Пристрій для вивантаження твердої речовини з резервуара

Реферат: За допомогою пристрою для вивантаження, насамперед дуже дрібнозернистої твердої речовини або суміші твердої речовини, з резервуара з розвантажувальною лійкою у напрямку сили ваги під основною частиною резервуара, повинно бути створене рішення, за допомогою якого при простій, що має широку область застосування конструкції, повинні бути усунуті недоліки відомих конусних конструкцій з двома стінками. Це досягнуто за рахунок того, що одна частина (3) розвантажувальної лійки у зверненій до резервуара (2) верхній області частково утворена самою стінкою резервуара, яка переходить у циліндричну нижню частину (4) резервуара, у той час як несуча випускний адаптер (14) інша частина утворена окремим, убудованим у циліндричній нижній частині (4) резервуара циліндричним елементом (9) із лійкоподібною частиною (11). UA 99196 C2 (12) UA 99196 C2 UA 99196 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При термічному перетворенні при підвищеному тиску твердих матеріалів, таких як, наприклад, різних вугіль, торфу, гідрованих залишків, відходів виробництва, відходів, біомаси й летучого пилу або суміші з названих речовин, існує можливість переводити сировину, що зберігається при нормальному тиску й умовах навколишнього середовища, на рівень тиску термічного перетворення для того, щоб уможливити транспортування у реактор під тиском. Можливими термічними способами можуть бути, наприклад, спалювання під тиском або газифікація під тиском за способом псевдозрідженого шару або способом киплячого шару. Для цього потрібне транспортування й проміжне нагромадження дрібнорозмеленого палива. Для переведення палива на рівень тиску реактора звичайно використовують шлюзові системи, в яких паливо переводять під тиск у послідовно підключених резервуарах. При цьому вирішальним критерієм для експлуатаційної надійності є надійне спорожнювання резервуарів, також після того, як вони були переведені на високий тиск у системі. Для того, щоб вивантажити дрібні й дрібнозернисті тверді матеріали з резервуара, можливими є принципово різні підходи: У великих бункерах, що перебувають під атмосферним тиском, твердий матеріал найчастіше виводиться за допомогою механічних пристроїв, таких як, наприклад, шкребків, що чистять. Принципово, сипуча маса твердої речовини може переводитися у стан псевдозрідженого шару за допомогою подачі газу проти напрямку сили ваги. Псевдозріджений шар за своїм характером нагадує рідину й може витікати через випускні отвори, бічні патрубки тощо. Недоліком є необхідність великої кількості газу. Крім того, як утруднюючий фактор додається те, що дуже дрібні частки надзвичайно важко переводити у гомогенний псевдозріджений шар. Наступна можливість здійснити вивантаження твердої речовини з резервуара полягає у тому, щоб, беручи до уваги властивості сипучої маси, передбачити конічні геометрії випуску. Випуску твердої речовини з конуса може сприяти додавання газу через стінки конуса або до стінок конуса. Як правило, кількість газу є меншою, ніж кількість, що була потрібна б для псевдозрідження, але достатня для того, щоб припинити тертя сипучої речовини об стінки й/або для того, щоб запобігти локальним передумовам для склепоутворення. Останній спосіб є кращим варіантом в описаних газифікаційних установках, в яких необхідно оперувати із дрібнозернистим паливом, як при атмосферному тиску, так і при високих тисках. При цьому необхідна кількість газу обмежується, і одночасно відмовляються від механічних убудованих елементів. Відповідно до рівня техніки газ у випускний конус направляють через пористі елементи. Переважно, пористі елементи складаються з металокерамічного сплаву, але також можуть складатися з інших пористих середовищ. Для рівня техніки необхідно згадати деякі літературні джерела, в яких на виході є лійки або ж конуси, наприклад DE 1 055 447, DE 26 32 795 А1, DE 41 08 048, ЕР 3 480 008 В1, FR 1 019 215 Α, GB 2 031 291 А, WO 2004/085578 А1, US 5,106,240, WO 89/11378 або US 4,941,779. Всі конуси, через які газ вводиться у сипучу масу твердої речовини, мають, як правило, загальне, що застосовується конструкція з двома стінками, при цьому зовнішня стінка являє собою розмежування з навколишнім середовищем, а внутрішня стінка, що в одній з описаних форм є газопроникною, направляє твердий матеріал до розвантажувального отвору. Більшість виконаних за допомогою зварювання компонентів підлягають відповідним допускам на виготовлення, які можуть привести до того, що монтаж здійснюється з невеликими відхиленнями від оптимального положення, що вже може привести до несприятливих напруг. Крім того, звичайно на практиці виникають різні температури подаваного газу й твердої речовини, що вивантажується. Внаслідок цього, в елементі конструкції виникають напруги. Ці напруги також разом з допусками на виготовлення можуть привести до невеликих відхилень, які проявляють себе у підвищених рівнях витоку й/або зменшеному терміні служби. Винахід виходить з ЕР 1 551 736 (= DE 603 12 015 Т2) або ж US 2006/0013660. При цьому метою винаходу є усунення описаних недоліків відомих конусних конструкцій з двома стінками й, на додаток до цього, розробка недорого рішення для широкої області застосування, насамперед також для більших значень тиску у системі, але також і для більше високих температур і температурних градієнтів. Це завдання вирішене за допомогою пристрою вищеописаного типу відповідно до винаходу за допомогою того, що одна частина (3) розвантажувальної лійки у зверненій до резервуара (2) верхній області частково утворена самою стінкою резервуара, яка переходить у циліндричну нижню частину (4) резервуара, у той час як несуча випускний адаптер (14) інша частина утворена окремим, убудованим у циліндричній нижній частині (4) резервуара циліндричним елементом (9) із воронкоподібною частиною (11), нижня частина (4) резервуара й циліндричний елемент (9) із воронкоподібною частиною (11) виконані з можливістю з'єднання один з одним за 1 UA 99196 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 допомогою фланців (5, 8), та несуча фланець (5), циліндрична нижня частина (4) резервуара й несучий фланець (8) циліндричний елемент (9) із воронкоподібною частиною (11) мають у монтажному положенні незначний зазор (18) по відношенню один до одного. За допомогою винаходу досягають ряд переваг, насамперед завдяки можливості вбудовування відсутня необхідність звертати увагу на спеціальні допуски при зварювальних роботах. На циліндричних елементах, наскільки це потрібно, передбачені ущільнення, як це більше докладно буде описано далі, при цьому саме по собі фланцеве з'єднання вже застосовується у публікаціях, що утворюють рівень техніки, але там у зв'язку з конічними елементами. При цьому особливо доцільний варіант винаходу полягає у тому, що воронкоподібна частина у випускній області виконана з двох частин із циліндричним сполучним елементом, що забезпечений трубчастим, циліндричним випускним адаптером. Таким чином, пристрій може бути підігнаний до великої кількості потреб застосування й випадків застосування при мінімізації елементів пристрою, що підлягають виготовленню, таким чином, що робиться можливим свого роду модульна конструкція. У цьому варіанті доцільно, якщо випускний адаптер, зі своєї сторони, забезпечений зовнішнім фланцем, що виконаний з можливістю з'єднання з фланцевою шайбою воронкоподібної частини. Наступний варіант винаходу полягає у тому, що істотні області воронкоподібної частини утворені, як саме по собі відомо, газопроникною стінкою, при цьому між циліндричним елементом і газопроникною воронкоподібною стінкою утворена кільцева камера подачі газу. Як уже було згадано вище, циліндрична нижня частина резервуара й циліндрична стінка воронкоподібної частини мають незначний зазор по відношенню один до одного. У такому випадку відповідно до винаходу у наступному варіанті може бути передбачено, що у перехідній області воронкоподібної стінки резервуара й випускної лійки передбачений перекриваючий щілину між циліндричними стінками фартух. Інші подробиці, ознаки й переваги винаходу випливають з нижченаведеного опису, а також креслень. При цьому показано на: Фіг. 1 схематичне зображення у розрізі пристрою відповідно до винаходу, а також Фіг. 2 і 3 докладні часткові розрізи вихідної лійки у збільшеному, однак у цілому у схематичному зображенні. Винахід відноситься до пристрою для вивантаження твердої речовини з резервуара, що служить для шлюзування або нагромадження дрібнозернистої речовини, такої як, наприклад, подрібнене вугілля або летучий пил. Зображений на фіг. 1 резервуар 1 складається з основної частини 2, яка оснащена відповідними підвідними отворами 6 для наповнення твердою речовиною й з іншими, не зображеними тут патрубками для підведення й відведення газу й вимірювальних патрубків тощо. Зображення не у масштабі, насамперед основна частина зображена значно зменшеною. При цьому основна частина може мати як прямокутний перетин, так і бути виконаною циліндричною. У нижній частині резервуара приєднується частина конуса 3, що звужується, резервуара (прямокутний або циліндрично конічний), на нижньому кінці якого перебуває циліндрична нижня частина 4 резервуара зі сполучним фланцем 5. Ця циліндрична нижня частина 4 служить для кріплення властиво випускного пристрою 7, що за допомогою фланця 8 пристрою прикріплений до фланця 5 нижньої частини 4 резервуара. Випускний пристрій 7, дивися також фіг. 2, складається з контрфланця 8, на якому закріплена циліндрична стінка 9, на верхньому кінці якої перебуває сполучна деталь 10, що уможливлює перехід від циліндричної стінки 9 до воронкоподібної частини 11. Воронкоподібна частина 11 щонайменше частково складається з газопроникної конструкції, що відповідно до рівня техніки складається, наприклад, з металокераміки або відповідно до більше нової заявки може бути забезпечена спеціально виконаними отворами. До частково газопроникної стінки, що звужується, примикає сполучний елемент 12, який, з одного боку, створює геометричний перехід від стінки, що звужується, до циліндричного випускного адаптера 14 і, з іншого боку, забезпечений ущільненням 13, переважно ущільнювальним кільцем, що здійснює герметизацію між сполучним елементом 12 і випускним адаптером 14. Сам сполучний елемент 12 може бути виконаний так, що перехід від частини, що звужується, до циліндричної частини відбувається прямо (дивися фіг. 2) або перехід від частини, що звужується, до циліндричної може бути описаний за допомогою радіуса для того, щоб одержати «плавний» геометричний перехід (фіг. 3). При цьому випускний адаптер 14 може бути передбачений як усередині (фіг. 2), так і поза (фіг. 3) сполучного елемента 12. Якщо випускний адаптер уведений всередині, то 2 UA 99196 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рекомендується на верхньому кінці передбачити фаску 20, що містить такий же кут стосовно вертикалей, як і частина, що звужується, для того, щоб забезпечити твердому матеріалу як можна гладкий перехід у випускний адаптер. У свою чергу, сам випускний адаптер 14 за допомогою фланця 15 прикріплений до фланця 8 пристрою. При цьому отвори у фланці можна забезпечити більшим діаметром, ніж потрібно для нарізного сполучення з 8. Завдяки цьому при закріпленні випускного адаптера 14 можна компенсувати у горизонтальному напрямку допуски на виготовлення й монтаж. За рахунок герметизації сполучного елемента 12 з випускним адаптером 14 за допомогою рухливого ущільнення, наприклад кільцевого ущільнення, можна компенсувати у вертикальному напрямку допуски або обумовлені температурою розтягання, при одночасній герметизації газової камери 22 стосовно напрямної твердий матеріал внутрішньої частини. Весь випускний пристрій 7 перебуває концентрично всередині циліндричної нижньої частини 4 резервуара й з'єднаний за допомогою фланця 8 і 5 і герметизований стосовно навколишнього середовища. Ширина d 18 отриманої кільцеподібної щілини 23 між циліндричною нижньою частиною 4 резервуара й циліндричною стінкою 9 випускного пристрою повинна бути меншою, ніж 5% внутрішнього діаметра D 19 циліндричної нижньої частини 4 резервуара. Для поліпшення плину твердої речовини з частини резервуара 3, що звужується, до випускного пристрою й для одночасного закриття щілини 23, кращою може бути установка фартуха 21, що звужується, дивися фіг. 3. Із запропонованої конструкції випливають наступні переваги: - зменшення технологічних витрат, тому що як воронкоподібна частина (11) потрібна тільки одна частина, що звужується, на відміну від пропозицій, які також передбачають стінку, що звужується. Елементи, що звужуються, є більше витратними у виготовленні при одночасно значно більших допусках на виготовлення, ніж циліндричні елементи, які є у розпорядженні як стандарт. - технологічні витрати також для застосувань для високих значень тиску є несуттєво більшими, тому що тут розраховані на робочий тиск елементи (фланець 8, 15, 16, 14) є по суті стандартними компонентами. У пропозицій з зовнішньою стінкою, що звужується, вони й стосовні до них зварні з'єднання можна виконати відповідно для більше високого тиску. Наявну тут циліндричну стінку (9) так само, як і ущільнювальний елемент (13), можна виконати тільки для перепаду тисків, який необхідний газу для протікання через проникну стінку, що звужується, з газової камери (22). - запропонована тут конструкція дозволяє компенсувати технологічні допуски у горизонтальному напрямку за допомогою юстируємого адаптера (14) з фланцем (15) адаптера, - за рахунок того, що сполучний елемент (12), що за допомогою ущільнення (13) з'єднаний з випускним адаптером (14) гнучко, можуть бути компенсовані розтягання, які виникають внаслідок присутніх в елементі температурних градієнтів, - запропонована конструкція може застосовуватися для всіх припустимих кутів (17) нахилу до вертикалей у діапазоні від 15° до 85°. Кут нахилу визначається по суті властивостями сипучої речовини, але також сполученням властивостей сипучої речовини з обраним варіантом подачі газу через газопроникну стінку, що звужується. Крім цього, вибраний діаметр випускного адаптера (14) щодо властивостей сипучої речовини також відіграє роль при виборі кута (17), - розмір зазору d (18) переважно менше 5% діаметра D (19), - перехід частини, що звужується, на циліндричну частину сполучного елемента (12) може відбуватися як «кутом» (фіг. 2), так і за допомогою радіуса (фіг. 3), - кріплення для ущільнення (13) може бути передбачене, як усередині (фіг. 2) циліндричної частини сполучного елемента (12), так і зовні (фіг. 3). - кріплення ущільнення (13) замість циліндричної частини сполучного елемента (12) може також перебувати у циліндричній частині випускного адаптера (14). - подавана у газову камеру (22) за допомогою подачі (16) газу кількість газу може розраховуватися таким чином, що тертя об стінки сипучої речовини на стінці, що звужується, воронкоподібної частини (11) зменшується й/або припиняється, однак одночасна кількість газу менша, ніж необхідно для мінімального псевдозрідження поперечного перерізу з діаметром D (19), - для застосування у випадку з порошкоподібним вугіллям подавана кількість газу може розраховуватися таким чином, що у випускному адаптері під час процесу випуску 3 встановлюється щільність більше ніж 420 кг/м . Список посилальних позначень: 1 Резервуар 2 Основна частина резервуара 3 UA 99196 C2 5 10 15 20 3 Конус резервуара 4 Нижня частина резервуара 5 Фланець 6 Підвідний штуцер 7 Випускний пристрій 8 Фланець пристрою 9 Циліндрична стінка 10 Сполучна деталь циліндрична стінка - стінка, що звужується 11 (Воронкоподібна частина) газопроникна стінка 12 Сполучний та ущільнювальний елемент 13 Ущільнення 14 Випускний адаптер 15 Фланець адаптера 16 Подача газу 17 Кут стосовно вертикалей 18 Зазор між циліндричною стінкою випускного пристрою й нижньою частиною резервуара 19 Діаметр циліндричної нижньої частини резервуара 20 Фаска 21 Конічний фартух 22 Газова камера 23 Щілина ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 1. Пристрій для вивантаження, насамперед дуже дрібнозернистої твердої речовини або суміші твердої речовини, з резервуара з розвантажувальною лійкою у напрямку сили ваги під основною частиною резервуара, який відрізняється тим, що одна частина (3) розвантажувальної лійки у зверненій до резервуара (2) верхній області частково утворена самою стінкою резервуара, яка переходить у циліндричну нижню частину (4) резервуара, у той час як несуча випускний адаптер (14) інша частина утворена окремим, убудованим у циліндричній нижній частині (4) резервуара циліндричним елементом (9) із лійкоподібною частиною (11), нижня частина (4) резервуара й циліндричний елемент (9) із лійкоподібною частиною (11) виконані з можливістю з'єднання один з одним за допомогою фланців (5, 8), причому несуча фланець (5) циліндрична нижня частина (4) резервуара й несучий фланець (8) циліндричний елемент (9) із лійкоподібною частиною (11) мають у монтажному положенні незначний зазор (18) по відношенню один до одного. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що лійкоподібна частина (11) у випускній області виконана з двох частин із циліндричним сполучним елементом (12), який забезпечений трубчастим, циліндричним випускним адаптером (14). 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що випускний адаптер (14), зі своєї сторони, забезпечений зовнішнім фланцем (15), який виконаний з можливістю з'єднання з фланцевою шайбою (8) лійкоподібної частини (11). 4. Пристрій за одним із пп. 1-3, який відрізняється тим, що області лійкоподібної частини (11) утворені, як саме по собі відомо, газопроникною стінкою, при цьому між циліндричним елементом і газопроникною лійкоподібною стінкою утворена кільцева камера (22) подачі газу. 5. Пристрій за одним із пп. 1-4, який відрізняється тим, що у перехідній області лійкоподібної стінки резервуара й розвантажувальної лійки передбачений перекриваючий щілину (23) між циліндричними стінками (4, 9) фартух (21). 4 UA 99196 C2 5 UA 99196 C2 6 UA 99196 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 7