Способ и устройство для транспортировки материалов, пригодных для транспортировки

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ МАТЕРИАЛОВ, ПРИГОДНЫХ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ Изобретение относится к способу и устройству для подачи материалов, пригодных для транспортировки, через герметично изолированную от наружного воздуха полость, которая загружается материалами (1) из расходного бункера (2), служащего в качестве шлюза, и которая через соединительную трубу входит в полость печи. Транспортировку материалов внутри герметично изолированной от наружного воздуха полости осуществляют при помощи работающего без давления механического транспортера (3, 5). В данном описании термин "материалы" охватывает также смеси материалов. Они могут включать в себя частицы твердых веществ и жидкости, при этом распределение частиц по размерам и тип твердых веществ, а также тип и процентное содержание жидкостей могут варьироваться в широком диапазоне. Понятие "пригодный для транспортировки" в данном описании означает, что материал является текучим,и/или сыпучим, и/или пастообразным. Одним из выгодных применений изобретения является подача пригодных для транспортировки материалов в реакционную печь. Очень выгодным применением является подача пригодных для транспортировки материалов в зону доменной печи для производства чугуна, находящуюся под давлением, значительно превышающим атмосферное. Таким образом, выгодно и с меньшим влиянием на окружающую среду можно транспортировать, в том числе с целью удаления, такие смеси материалов, которые следует считать проблемными веществами и удаление которых связано с затратами. Типичные смеси такого типа содержат углерод и его соединения, например масла, жиры, лаки, смолу, клеи, а также содержащие железо стружки, пыль,окалину и шлаки, которые получаются при производстве и переработке стали. Согласно DE 3718568 C1 текучий материал, который состоит из гранулированного угля и воды, подают при помощи насоса для вязких жидкостей в топку с кипящим слоем. Для того чтобы материал можно было достаточно хорошо нагнетать (т.е. чтобы он имел достаточную гидравлическую пригодность для транспортировки), в гранулированный материал в нескольких смесителях, которые также осуществляют уменьшение размеров частиц гранулированного материала, добавляют воду, при этом непрерывно измеряют его текучесть. Как только материал становится достаточно текучим, его нагнетают в топку. Для смесей материалов, которые указаны в предыдущем абзаце, надежность этого способа слишком мала, а добавление воды является существенным недостатком в отношении энергетического баланса при последующем процессе сжигания. В WO 2007/035974 А 1 описана подача под давлением текучего материала, который может содержать твердые и жидкие компоненты, в перерабатывающие установки, в частности печи для сжигания. Перерабатываемый материал вначале перемешивают, затем без подачи давления транспортируют как можно ближе к точке загрузки на перерабатывающей установке и далее при помощи насоса загружают под давлением в перерабатывающую установку. Транспортировка без подачи давления, обычно при помощи безосных шнековых транспортеров, в общем является вполне надежной в отношении изменений свойств транспортируемого материала. Кроме того, поскольку транспортировка под давлением производится в конечном итоге лишь по очень короткому пути, согласно описанному в WO 2007/035974 A1 способу в зону давления доменной печи для производства чугуна можно подавать даже упомянутые выше проблемные в отношении техники транспортировки смеси материалов, содержащие железо и углерод. Существенным недостатком этого способа является большой износ из-за истирания тех элементов установки на работающем без давления участке транспортировки, которые находятся в контакте с транспортируемым материалом. Задача, лежащая в основе изобретения, состоит в том, чтобы создать способ и устройство для транспортировки материалов, пригодных для транспортировки, которые могут состоять из смеси жидкостей и твердых веществ или частиц. Транспортировка должна быть надежной независимо от изменений состава, распределения частиц по размерам и других свойств транспортируемого материала, например вязкости, тиксотропии и т.д., при этом даже в случае, когда транспортируемые материалы содержат абразивные частицы, вступающие с ними в контакт элементы установки должны изнашиваться как можно меньше. Для решения задачи предлагается перемещать транспортируемый материал внутри полости, имеющей впускное и выпускное отверстия для материала, как при помощи работающего без давления механического транспортера, так и при помощи нагнетательного насоса. Под работающими без давления механическими транспортерами понимаются такие транспортеры,для работы которых не требуется, чтобы давление в транспортируемом материале распространялось по участку транспортировки или чтобы транспортируемый материал перемещался газообразной или жидкой транспортировочной средой, а в которых транспортируемый материал перемещается, по существу, в результате непосредственного контакта с движущейся поверхностью транспортера. В дальнейшем изобретение поясняется на примере простого и выгодного частного случая, в котором упомянутая полость является трубой, а работающим без давления механическим транспортером является шнековый транспортер. На первый взгляд, затраты на транспортировку материала согласно изобретению представляются высокими. Однако фактически при транспортировке абразивных материалов в течение срока службы транспортировочной установки, работающей соответствующим образом, имеет место существенная экономия затрат по сравнению со способом работы, при котором применяют либо только насос, либо только шнековый транспортер. А именно, могут применяться в сочетании менее производительный насос и менее производительный шнековый транспортер, и указанные средства в сочетании, прежде всего, могут эксплуатироваться с очень малым износом и весьма малыми затратами энергии, а это означает, что затраты, зависящие от времени эксплуатации, очень малы. Изобретение поясняется подробнее при помощи чертежа, который схематично изображает, частично в разрезе, вариант выполнения участка транспортировки согласно изобретению. Транспортируемый материал поступает в насос 2 через загрузочную воронку 1. В качестве насоса 2 используют насосы, предлагаемые на рынке как "насосы для вязких жидкостей". Очень хорошие результаты были получены при применении в качестве насоса 2 эксцентрикового шнекового насоса. Насос 2 нагнетает транспортируемый материал в трубу 3 через впускное отверстие 3.1, расположенное вблизи одного ее конца. В трубе 3, которая представляет собой участок транспортировки, материал перемещается к ее противоположному концу при помощи транспортировочного давления, создаваемого насосом 2, и шнекового транспортера 4, расположенного в трубе 3 вдоль оси и работающего от привода 5. На конце трубы 3, противоположном впускному отверстию, расположено выпускное отверстие 3.2, через которое материал из трубы 3 выдавливается и падает наружу. Если шнекового транспортера 4 нет и используется только насос 2, то для нагнетания материала через поднимающуюся трубу 3 он должен создавать намного большее давление, чем в представленной конструкции. Для этого нужно применять значительно более мощные и более дорогие насосы, чем в способе согласно изобретению. Кроме того, остальные элементы установки должны быть рассчитаны на существенно более высокое давление. В общей сложности, на одном транспортировочном участке нельзя было бы преодолеть достаточно большую высоту и достаточно длинные горизонтальные расстояния, и ограничения в отношении допустимых свойств транспортируемого материала были бы больше. Если насоса 2 нет и используется только шнековый транспортер 4, то он должен прилегать к трубе,по меньшей мере, в нижней области ее поперечного сечения и должен вращаться очень быстро, чтобы поднимать также в некоторой степени жидкий материал или жидкий компонент материала, склонный к отеканию вниз. При наличии в транспортируемом материале твердых и абразивных частиц из-за их зажима между шнековым транспортером и стенкой трубы и из-за высокой скорости транспортируемого материала относительно элементов установки, а одних элементов установки относительно других может иметь место большой износ стенки трубы и шнекового транспортера. Сочетание "нагнетания перемещаемого материала" и "дополнительного перемещения этого материала на участке нагнетания при помощи работающего без давления механического транспортера" является очень выгодным по сравнению с известными способами транспортировки или с известными комбинациями способов транспортировки, так как это сочетание позволяет транспортировать более широкий ассортимент материалов и так как вместе с транспортируемым материалом необязательно нужно перемещать дополнительную транспортировочную среду (газ или жидкость). Целесообразно управлять шнековым транспортером и насосом таким образом, что если для одного из них отмечается слишком большое сопротивление, то к другому подводится более высокая приводная мощность. Оптимальные в этом отношении регулировки зависят от размеров установки и свойств транспортируемого материала и определяются, по существу, эмпирически. Если при заполненной трубе по каким-либо причинам нужно остановить шнековый транспортер 4,то тем не менее его можно время от времени или непрерывно медленно приводить в движение, чтобы избежать расслоения и уплотнения, а также опасного увеличения вязкости транспортируемого материала. Вследствие этого перемешивающего действия, а также для того, чтобы предотвратить абразивный износ в зазоре между стенкой трубы и шнековым транспортером, минимальное расстояние в радиальном направлении между расположенным вдоль оси шнековым транспортером 4 и внутренней боковой поверхностью трубы должно быть больше максимальных твердых частиц, находящихся в транспортируемом материале. При применении безосного шнекового транспортера, с учетом его высокой способности упруго деформироваться, зазор между ним и стенкой трубы может быть сделан меньше. Привод 5 шнекового транспортера 4 предпочтительно расположен на том конце трубы 3, где находится выпускное отверстие 3.2 для транспортируемого материала. В области этого конца транспортируемый материал имеет значительно меньшее гидростатическое давление, чем на конце трубы, расположенном вблизи насоса. Благодаря этому проще обеспечить хорошую герметичность подшипниковой опоры вала, соединяющего шнековый транспортер 4 и привод 5 и проходящего через торцевую поверхность трубы 5, чтобы избежать нежелательной протечки материала в подшипниковую опору и через нее. Если тем не менее область подшипниковой опоры должна быть рассчитана на высокое давление, то снаружи в подшипниковую опору нужно подавать под давлением смазку. Как сказано выше, способ транспортировки согласно изобретению может выгодным образом применяться для подачи пригодного для транспортировки материала в зону давления доменной печи для производства чугуна. Места загрузки в доменной печи обычно расположены на высоте от 5 до 15 м над тем местом, куда материал может доставляться транспортным средством. Расстояние в горизонтальном направлении обычно находится в пределах 60-150 м. Описанный способ транспортировки согласно изобретению очень хорошо подходит для прохождения большей части этого расстояния. Лишь в самой последней части общего транспортировочного пути, а именно непосредственно на входе в горячую зону давления доменной печи, может оказаться более выгодным производить транспортировку при меньшем поперечном сечении трубы и исключительно с помощью давления или с помощью давления в сочетании с транспортировочным средством. Участок транспортировки, существенными элементами которого являются насос, полость и работающий в ней без давления механический транспортер, обычно имеет длину несколько метров, например 10 м. Такие участки могут быть без проблем установлены друг за другом в произвольном количестве, так что даже для трудно транспортируемых материалов можно образовать участки транспортировки произвольной длины. Предпочтительно на длинных нисходящих или горизонтальных, неизогнутых или изогнутых лишь незначительно отдельных отрезках длинных участков транспортировки возможно и выгодно производить транспортировку с помощью транспортировочного средства или при содействии транспортировочного средства. То есть, транспортируемый материал перемещается в трубе, по меньшей мере, при поддержке путем воздействия протекающего в трубе транспортировочного средства, представляющего собой среду с хорошей текучестью, например сжатый воздух. Для этого в начале такого участка транспортировки в него нагнетают транспортировочное средство, а в конце этого участка транспортировочное средство можно при необходимости удалить в местах сепарации, например в циклоне. Транспортировка при помощи транспортировочного средства в общем случае не является такой надежной в плане закупоривания, как описанный способ, согласно которому нагнетают сам материал и дополнительно перемещают его без давления. Таким образом, некоторые участки, в которых опасность закупоривания априори мала, можно проходить с относительно высокой скоростью даже при относительно малых затратах на оборудование. Для многочисленных применений изобретения рекомендуется выполнять ограничительные стенки полости 3 полыми, что позволяет пропускать через них теплоноситель для нагревания или охлаждения полости 3. Нагревание обычно требуется для увеличения текучести транспортируемого материала, а охлаждение требуется для того, чтобы препятствовать испарению отдельных компонентов транспортируемого материала при теплой окружающей среде. Следует отметить, что согласно изобретению вместо шнековых транспортиров можно использовать другие работающие без давления механические транспортировочные средства. Кроме того, полость, в которой транспортируется материал, может иметь отличную от трубы форму, например она может быть выполнена в виде гибкого шланга. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ транспортировки материалов, пригодных для транспортировки, в котором транспортируемый материал перемещают внутри полости (3) между впускным отверстием (3.1) и выпускным отверстием (3.2) по участку транспортировки, на котором расположен работающий без давления механический транспортер (4), отличающийся тем, что транспортируемый материал подают в нагнетательный насос (2), нагнетают указанный материал в указанную полость (3) через впускное отверстие указанным насосом и перемещают материал по указанному участку транспортировки под действием транспортировочного давления, создаваемого насосом (2), и посредством указанного транспортера (4). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пригодный для транспортировки материал транспортируют в реакционную печь. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пригодный для транспортировки материал транспортируют в зону давления доменной печи для производства чугуна. 4. Устройство для осуществления способа по пп.1-3, содержащее нагнетательный насос (2) для транспортировки материалов, пригодных для транспортировки, через впускное отверстие внутрь полости(3) и через выпускное отверстие из этой полости наружу и работающий без давления механический транспортер (4) для перемещения указанного материала, расположенный на участке транспортировки,находящемся в указанной полости (3), отличающееся тем, что нагнетательный насос (2) установлен с возможностью нагнетания подаваемого в него транспортируемого материала в указанную полость (3) через впускное отверстие, при этом устройство выполнено с возможностью перемещения транспортируемого материала по указанному участку транспортировки под действием транспортировочного давления, создаваемого насосом (2) и транспортером (4). 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что транспортер (4) представляет собой шнековый транспортер. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что полость (3) представляет собой трубу, а привод (5) шнекового транспортера и выпускное отверстие (3.2) находятся в области одного и того же конца трубы. 7. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что шнековый транспортер проходит по оси, а расстояние в радиальном направлении между ним и окружающими его стенками полости, по меньшей мере,равно размеру максимальных твердых частиц, которые могут содержаться в пригодном для транспортировки материале. 8. Устройство по одному из пп.4-7, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью транспортировать материал в зону давления доменной печи для производства чугуна.