винаходу, а також, Фіг. 4 блок-схема з позначеним пристроєм відповідно до винаходу під резервуаром твердої речовини. Зображена на фіг. 1 труба 1' псевдозрідження утворена за допомогою корпуса 6, впускного фланця 2, випускного фланця 8, а також впускного отвору 4 для псевдозріджуючого засобу, який за допомогою фланця 5 з'єднаний із системою подачі псевдозріджуючого засобу. Труба псевдозрідження вбудована в подаючий трубопровід твердої речовини за допомогою сполучних фланців 2 і 8. Ущільнення між фланцями 2 і 8 та фланцями 1 і 9 приходящого або ж відходящого подаючого трубопроводу твердої речовини відбувається через ущільнювальні кільця 10 і 11. Внутрішня напрямна труба 3 жорстко з'єднана із впускним фланцем 2 труби псевдозрідження. Тверда речовина, яку належить подати, проходить через впускний фланець 2 у внутрішню напрямну трубу 3. В ідеалі, діаметр приходящого трубопроводу D1 твердої речовини відповідає діаметру впускного фланця D2. Переважно, діаметр впуску внутрішньої напрямної труби D3 слід вибирати рівним або трохи більшим діаметра D2 впускного фланця, для того щоб запобігти збурюванням потоку твердої речовини а також появі граней, що зношуються, на переході. Засіб псевдозрідження подається в кільцевий простір 12, утворений між внутрішньою напрямною трубою 3 і корпусом 6, через впускний отвір 4 засобу псевдозрідження. У напрямку потоку засобу псевдозрідження камера розподілу засобу псевдозрідження звужується за рахунок конуса 7 і внутрішньої напрямної труби 3. Найменший перетин, що утворюється в такий спосіб, слід вибирати так, щоб швидкість засобу псевдозрідження на цьому місці, переважно, відповідала б 1-20 кратному значенню мінімальної швидкості wumf псевдозрідження твердої речовини. Переважно, кут α конуса слід вибирати між 45° і 80°. У зазорі S2 засіб псевдозрідження попадає на тверду речовину, що виходить із внутрішньої напрямної труби. Одночасно осьове поздовжнє подовження внутрішньої труби 3 псевдозрідження компенсується зазором S2. Псевдозрідження відбувається у вільному просторі, утвореному із внутрішньої напрямної труби 3 і випускного фланця 8 у зазорі S2. Вихід із внутрішньої труби D4 в ідеальному випадку слід вибирати меншим або рівним діаметру D4 підключеного далі подаючого трубопроводу, для того щоб на фланці 8 не утворювалася грань, що заважає потоку твердої речовини. Якщо діаметри D3 і D4 обрані різними, то внутрішня напрямна труба виконана конічною, що звужується в напрямку потоку. Псевдозріджена тверда речовина виходить із труби псевдозрідження через вихідний отвір 15 твердої речовини. На фіг. 2А, 2Б, 2В та 2Г показані різні варіанти здійснення внутрішньої труби 3. Внутрішня труба 3 міцно з'єднано із фланцем 2 так, що цей елемент є повністю легко- та швидкозамінним. Як приклад, на фіг. 2А та 2Б показано дві можливості створення вихрового потоку в розподільній камері 12 засобу псевдозрідження за допомогою встановлених гідродинамічних елементів 16 так, що стає можливим поліпшене перемішування засобу псевдозрідження із 2 UA 104930 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 твердою речовиною. Засіб псевдозрідження протікає через розподільну камеру засобу псевдозрідження усередині зазорів L протоку між гідродинамічними елементами 16. Виникаючий вихровий потік запобігає, наприклад, утворенню перемичок твердої речовини в зазорі S2. На фіг. 2В показана перфорована напрямна труба 3, за допомогою якої тверда речовина може вже при протіканні змішуватися із засобом псевдозрідження. На фіг. 2Г показаний гідродинамічний елемент 16, який виконаний у вигляді кільця з канавкам для протоку. Цей гідродинамічний елемент має задані проточні канали із шириною зазору протоку L. При протіканні через ці канали засіб псевдозрідження зазнає втрати тиску Δp (гідродинамічний елемент), яке значно більше в порівнянні із втратою тиску осадженої кількості Δp твердої речовини. Внаслідок цього в розподільній камері 12 засобу псевдозрідження створюється рівномірний розподіл псевдозріджуючого засобу, і осаджена тверда речовина видаляється засобом псевдозрідження. На фіг. 3 показана труба 1' псевдозрідження відповідно до винаходу, при цьому конус 7 і випускний фланець 8 складаються з одного конструктивного елемента, наприклад, обточеної деталі. Крім того, на фіг. 3, як приклад, зображений гідродинамічний елемент відповідно до фіг. 2Г. На фіг. 4 показана потокова схема з типовим випадком використання для труби 1' псевдозрідження відповідно до винаходу. Труба 1' псевдозрідження прикріплена до виходу 19 труби, що знаходиться на резервуарі 17, за допомогою фланця 1 труби. Резервуар 17 служить, наприклад, для проміжного зберігання твердої речовини або в якості шлюзу для збільшення тиску потоку твердої речовини. Якщо вентиль 20 відкритий, то тверда речовина тече з резервуара 17 через трубу 1' псевдозрідження та вентиль 20 у подаючий трубопровід 21 твердої речовини. У спрощено зображеній схемі труба псевдозрідження може бути використана неодноразово. Одним використанням є те, що незадовго до відкриття вентиля 20 для початку транспортування твердої речовини подається газ 14 у такій кількості, що вище вентиля 20 виникає локальне псевдозрідження. Таким чином, спрощується процес перемикання, одночасно внаслідок псевдозрідження розпушується тверда речовина, так що усуваються перемички твердої речовини, що можливо виникли. Іншим використанням або ж наступним режимом роботи є те, що під час процесу подачі твердої речовини, поданий газ 14 установлюється на таку кількість, яка необхідна для регулювання густини, необхідної для надійного пневмотранспорту з високою концентрацією матеріалу, що транспортується. Якщо подача твердої речовини завершена, тобто резервуар порожній, трубопровід може бути продутий збільшеною кількістю газу 14. Так як, наприклад, для першого псевдозрідження, а також для завершальної продувки, короткочасно потрібні великі кількості газу, то застосування металокераміки тут є проблематичним. Пристрій відповідно до винаходу із зазором S1 подачі газу пропонує технологічні переваги в комбінації з підвищеним терміном служби в порівнянні з металокерамікою. Перелік посилальних позначень: 1' Труба псевдозрідження 1 Фланець трубопроводу 2 Впускний фланець труби псевдозрідження 3 Внутрішня напрямна труба 4 Впускний отвір засобу псевдозрідження 5 Фланець 6 Корпус 7 Конус 8 Випускний фланець труби псевдозрідження 9 Фланець трубопроводу 10/11 Ущільнювальне кільце 12 Кільцевий простір 13 Впускний отвір для твердої речовини 14 Подача засобу псевдозрідження 15 Вихідний отвір твердої речовини 16 Гідродинамічний елемент 17 Резервуар 18 Сипуча маса твердої речовини 19 Вихід труби 20 Вентиль 3 UA 104930 C2 5 10 21. Подаючий трубопровід твердої речовини D1 Діаметр трубопроводу D2 Діаметр впускного отвору твердої речовини D3 Діаметр впускного отвору внутрішньої напрямної труби D4 Діаметр випускного отвору внутрішньої напрямної труби D5 Діаметр випускного отвору труби псевдозрідження D6 Діаметр трубопроводу S1 Найменший перетин кільця псевдозрідження S2 Розширювальний зазор α Кут конуса L Зазор протоку ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 1. Пристрій подачі текучого середовища, такого як газ або рідина, в подавальний трубопровід твердої речовини, що містить внутрішню напрямну трубу (3), корпус (6), кільцевий простір (12), утворений між внутрішньою напрямною трубою (3) і корпусом (6), і підвідний трубопровід (4) до кільцевого простору (12) для текучого середовища, причому текуче середовище спочатку направляється у кільцевий простір (12), оточуючий внутрішню напрямну трубу (3), і звідти у подавальний трубопровід твердої речовини, причому внутрішня напрямна труба (3) у кільцевому просторі (12) для утворення кільцевого зазору виконана більш короткою, ніж довжина кільцевого простору, і причому в кільцевому просторі (12) передбачені вбудовані елементи (16) для утворення вихорів у введеному текучому середовищі, який відрізняється тим, що область внутрішньої напрямної труби (3) у кільцевому просторі (12) виконана щонайменше частково перфорованою. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що кільцевий простір (12) в області кільцевого зазору до внутрішньої напрямної труби (3) оснащений лійкоподібною областю стінки (7). 3. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що внутрішня напрямна труба (3) за допомогою міцно зв'язаного з нею впускного фланця (2) скріплена з корпусом (6). 4. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що підвідний трубопровід (4) до кільцевого простору (12) для текучого середовища при розташованому не в напрямку сили тяжіння подавальному трубопроводі твердої речовини розташований у напрямку сили тяжіння у верхній області кільцевого простору (12). 4 UA 104930 C2 5 UA 104930 C2 6 UA 104930 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 7