Устройство для термохимической гетерофазной обработки дисперсных материалов с виброожижением

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, нефте-, газо-, углехимии, металлургии и ряду других отраслей промышленности, так как виброожижение позволяет интенсифицировать химические гетерофазные процессы, диффузионный перенос, тепломассообмен, механические процессы смешивания, эффективно снижать энергозатраты на реализацию ряда термохимических процессов в промышленности, включая процессы активации углеродных материалов, в том числе для получения углеродных сорбентов, и других дисперсных материалов. Устройство для термохимической гетерофазной обработки дисперсных материалов с виброожижением, содержащее теплоизолирующий корпус и вибропривод, узлы загрузки и выгрузки материала, нагреватели, равномерно расположенные у боковых стенок корпуса, циркуляционные вентиляторы, закрепленные на нижней стенке корпуса, внутри корпуса расположена этажерка с рядом сетчатых полок, содержащих пороги пересыпки, при этом этажерка установлена на стойках вибропривода с зазором от боковых стенок корпуса. Техническим результатом изобретения является повышение однородности термохимических превращений углеродных материалов при активации, воспроизводимости свойств продукта, изокинетичности превращений материала при обработке. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, нефте-, газо-, углехимии, металлургии и ряду других отраслей промышленности, так как виброожижение позволяет интенсифицировать химические гетерофазные процессы, диффузионный перенос, тепломассообмен, механические процессы смешивания, эффективно снижать энергозатраты на реализацию ряда термохимических процессов в промышленности, включая процессы активации углеродных материалов, в том числе для получения углеродных молекулярно-ситовых сорбентов, активированных углей и других дисперсных материалов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна аэродинамическая зерносушилка, раскрытая в RU 2018074 С1, опубл. 15.08.1994. Эта зерносушилка содержит теплоизолированный корпус с загрузочным и разгрузочными патрубками, нагреватели, вибропобудитель и аспирационную систему. При этом корпус выполнен неподвижным и снабжен платформой, установленной в корпусе с возможностью вибрации и имеющей наклонные, каскадно расположенные полки для перемещения зерна, над и под которыми установлены нагреватели с отражателями, при этом наклонные полки установлены с зазорами одна относительно другой, а в зоне стыка снабжены s-образными ворошителями.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования тепла, высокая металлоемкость, низкая удельная производительность на единицу занимаемой оборудованием площади, отсутствие реверса направления потока газового реагента, невозможность обработки материала в режиме реверса и остановленного потока материала, с программированием температуры, а также значительный перепад температуры по печи и в материале.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для непрерывной сушки сыпучих материалов в виброциркуляционном слое, раскрытое в RU 2215958 С1, опубл. 10.11.2003. Устройство, раскрытое в аналоге, содержит теплоизолирующий корпус, винтовой транспортирующий желоб, установленный на виброприводе, нагреватели, установленные между витками винтового транспортирующего желоба, днище которого имеет перфорацию в виде равномерно расположенных конусных отверстий для ссыпания инертного материала, а параллельно нагревателям с внутренней и наружной сторон проходят змеевики с радиальными отверстиями, обращенными в сторону нагревателей.

Недостатком данного устройства также является низкая эффективность использования тепла, высокая металлоемкость, невозможность обработки материала в неизотермическом режиме, с программируемым подъемом или снижением температуры, отсутствие реверса направления потока газового реагента, значительный перепад температуры по печи и в материале.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка устройства для термохимической гетерофазной обработки дисперсных материалов с виброожижением, обеспечивающего получение материала с высокой однородностью, в том числе низкотемпературной активации углеродных материалов, работающего в проточном изотермическом или периодическом режиме с заданными изменениями температуры, направления и скорости продувки загрузки реагентом, направления и скорости перемещения материала.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение однородности термохимических превращений материалов, в том числе активации углеродных при получении активированных углей.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для термохимической гетерофазной обработки дисперсных материалов с виброожижением содержит герметичный теплоизолированный корпус и вибропривод, узлы загрузки и выгрузки материала, нагреватели, равномерно расположенные у боковых стенок корпуса, циркуляционные вентиляторы на нижней стенке корпуса, причем внутри корпуса расположена этажерка с рядом сетчатых полок, содержащих пороги пересыпки материала, при этом этажерка опирается на раму вибропривода и не соприкасается со стенками корпуса.

Циркуляционные вентиляторы выполнены в виде центральной ступицы (колеса), на которой равномерно по окружности закреплены лопасти, при этом циркуляционные вентиляторы выполнены с возможностью создания реверсивного газового потока, а лопасти вентилятора расположены под 45° к плоскости колеса.

Вибропривод выполнен составным и содержит верхнюю и среднюю раму, и основание, причем между верхней и средней рамой закреплены пружины, а между основанием и средней рамой установлены домкраты.

На верхней раме вибропривода закреплены стойки этажерки с сетчатыми полками.

Основание вибропривода выполнено неподвижным, обособленным от теплоизолирующего корпуса.

Вибропривод выполнен с возможностью изменения частоты и фазы колебаний.

Пороги пересыпки выполнены с возможностью полного или частичного открывания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На прилагаемых схемах представлена конструкция предлагаемого устройства:

Фиг. 1 - вид устройства сбоку.

Фиг. 2 - поперечный разрез устройства.

1 - Теплоизолирующий корпус; 2 - узел загрузки материала; 3 - узел выгрузки материала; 4 - верхняя рама вибропривода; 5 - средняя рама вибропривода; 6 - основание вибропривода; 7 - домкрат; 8 - пружина; 9 - стойка вибропривода; 10 - сетчатая полка.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для термохимической гетерофазной обработки дисперсных материалов с виброожижением содержит теплоизолирующий корпус (1) и вибропривод, узлы загрузки (2) и выгрузки (3) материала, нагреватели, равномерно расположенные у боковых стенок корпуса, циркуляционные вентиляторы, закрепленные на нижней стенке корпуса, причем внутри корпуса (1) расположена этажерка с рядом сетчатых полок (10), содержащих пороги пересыпки, при этом этажерка закреплена на стойках (9) вибропривода с образованием зазора между полками и боковыми стенками корпуса (1).

Циркуляционные вентиляторы выполнены с возможностью создания реверсивного потока газового реагента.

Для нагрева используют электрические или газовые нагреватели.

Вибропривод выполнен составным, содержащим верхнюю (4), среднюю (5) раму и основание (6), причем между верхней (4) и средней (5) рамой закреплены пружины (7), а между основанием (6) и средней рамой (5) установлены домкраты (8).

На верхней (4) раме вибропривода закреплены стойки (9) этажерки с сетчатыми полками (10).

Основание (6) выполнено неподвижным, обособленным от теплоизолирующего корпуса (1).

Вибропривод не связан с корпусом (1) печи, расположен на отдельном основании. Стойки (9) прикреплены к виброприводу и пропущены через отверстия в днище теплоизоляционного корпуса (1). Внутри корпуса (1) на стойках (9) расположены сетчатые полки (10).

Вибрация на сетчатые полки (10) передается через стойки (9), установленные на раме вибропривода.

Вибропривод выполнен с возможностью изменения частоты и фазы колебаний.

Пороги пересыпки выполнены с возможностью полного или частичного открывания.

Работа заявленного устройства в полупериодическом режиме осуществляется следующим образом. Включается вибратор в режиме периодического изменения частоты и фазы колебаний. Материал, например уголь, через узел загрузки (2) при включенном вибраторе подается на все сетчатые полки (10) этажерки. Заполняют сетчатые полки (10) при открытых порогах пересыпки. Но при этом на самой нижней сетчатой полке (10) порог пересыпки закрыт. После заполнения нижней полки слоем материала заданной толщины порог пересыпки на полке (10), расположенной сверху нее, закрывают. Таким образом, заполняют все полки (10), начиная с нижней, до верхней. После заполнения слоем материала самой верхней сетчатой полки (10) загрузку материала прекращают и включают циркуляционный вентилятор, затем нагреватели. После достижения заданной температуры в слое материала в печь подают газовый реагент (воздух, пары воды и др.), обеспечивающий необходимые термохимические преобразования материала. Температура в устройстве изменяется по заданной программе, обеспечивающей необходимые превращения материала, вплоть до 550°С. В процессе активации виброкипящий слой материала перемещается на сетчатых полках (10). При этом направление перемещения материала периодически изменяется по заданной программе за счет изменения фазы колебаний вибратора. Кроме этого, за счет изменения направления и скорости вращения вентиляторов в виброкипящем слое материала по заданной программе изменяется направление и скорость потока реагента. Однородность превращений материала обеспечивается за счет изменения частоты и фазы вибрации обособленных от теплоизолирующего корпуса полок, изменения направления перемещения слоя материала, а также частоты и амплитуды колебаний частиц материала в виброожиженном слое на всех полках. После достижения заданной степени превращения материала прекращают подачу реагента и отключают вентилятор. Затем поочередно снизу вверх на сетчатых полках (10) открывают пороги пересыпки и активированный материал в виброожиженном состоянии через узел выгрузки (3) удаляют из устройства.

При работе в проточном изотермическом режиме пороги пересыпки материала приспущены на заданную высоту, а производительность и длительность обработки определяется высотой порогов, скоростью подвода твердого материала и газообразного реагента. В этом режиме материал через узел загрузки (2) подается на верхнюю сетчатую полку (10). Затем в виброожиженном состоянии материал через приспущенные пороги перетекает последовательно с верхней полки на нижнюю и поступает в узел выгрузки (3).

Однородность превращений материала в этом режиме обеспечивается также за счет изменения частоты и фазы вибрации обособленных от теплоизолирующего корпуса полок, изменения направления перемещения слоя материала, а также частоты и амплитуды колебаний частиц материала в виброожиженном слое на всех полках.

Таким образом, в настоящем изобретении предложено устройство, обеспечивающее повышение однородности термохимических превращений материала, в частности активации углеродных материалов при получении сорбентов, по высоте слоя на каждой полке, а также по высоте реактора на всех полках, за счет повышения интенсивности тепло- и массообменных процессов при изменении направления подачи газообразного реагента и применения обособленных сетчатых полок, установленных на вибропобудителе с зазором от боковых стенок теплоизоляционного корпуса, что позволяет изменять частоту и фазу их колебаний, и реализовать с помощью этого возможность турбулизации реагента в слое материала, у поверхности каждой частицы при обработке материала на полках этажерки.

1. Устройство для термохимической гетерофазной обработки дисперсных материалов с виброожижением, содержащее теплоизолирующий корпус и вибропривод, узлы загрузки и выгрузки материала, нагреватели, равномерно расположенные у боковых стенок корпуса, циркуляционные вентиляторы, закрепленные на нижней стенке корпуса, внутри корпуса расположена этажерка с рядом сетчатых полок, содержащих пороги пересыпки, при этом этажерка установлена на стойках вибропривода с зазором от боковых стенок корпуса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что циркуляционные вентиляторы выполнены с возможностью создания реверсивного потока газового реагента.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вибропривод выполнен составным, содержащим верхнюю, среднюю рамы и основание, причем между верхней и средней рамой закреплены пружины, а между средней рамой и основанием установлены домкраты.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что на верхней раме вибропривода закреплены стойки этажерки с сетчатыми полками.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вибропривод выполнен обособленным от теплоизолирующего корпуса.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вибропривод выполнен с возможностью изменения частоты и фазы колебаний.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пороги пересыпки виброожиженного материала в сетчатых полках выполнены с возможностью полного или частичного открывания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для сушки зерна. Устройство для сушки зерна включает в себя кожух прямоугольного сечения, поверхность которого покрыта слоем теплоизолирующего материала, загрузочный бункер, выгрузное окно, нагревательные элементы, вентилятор, воздуховод, а также установленный внутри кожуха транспортирующий рабочий орган.

Устройство для сушки зерна содержит кожух прямоугольного сечения, поверхность которого покрыта слоем теплоизолирующего материала, загрузочный бункер, выгрузное окно, нагревательные элементы, вентилятор, воздуховод, а также установленный внутри кожуха транспортирующий рабочий орган.

Устройство для сушки зерна содержит кожух, поверхность которого покрыта слоем теплоизолирующего материала, загрузочный бункер, выгрузное окно, нагревательные элементы, вентилятор, воздуховод, установленный внутри кожуха транспортирующий рабочий орган.

Изобретение относится к технике сушки, термообработки дисперсных высоковлажных материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой и комбикормовой промышленности для сушки растительных продуктов и компонентов комбикормов.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой и комбикормовой промышленности для сушки растительных продуктов и компонентов комбикормов.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а более конкретно к способам осуществления сушки зернопродукции злаковых, семечковых и крупяных культур, но может быть также использовано для подсушки гранул, конгломератов и кристаллов в химической и фармацевтической отраслях.

Группа изобретений относится к сушке растительных материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве и в пищевой промышленности преимущественно для получения лечебных веществ.

Изобретение относится к сушилкам для сахара-песка и может применяться на предприятиях пищевой, химической и других отраслей промышленности. .

Изобретение относится к способу регулирования работы решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения горячего сыпучего материала, например цементного клинкера, который перемещается с помощью соответствующего транспортирующего средства от конца загрузки сыпучего материала к концу разгрузки охлажденного материала, в то время как охлаждающая решетка и распределенный на ней слой сыпучего материала пронизывается, по существу, снизу вверх потоками охлаждающего воздуха, которые регулируются посредством устройств регулирования, расположенных под охлаждающей решеткой.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Установка для распылительной сушки и грануляции дисперсных материалов содержит корпус с размещенной в его верхней части распылительной камерой, снабженной форсункой и коллектором для подачи теплоносителя, сушильную камеру с системой очистки отработанного воздуха. Установка содержит гранулированный инертный материал, размещенный на газораспределительной решетке, приводимой в псевдоожиженное состояние наложением горизонтальных колебаний на подпружиненный пружинами корпус сушилки посредством вибратора с приводом через серьгу, жестко укрепленную в нижней части корпуса, при этом предусмотрены упругие компенсирующие перемещения корпуса вставки в верхней и нижней частях корпуса, а высушенный продукт вместе с теплоносителем удаляется через отверстия газораспределительной решетки в систему улавливания, состоящую из приемника, акустической установки, циклона и рукавного фильтра. Технический результат - повышение производительности сушки. 5 ил.

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, нефте-, газо-, углехимии, металлургии и ряду других отраслей промышленности, так как виброожижение позволяет интенсифицировать химические гетерофазные процессы, диффузионный перенос, тепломассообмен, механические процессы смешивания, эффективно снижать энергозатраты на реализацию ряда термохимических процессов в промышленности, включая процессы активации углеродных материалов, в том числе для получения углеродных сорбентов, и других дисперсных материалов. Устройство для термохимической гетерофазной обработки дисперсных материалов с виброожижением, содержащее теплоизолирующий корпус и вибропривод, узлы загрузки и выгрузки материала, нагреватели, равномерно расположенные у боковых стенок корпуса, циркуляционные вентиляторы, закрепленные на нижней стенке корпуса, внутри корпуса расположена этажерка с рядом сетчатых полок, содержащих пороги пересыпки, при этом этажерка установлена на стойках вибропривода с зазором от боковых стенок корпуса. Техническим результатом изобретения является повышение однородности термохимических превращений углеродных материалов при активации, воспроизводимости свойств продукта, изокинетичности превращений материала при обработке. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх