Хранилище для сыпучих материалов с пневмотранспортной загрузкой

 

Использование: для хранения сыпучих материалов. Сущность изобретения: хранилище содержит ряд силосов, последовательно соединенных друг с другом посредством каналов, трубопроводов пневмотранспорта, воздухозаборные трубопроводы, одним концом подсоединенные к первому и последнему в ряду силосам, а другим к элементу переключения. Выход элемента переключения подсоединен к фильтру, к которому подсоединен вытяжной вентилятор. 3 ил.

Изобретение относится к хранилищам для складирования и хранения сыпучих материалов с устройством для обеспыливания, в частности к силосам и их обеспыливанием при пневмотранспортной подаче в них сыпучих материалов.

Известны хранилища для сыпучих материалов с пневмотранспортной загрузкой, содержащие ряд силосов с крышкой, к каждому из которых присоединен трубопровод превмотранспорта, воздухозаборные трубопроводы, фильтр, к которому подсоединены воздухозаборные трубопроводы, и всасывающий вентилятор.

Недостаток известных хранилищ низкая надежность устройства обеспыливания, обусловленная тяжелыми условиями работы рукавных фильтров из-за того что полости силосов соединены трубопроводами запыленный воздух распределяется по всем силосам, вытяжка осуществляется из всех силосов, включая загружаемый. Из этого силоса воздух повышенной запыленности поступает без предварительной грубой очистки в рукавный фильтр. При этом происходит интенсивный износ рукавного фильтра. Низкая надежность устройств для обеспыливания является причиной загрязнения окружающей среды.

Цель изобретения улучшение экологических условий предприятий за счет повышения надежности работы устройств обеспыливания хранилищ сыпучих материалов.

Указанная цель достигается за счет того, что хранилище снабжено элементом переключения, воздухозаборные трубопроводы одними концами параллельно подсоединены соответственно к первому и последнему в ряду силосам, а другие концы воздухозаборных трубопроводов соединены с фильтром посредством упомянутого элемента переключения, выполненного в виде шарнирно закрепленной задвижки, имеющей рычаг, соединенный с пружиной и тягой, к концам которой шарнирно присоединены два закрепленных на первом и промежуточном в ряду силосах коромысла, свободные концы которых размещены каждый соответственно в полости первого и промежуточного силосов и снабжены каждый лопаткой, помещенной в зоне полости соответствующего силоса, примыкающей к входному отверстию трубопровода пневмотранспорта. Все силосы сообщены между собой расположенными под их крышками каналами. Размер по высоте каждого канала не более половины недогруза силоса по высоте, а величина площади поперечного сечения канала связана с величиной площади поперечного сечения трубопровода пневмотранспорта соотношением: S_к (30 240 α) S_тр, S_к площадь поперечного сечения канала; S_тр площадь поперечного сечения трубопровода пневмотранспорта; α коэффициент, учитывающий диаметр силоса и равный при D силоса 10 м 0,8; при D силоса 12 м 1,0; при D силоса 15 м 1,25.

На фиг. 1 изображено хранилище; на фиг. 2 элемент переключения; на фиг. 3 график зависимости эффективности обеспыливания от соотношения S_к/S_тр.

Хранилище состоит из силосов 1, соединенных последовательно друг с другом каналами 2, трубопроводов 3 пневмотранспорта, воздухозаборных трубопроводов 4, одним концом подключенных к первому и последнему силосу 1, а другим к элементу 5 переключения. Выход элемента 5 переключения подключен к фильтру 6, к которому подключен вытяжной вентилятор 7.

Устройство работает следующим образом. При загрузке первого силоса 1 элемент 5 переключения подключает воздухозаборный трубопровод 4 к последнему силосу. Запыленный воздух из первого силоса 1 проходит через каналы 2 в промежуточных силосах и, наконец, в последний. Происходит осаждение пыли за счет снижения скорости витания частиц пыли. В силосах 1, выполняющих роль пылеосадительных камер, соединенных в каскад, происходит осаждение пыли по фракциям. И лишь мелкая пыль, на которую не действуют силы гравитации, попадает в последний силос. Этот значительно очищенный воздух через элемент 5 переключения попадает в рукавный фильтр 6. Получается двухступенчатая очистка воздуха от пыли. Первая ступень силосы (как пылеосадительная камера большой длины), вторая рукавный фильтр 6.

При загрузке силоса, следующего в ряду за первым забор запыленного воздуха происходит также из последнего силоса 1. При загрузке последующих силосов забор воздуха ведется из последнего силоса до тех пор, пока суммарное количество силосов начиная с загружаемого силоса до последнего не станет меньше их количества, начиная с первого до загружаемого силоса. Тогда элемент 5 переключения подключает воздухозаборный трубопровод 4, соединенный с первым силосом 1. Т. е. элемент 5 переключения подключает воздухозаборный трубопровод 4 к первому или последнему силосу. Элемент 5 переключателя состоит из закрепленной шарнирно задвижки 6 с рычагом 7, который соединен с тягой 8 и пружиной 9, двух рычагов (коромысел) 10, 11 закрепленных шарнирно на крышке первого силоса и крышке промежуточного силоса, имеющих специальные стойки. Номер промежуточного силоса должен определяться из выражений: N_o Σ/2+1, где Σ количество силосов в хранилище, для четного количества силосов в хранилище; N_c Σ/2+0,5 для нечетного количества силосов в хранилище.

Один конец каждого из рычагов 10, 11 присоединен к тяге 3, а второй изогнут и имеет на конце лопатку, подходящую к выходу трубопровода пневмотранспорта 3. Второй конец пружины 9 закреплен на крышке соответствующего силоса (фиг. 2).

Элемент переключателя работает следующим образом. При загрузке пневмотранспортом 3 первого силоса поток сыпучего материала воздействует на лопатку рычага 10, установленного в силосе N-1 и отклоняет конец рычага 10 влево, а противоположный конец рычага 10, соединенный с тягой 8 пойдет вправо. Перемещаясь вправо, тяга 8 воздействует на рычаг 7 и через него на задвижку 6, которая переместится в левое положение и закроет левую ветвь воздухозаборного трубопровода 4. Пружина 9 зафиксирует в этом положении элемент 5 переключателя вместе с его рычагами и задвижкой 6. При загрузке силоса N 2 элемент переключения остается в таком же положении.

Если хранилище состоит из 4 или 5 силосов, рычаг (коромысло) 11 будет установлен на промежуточном силосе. Если в хранилище 6 или 7 силосов, рычаг 11 будет установлен на промежуточном четвертом в ряду силосе и т.д.

При загрузке силоса, на котором установлен рычаг (коромысло) 11, поток сыпучего материала, воздействуя на его лопатку, отклонит лопатку вправо, второй конец этого рычага 11, соединенный с тягой 8 переместится влево. Тяга 8, воздействуя на рычаг 7, переместит также его влево. При этом задвижка 6 переместится вправо и перекроет правую ветвь воздухозаборного трубопровода 4. Пружина 9 зафиксирует новое положение элемента переключения 5. В таком положении элемент переключения 5 будет находиться при загрузке всех остальных силосов хранилища, пока снова не произойдет подача сыпучего материала в первый силос. Тогда сыпучий материал подействует на лопатку рычага 10 этого силоса и произойдет переключение элемента переключения 5 в исходное состояние. Цикл повторится. Чтобы исключить перегрузку сыпучего материала из одного силоса в другой, каналы 2, соединяющие объемы силосов 1 располагаются у самого перекрытия силосов и должны иметь высоту не более 0,5 высоты незагрузки силоса 1. Это способствует переходу из одного силоса в другой наиболее легких и подвижных пылинок. Менее легкие постадийно осаждаются в емкостях силосов, через которые проходит запыленный воздух. Площадь сечения канала 2 установлена опытным путем на модели. Наиболее эффективна работа емкостей силосов 1, как пылеосадительной камеры, при соотношении площадей S_к/S_тр 30 -240α где α коэффициент, учитывающий диаметр силоса. При D 10 м α 0,8; D 12 м 1,0; D 15 м α 1,25. При моделировании учитывалось геометрическое подобие. Скорости истечения воздуха из труб пневмотранспорта брались реальные. Размеры модели: 4 банки, D 1,0 м и 1,5 м, высотой 0,2 м соединены каналами, размеры которых изменялись. Скорость истечения воздуха в модель имела значения от 16 м/с до 25 м/с. По результатам исследований построен график (фиг. 3). Из графика видно, что при соотношении S_к/S_тр < 30 возрастает запыленность воздуха, выходящего из последнего силоса. Это обусловлено повышением скорости прохода воздуха через каналы и созданием в силосе турбулентного потока.

При соотношении S_к/S_тр > 240 α приходится увеличивать высоту канала, тогда возникает перегруз сыпучего материала из загружаемого силоса, при достижении его полной загрузки. Это приводит к взметыванию сыпучего материала, повышению запыленности. Чтобы исключить перегруз материала из силоса в силос, необходимо увеличить недогруз силосов. В реальных силосах он составляет по высоте 2 м от перекрытия. Увеличение же недозагруженной части силосов увеличивает их объем, а значит, их стоимость. Это экономически не выгодно, так как часть силоса не используется для складирования, а служит лишь для создания дополнительного объема. Коэффициент α введен для упрощения выражения т.к. при различных диаметрах силосов максимальная площадь канала, соединяющего силосы имеет различные значения. Например, при высоте каналов в 1 м, максимальная площадь канала составит 10, 12 и 15 м²соответственно для силосов диаметром 10, 12 и 15 м. Тогда соотношение S_к/S_тр будет иметь значения 200, 240, 300, упростив запишем S_к/S_тр 240 α, где α= 0,8; 1,0; 1,25 для силосов S 10, 12 и 15 м.

В качестве примера рассмотрим силосы для складирования цемента, размеры которых по высоте от 24, 30, 42 м и диаметр 10, 12, 15 м. Исходя из размеров трубопровода пневмотранспорта 250 мм, площадью 0,05 м² определим сечения каналов для силоса D 12 м S_к 1,5 12 м². Если количество силосов 4, то воздухозаборные трубопроводы одним концом необходимо подключить к 1-му и 4-му силосу, вторым к устройству переключения. При загрузке 1-го силоса запыленный воздух проходит через второй третий и четвертый силосы. Из последнего отсасывается через элемент переключения в рукавный фильтр типа СМЦ-101А с помощью вентилятора. При загрузке 2-го силоса, забор воздуха из четвертого силоса. При загрузке 3-го и 4-го силосов забор воздуха из первого силоса.

Экспериментальные исследования заявляемого хранилища для сыпучих материалов с пневмотранспортной загрузкой показали, что по сравнению с известными хранилищами, имеющими практически для пылеулавливания одну ступень очистки, выполненную на фильтрах тонкой очистки рукавных матерчатых фильтрах, заявляемое устройство за счет конструктивных решений в силосах, позволяет образовать каскад пылеосадительных камер, которые снизят нагрузку, тем самым повысят надежность работы рукавных фильтров. Повышение же их надежности приведет к снижению утечек и выбросов пыли в окружающее пространство, улучшению экологической обстановки в районе нахождения хранилищ сыпучих материалов.

Формула изобретения

ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ С ПНЕВМОТРАНСПОРТНОЙ ЗАГРУЗКОЙ, содержащее ряд силосов с крышкой, к каждому из которых присоединен трубопровод пневмотранспорта, воздухозаборные трубопроводы, фильтр, к которому подсоединены воздухозаборные трубопроводы, и вытяжной вентилятор, отличающееся тем, что оно снабжено элементом переключения, воздухозаборные трубопроводы одними концами параллельно подсоединены соответственно к первому и последнему в ряду силосам, а другие концы воздухозаборных трубопроводов соединены с фильтром посредством упомянутого элемента переключения, выполненного в виде шарнирно закрепленной задвижки, имеющей рычаг, соединенный с пружиной и тягой, к концам которой шарнирно присоединены два закрепленных на первом и промежуточном в ряду силосах коромысла, свободные концы которых размещены каждый соответственно в полости первого и промежуточного силосов и снабжены каждый лопаткой, помещенной в зоне полости соответствующего силоса, примыкающей к входному отверстию трубопровода пневмотранспорта, причем все силосы сообщены между собой расположенными под их крышками каналами, размер по высоте каждого из которых не более половины недогруза силоса по высоте, а величина площади поперечного сечения канала связана с величиной площади поперечного сечения трубопровода пневмотранспорта соотношением s_к= (30-240α)·s_тр, где S_к площадь поперечного сечения канала; S_тр площадь поперечного сечения трубопровода пневмотранспорта; α коэффициент, учитывающий диаметр силоса и равный при диаметре силоса 10 м 0,8; при диаметре силоса 12 м 1,0; при диаметре силоса 15 м - 1,25.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3