Патент на изобретение №2342306

(54) СПОСОБ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ВЫГРУЗКИ ПЛОХОСЫПУЧЕГО ОКИСЛИТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к пневматической выгрузке сыпучего материала, в частности плохо сыпучего окислителя, для его дальнейшего пневмотранспортирования и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Способ включает подачу сжатого воздуха, получение аэросмеси, транспортировку ее отсасывающим вакуум-насосом, осаждение в разгрузителе и улов частиц мокрым фильтром. При осуществлении способа используют наклонный барабан для образования и выгрузки аэросмеси. Образование аэросмеси в нем проводят при подаче сжатого воздуха с давлением до 0,07 МПа и при непрерывном движении окислителя вместе с цилиндрическими элементами диаметром и высотой 30-40 мм из упругих полимерных материалов. При этом создается колебательное движение барабана амплитудой до 180° при одинаковом угле хода от вертикальной оси. Для вывода аэросмеси из барабана при начале колебательного движения барабана дистанционно открывают затвор выгрузочного люка, аэросмесь транспортируют в материалопровод по подсоединенному к выгрузочному люку гибкому рукаву. Соотношение по массе между окислителем и цилиндрическими элементами перед началом выгрузки берут соответственно 1:0,15-0,3. Изобретение обеспечивает более полную выгрузку окислителя из емкости для его дальнейшего пневмотранспортирования. 2 ил.

Изобретение относится к способу выгрузки порошкообразных материалов из емкостей. Переработка порошкообразных материалов является широко распространенным процессом во многих областях промышленности, в том числе имеет место при подготовке окислителей для смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ). При этом выполнение ряда технологических операций связано с выгрузкой порошкообразных материалов из емкостей и с последующей транспортировкой. В этой части возникают определенные трудности при обращении с плохо сыпучими материалами. Для приведения их в текучее состояние применяют дополнительные меры воздействия: вибрацию, механическое ворошение, аэрацию подачей воздуха и др. При работе с порошкообразными окислителями меры воздействия механического характера небезопасны, так как эти вещества обладают определенной чувствительностью к механическим воздействиям. Из известных способов наиболее приемлемым является применение пневматического способа, позволяющего вести процесс выгрузки без использования дополнительных механических устройств воздействия.

В источнике “Новый справочник Химика и Технолога. Процессы и аппараты химических технологий, часть I”, НПО “Профессионал”, Санкт-Петербург, 2004, стр.472-477, 484-489, дан достаточно полный анализ существующих способов и устройств, применяемых при пневматической разгрузке порошкообразных материалов из различных емкостей. Однако описанные в этом источнике способы и устройства предназначены для текучих (сыпучих) зерненых веществ. При изготовлении зарядов из СТРТ наряду с сыпучими фракциями с размером частиц от 160 до 700 мкм используются фракции окислителя с размером частиц 10 и менее микрон. Характерной особенностью этой фракции является значительное сцепление между частицами, приводящее их к агрегированию, полной потере сыпучих свойств.

Н.П.Лосняковым, М.Н.Сидоровым, С.А.Ровенко, Н.И.Ващенко, Г.Ф.Стрелецким, Ю.В.Минаевым в источнике “О способах активации выпуска сыпучих материалов из бункеров”, УКРНИИХИММАШ, Харьков, 1987, 1698/87 ДСП, проведен обзор способов, обеспечивающих выгрузку сыпучих материалов из бункеров. В заключение обзора авторы рекомендуют для активации связанных или плохо сыпучих материалов применение пневматического сводообрушения.

Наиболее близким по решению технической задачи является патент RU №2202507, В65G 53/16, 53/28 “Способ пневматического транспортирования порошкообразного окислителя с добавками”. В этом патенте заявлены два способа выгрузки порошкообразного окислителя с добавками:

первый способ – выгрузка из контейнера после механического и вибрационного разрушения свода,

второй способ – выгрузка из разгрузителя путем использования резиновой перегородки и подачи сжатого осушенного воздуха. Аэросмесь образуют перед подачей в материалопровод путем приведения в псевдоожиженное состояние при подаче сжатого воздуха через окислитель, находящийся на пористой перегородке.

Однако предложенные в этом патенте способы выгрузки имеют некоторые недостатки. Способ выгрузки из контейнера применим для слеживающегося окислителя, но приобретающего сыпучие свойства после выполнения определенных операций: пропускания через виброрешетку, протирку, псевдоожижения и пневматической транспортировки.

Плохо сыпучий окислитель не переходит в сыпучее состояние из-за каналообразования при продувке воздуха через пористую и резиновую перегородки.

По указанным причинам также не может быть использована для выгрузки плохо сыпучего окислителя схема разгрузочного устройства с применением в днище бункера аэрирующих элементов с пористыми перегородками, приведенная в книге Урбан Я. “Пневматический транспорт”, Москва, издательство “Машиностроение”, 1967, стр.138-139.

В патенте RU №2263259, F26 В 11/04, 3/12 отражен способ выгрузки окислителя из сушилки-смесителя барабанного типа через коленообразное сопло с коническим перфорированным наконечником. Однако использование этого способа ограничено тем, что он применим к барабанам, у которых в вертикальном сечении его, через наконечник сопла, образуется окружность. В ряде случаев для интенсификации технологического процесса барабан устанавливают наклонно. В этом положении не представляется возможным расположить сопло так, чтобы при вращении барабана был постоянный зазор между внутренней стенкой барабана и наконечником сопла. В ином случае не будет обеспечена полнота выгрузки окислителя из барабана.

Технической задачей изобретения является обеспечение полноты и дистанционной выгрузки плохо сыпучего окислителя из наклонно расположенного и вращающегося барабана.

Технический результат по способу пневматической выгрузки плохо сыпучего окислителя с подачей сжатого воздуха, получением аэросмеси, транспортировкой ее отсасывающим вакуум-насосом, осаждением в разгрузителе и уловом частиц мокрым фильтром достигается за счет того, что используют наклонный барабан для образования и выгрузки аэросмеси, при этом образование аэросмеси в нем проводят при подаче сжатого воздуха с давлением до 0,07 МПа и при непрерывном движении окислителя вместе с цилиндрическими элементами диаметром и высотой 30-40 мм из упругих полимерных материалов, создаваемом колебательным движением барабана амплитудой до 180° при одинаковом угле хода от вертикальной оси, причем для вывода аэросмеси из барабана при начале колебательного движения барабана дистанционно открывают затвор выгрузочного люка, аэросмесь транспортируют в материалопровод по подсоединенному к выгрузочному люку гибкому рукаву, при этом соотношение по массе между окислителем и цилиндрическими элементами перед началом выгрузки берут соответственно 1:0,15-0,3.

Плохо сыпучий окислитель без применения дополнительных мер не поддается аэрированию. В связи с наличием значительных сил сцепления между частицами при подаче сжатого воздуха через слой плохо сыпучего окислителя, вместо псевдоожижения для подвижных зерненых материалов, имеет место каналообразование. Для приведения плохо сыпучего окислителя в подвижное состояние необходимо разрушение образующихся каналов при продувке воздухом. Это может быть достигнуто при нахождении в слое окислителя подвижных элементов, в качестве которых по результатам экспериментальной проверки выбраны цилиндры диаметром и высотой 30÷40 мм из упругих полимерных материалов. Применение упругих элементов связано с обеспечением безопасности процесса, так как они при столкновении друг с другом и стенкой барабана смягчают напряжения механического воздействия на окислитель. Основным узлом для выгрузки окислителя в наклонном барабане является люк в торцевой стенке барабана. Барабанные аппараты преимущественно эксплуатируются при коэффициенте заполнения окислителем от 0,3 до 0,4. При вращении барабана вначале окислитель и цилиндры двигаются вместе с барабаном, а затем при достижении определенной высоты отрываются от барабана и падают по параболической траектории. Таким образом, в барабане только часть его заполнена окислителем. В связи с этим при полном вращении барабана выгрузочный люк будет находиться в контакте с окислителем непостоянно. В этом случае выгрузка окислителя будет происходить в пульсирующем режиме с малой производительностью.

Процесс непрерывной выгрузки окислителя может быть обеспечен при качающемся режиме работы барабана с нахождением выгрузочного люка в нижнем положении. В этом случае при переходе вращения барабана по часовой стрелке в противоположное направление окислитель также будет перемещаться вместе с барабаном в другую сторону до перехода на вращение по часовой стрелке. Таким образом, выгрузочный люк будет постоянно находиться в контакте с окислителем, что создает условие для непрерывной выгрузки окислителя из барабана. Наиболее оптимальным условием в режиме колебания при максимальной загрузке барабана является амплитуда с поворотом выгрузочного люка на 180° или по 90° от оси в обе стороны. В зависимости от коэффициента заполнения барабана окислителем амплитуда колебания может быть уменьшена. Наличие перемещающихся цилиндров в слое окислителя способствует разрушению каналообразования, а также увеличению скорости движения сжатого воздуха между цилиндрами, создавая условие для разрушения сцепления между частицами. Аэросмесь воздуха с окислителем, проходя решетку, установленную в люке барабана, по гибкому рукаву и транспортному трубопроводу поступает в разгрузитель. Цилиндрическая форма элементов размерами 30÷40 мм, превышающие диаметр в решетке в 1,5÷2 раза, повышает вероятность перекрытия их в процессе выгрузки. При размере цилиндров менее 30 мм повышается вероятность перекрытия отверстий в решетке и ухудшение условий для выгрузки. При размере цилиндров более 40 мм увеличивается промежуток между ними, что приводит к снижению скорости воздуха и эффективности разрушения каналообразования. Соотношение между окислителем и цилиндрическими элементами по массе 1:0,15÷0,3. При большем их количестве элементов в начале выгрузки уменьшается объем загрузки окислителя и соответственно снижается производительность. При меньшей величине загрузки элементов снижается эффективность по разрушающей способности каналообразования и выгрузка окислителя практически не происходит.

Схема установки, предложенной для выгрузки плохо сыпучего окислителя из наклонного барабана, показана на фиг.1.

В барабанном аппарате находится окислитель с введенными цилиндрическими элементами. Установка состоит из барабанного аппарата 1, его привода 2, затвора в выгрузочном люке 3, решетки 4. Выгрузочный люк и транспортный трубопровод соединены гибким рукавом 13. В установку входит также разгрузитель 5 с тканевым фильтром 15, циклонный осадитель 6, мокрый фильтр 7 и водокольцевой вакуум-насос 8. На линиях до и после мокрого фильтра установлены обратные клапаны соответственно 9 и 10. На линиях подачи сжатого воздуха в барабан 1 и разгрузитель установлены дистанционно управляемые клапаны соответственно 11 и 12.

Выгрузку плохо сыпучего окислителя по вышеуказанной схеме производят следующим образом. Открыв клапан 11, включают подачу сжатого воздуха в барабан 1 для набора давления в нем до 0,07 МПа (0,7 кгс/см²), включают водокольцевой вакуум-насос 8 и привод 2. При этом смеситель из крайнего нижнего положения выгрузочного люка приводится в колебательное движение амплитудой до 180°, т.е. с ходом до 90° в одну и в другую стороны от оси. Колебательное движение барабана осуществляют системой переключения направления вращения его. Крайние положения выгрузочного люка смесителя показаны на фиг.2. С началом включения на колебательное движение барабана дистанционно открывают затвор 3. При этом поток воздуха захватывает образующуюся аэросмесь плохо сыпучего окислителя при одновременном отсосе вакуум-насосом 8 и выводит ее по гибкому рукаву 13 и транспортному трубопроводу 14 в разгрузитель 5. Образованию аэросмеси способствует непрерывно перемещающиеся цилиндрические элементы 16, нарушая возможное каналообразование в слое плохо сыпучего окислителя. Аэросмесь в разгрузитель поступает касательно к его цилиндрической поверхности, и при этом происходит за счет центробежных сил отделение частиц окислителя от воздуха и осаждение в донную часть разгрузителя. Уносимые с воздухом частицы окислителя улавливаются при фильтрации воздуха через тканевый фильтр 15. Дальнейшую очистку воздуха от частиц окислителя производят при прохождении его через циклонный осадитель 6 и мокрый фильтр 7.

Остановку оборудования производят в следующей последовательности. Открыв пневмоклапан 12, подают сжатый воздух в разгрузитель 5 для снижения вакуума до минимального уровня. Затем выключают водокольцевой вакуум-насос 8. При этом обратные клапаны 9 и 10 служат для исключения обратного хода воды из водокольцевого вакуум-насоса в мокрый фильтр и из последнего в разгрузитель. Снимают бачок 6, а из него окислитель пересыпают в приемную тару. Бачок ставят на место и по вышеуказанному порядку продолжают выгрузку плохо сыпучего окислителя из барабана.

Выгрузка по предлагаемому способу показала его эффективность при выгрузке плохо сыпучего окислителя.

Включение барабана, подача сжатого воздуха, открытие затвора, включение вакуум-насоса проводят дистанционно.

Дистанционное управление обеспечивает безопасность ведения технологического процесса и обслуживающего персонала.

Способ и устройство проверены с положительным результатом при выгрузке плохо сыпучего окислителя из наклонного барабанного аппарата в условиях опытного химического завода ФГУП “НИИПМ”.

Формула изобретения

Способ пневматической выгрузки плохосыпучего окислителя, включающий подачу сжатого воздуха, получение аэросмеси, транспортировку ее отсасывающим вакуум-насосом, осаждение в разгрузителе и улов частиц мокрым фильтром, отличающийся тем, что используют наклонный барабан для образования и выгрузки аэросмеси, при этом образование аэросмеси в нем проводят при подаче сжатого воздуха с давлением до 0,07 МПа и при непрерывном движении окислителя вместе с цилиндрическими элементами диаметром и высотой 30-40 мм из упругих полимерных материалов, создаваемом колебательным движением барабана амплитудой до 180° при одинаковом угле хода от вертикальной оси, причем для вывода аэросмеси из барабана при начале колебательного движения барабана дистанционно открывают затвор выгрузочного люка, аэросмесь транспортируют в материалопровод по подсоединенному к выгрузочному люку гибкому рукаву, при этом соотношение по массе между окислителем и цилиндрическими элементами перед началом выгрузки берут соответственно 1: 0,15-0,3.

РИСУНКИ