Устройство для измельчения в слое материала

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В СЛОЕ МАТЕРИАЛА Предложено устройство (10) для измельчения влажных агломератов, в особенности влажного кокса,в слое материала, содержащее накопительный контейнер для подлежащего измельчению материала и валковую мельницу (20) для измельчения в слое материала. Для эффективного измельчения накопительный контейнер выполнен в виде накопительного бункера (12) с разгрузочным шнеком(14), движущимся в двух измерениях, причем разгрузочный шнек (14) подает подлежащий измельчению материал из накопительного бункера (12) через подающие трубопроводы (16, 16') к установленному по направлению потока непосредственно перед валковой мельницей (20) уплотнительному шнеку (18), который содержит по меньшей мере одну прерывистую шнековую лопасть (30).(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ХОСОКАВА БЕПЕКС ГМБХ (DE) Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к устройству для измельчения влажных агломератов в слое материала, содержащему накопительный контейнер для подлежащего измельчению материала и валковую мельницу. В частности, изобретение относится к устройству для измельчения влажного кокса в слое материала. Предшествующий уровень техники В немецком патенте 550692 описаны способ и устройство, в которых уголь с естественной влажностью дозируют в потоке горячих газообразных продуктов сгорания. Несущий влажные угольные частицы поток газообразных продуктов сгорания подают к высокоскоростному вентилятору, в котором угольные частицы измельчаются и одновременно сушатся. После прохода вентилятора поток газообразных продуктов сгорания направляют в сепаратор, например в циклон, чтобы известным образом удалить измельченные и высушенные угольные частицы из потока газообразных продуктов сгорания. Из патентного документа EP 0159710 А 2 известны способ и устройство для дробления, среди прочих материалов, угля или влажного кокса. Предложенный в этом документе способ дробления предусматривает использование двух дробильных поверхностей, между которыми расположены дробильные тела, в частности, в виде дробильных валков. Две дробильные поверхности могут быть выполнены прямыми или криволинейными, например цилиндрическими, и могут быть расположены горизонтально,вертикально или под любым наклоном. В полезной модели DE 9417092 U1 показано и описано устройство подачи материала для валковой мельницы для измельчения в слое материала, которая работает в замкнутом цикле измельчения и сепарации. Вследствие такого режима работы подаваемый к валковой мельнице измельчаемый материал имеет высокое содержание мелких частиц, которые легко приобретают текучесть, что создает помехи формированию слоя материала, требуемого для правильного функционирования. Для преодоления этой проблемы предложено использовать в качестве разгрузочного устройства накопительного бункера двойной шнек с горизонтальными осями и приводом в противоположных направлениях и обеспечить дополнительную загрузку этого двойного шнека материалом с помощью по меньшей мере одного уплотнительного шнека с вертикальной осью, за счет преодоления противодавления, создаваемого перепускным клапаном. За счет создаваемого перепускным клапаном противодавления достигается предварительное уплотнение транспортируемого материала и тем самым полное заполнение шнековых лопастей двойного шнека материалом с высокой объемной плотностью. Полное заполнение шнековых лопастей уплотнительного шнека обеспечивается за счет большей транспортирующей производительности двойного шнека по сравнению с уплотнительным шнеком. В немецкой полезной модели 7237934 U1 описан бункер для порошкообразного или зернистого материала, снабженный разгрузочным устройством в виде винтового транспортера, который, с одной стороны, вращается вокруг своей оси и, с другой стороны, совершает поступательное движение над дном бункера. Недостатками этого решения являются, с одной стороны, тенденция находящегося в бункере материала к образованию мостов (пробок) и, с другой стороны, трудный доступ к разгрузочному устройству в случае повреждения разгрузочного транспортера или его привода. Для решения этих проблем предложено в области нижнего конца бункера в двух боковых проемах установить полый поперечный несущий элемент, имеющий такие размеры и установленный таким образом, что его средняя часть перекрывает приводной механизм разгрузочного транспортера. При этом полый поперечный несущий элемент обеспечивает доступ к приводному механизму и препятствует образованию естественного откоса материала в направлении к центральному выпускному отверстию. Из немецкой полезной модели 9410287 U1 известен шнековый уплотнитель со вспомогательным устройством подачи. Шнековый уплотнитель предназначен для того, чтобы посредством уплотнения уменьшать объем объемных материалов, например использованных картонных упаковок. Для обеспечения беспрепятственной подачи загружаемого в шнековый уплотнитель материала над уплотнительным шнеком в питающем бункере параллельно оси шнека установлен вал, оснащенный по меньшей мере двумя подающими элементами и приводимый во вращение в противоположном направлении относительно вала шнека. При этом между уплотнительным шнеком и валом должно создаваться подающее усилие. На практике недостаток известных способов измельчения влажного угля или влажного кокса, например, с помощью вертикальной валковой мельницы, заключается в том, что требуются сложные и дорогостоящие технические средства для сушки влажного угля или влажного кокса и для предотвращения взрыва пыли. Кроме того, при высоких усилиях прессования, которые желательны для должного измельчения, в вертикальной валковой мельнице наблюдается тенденция к образованию так называемых хлопьев, то есть образуются плоские агломераты мелких частиц, которые очень затрудняют или даже делают невозможным отделение фракции тонко измельченного материала в зоне сепарации вертикальной валковой мельницы, поскольку такие агломераты мелких частиц не поддаются отделению потоком воздуха в зоне сепарации. Поэтому для предотвращения образования хлопьев вертикальную валковую мельницу настраивают на низкое удельное усилие измельчения, в результате чего снижается степень измельчения. Образование хлопьев также негативно влияет на работу мельницы с концентричными цилиндрическими измельчительными поверхностями. Сущность изобретения Задачей изобретения является создание усовершенствованного устройства для измельчения влажных агломератов в слое материала, которое по возможности наиболее эффективным образом обеспечивает достижение максимальной тонкости измельчения и не требует сложного и дорогостоящего оборудования для обнаружения и предотвращения взрыва пыли. В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет устройства, обладающего признаками п.1 формулы. Согласно этому пункту в устройстве по изобретению в качестве накопительного контейнера используется накопительный бункер с разгрузочным шнеком, движущимся в двух измерениях, причем разгрузочный шнек подает подлежащий измельчению материал из накопительного бункера через подающие трубопроводы к уплотнительному шнеку, установленному по направлению потока непосредственно перед валковой мельницей для измельчения в слое материала. Уплотнительный шнек содержит по меньшей мере одну прерывистую шнековую лопасть, которая разделена на сегменты с образованием между ними зазоров. Влажные агломераты, особенно влажный уголь или влажный кокс, обладают низкой способностью к текучести. С помощью движущегося в двух измерениях разгрузочного шнека, который не только вращается вокруг своей продольной оси, но, кроме того, в целом перемещается вдоль заданной траектории,обеспечивается непрерывная подача материала в направлении к валковой мельнице. В частности, использование такого движущегося в двух измерениях разгрузочного шнека в накопительном бункере создает в нем массовый расход, то есть предпочтительно накопительный бункер является бункером массового расхода. Согласно варианту осуществления разгрузочный шнек вращается вокруг своей продольной оси и,кроме того, перемещается возвратно-поступательно в разгрузочной области накопительного бункера. При этом возвратно-поступательное движение может осуществляться в вертикальном направлении или в направлении под наклоном к вертикали, причем возможно также, например, перемещать вращающийся разгрузочный шнек поочередно наклонно вверх в одном направлении и затем наклонно вверх в другом направлении. В предпочтительном варианте осуществления разгрузочный шнек вращается в двух измерениях, т.е., с одной стороны, он вращается вокруг своей продольной оси и, с другой стороны, он перемещается в разгрузочной области накопительного бункера вдоль ее края, например по круговой траектории. При этом, если разгрузочный шнек установлен в центре цилиндрического накопительного бункера,то за счет своего движения вдоль края он добирается почти до любого места круглой разгрузочной области накопительного бункера. Плоскость, в которой происходит движение разгрузочного шнека вдоль края, может быть горизонтальной или быть наклонной к горизонтали. Разгрузочный шнек может также совершать движение вдоль края, на которое наложено волнообразное возвратно-поступательное движение вверх и вниз. Уплотнительный шнек, который согласно изобретению установлен по направлению потока непосредственно перед валковой мельницей, надежно вдавливает подаваемый от разгрузочного шнека подлежащий измельчению материал в раствор валков валковой мельницы. Уплотнительный шнек специально приспособлен для транспортирования влажных агломератов, особенно влажного кокса, за счет того,что он снабжен прерывистой шнековой лопастью. Предпочтительно все шнековые лопасти уплотнительного шнека выполнены прерывистыми. Устройство по изобретению позволяет измельчать кусковой влажный исходный материал, например влажный кокс, с исходной крупностью до 10 мм и влажностью до 20 мас.% до высокой степени измельчения за один проход. Так, например, вполне возможно из влажного исходного материала с крупностью частиц меньше 8 мм для 97 мас.% за один проход через раствор валков получать распределение крупности, при котором частицы меньше 200 мкм составляют примерно 75% материала по массе. При этом влажность остается постоянной без выделения воды при уплотнении. Более того, пористый объем кокса сохраняет способность поглощать влагу примерно до 20 мас.%. При проходе через раствор валков образуются частично спрессованные агломераты, так называемые хлопья. Однако вследствие достижения высокой конечной тонкости измельчения уже за один проход через раствор валков эти хлопья не требуют сепарации, а могут непосредственно подаваться для дальнейшего использования. Так, например, они могут подаваться с помощью ленточного конвейера в печь для сжигания. Для повышения срока службы измельчительных валков, прижимаемых друг к другу со значительным усилием, наружная поверхность каждого измельчительного валка предпочтительно имеет износостойкое покрытие, например обеспечиваемое цементацией. Поскольку в устройстве по изобретению материал подвергается измельчению до требуемой конечной тонкости за один проход, отпадает многократный проход материала, необходимый при других способах. Не требуется также замкнутого контура измельчения и сепарации. За счет этого для получения конечного продукта расходуется значительно меньше энергии. Кроме того, не требуется расхода энергии на сушку, поскольку измельчаемый материал подается и может дальше обрабатываться во влажном состоянии. Поэтому отсутствует риск взрыва пыли. Перечень чертежей Далее со ссылками на прилагаемые чертежи подробно описан пример устройства по изобретению. Фиг. 1 схематично изображает устройство по изобретению для измельчения влажного кокса и фиг. 2 изображает в перспективе в увеличенном виде уплотняющий шнек, используемый в устройстве на фиг. 1. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 схематично показано устройство для измельчения влажного кокса, обозначенное в целом позицией 10. Устройство 10 содержит накопительный бункер 12 для подлежащего измельчению влажного кокса, в нижней части которого расположен разгрузочный шнек 14. Для того чтобы непрерывно выдавать из накопительного бункера 12 обладающий низкой текучестью кусковый влажный кокс, разгрузочный шнек 14 вращается в двух измерениях, т.е. он вращается не только вокруг своей центральной продольной оси, но также целиком перемещается по заданной траектории. В показанном варианте осуществления вращающийся разгрузочный шнек 14 целиком перемещается по круговой траектории в нижней части накопительного бункера 12 с помощью двигателя с редуктором,установленного по оси накопительного бункера 12 (не показан). При этом на движение по круговой траектории может накладываться волнообразное возвратно-поступательное движение. Альтернативно вращающийся разгрузочный шнек 14 в нижней части накопительного бункера 12 может выполнять только возвратно-поступательное движение вверх и вниз. За счет описанного вращения разгрузочного шнека 14 в двух измерениях в накопительном бункере 12 создается и поддерживается непрерывный массовый расход через подающие трубопроводы 16 и 16'. Подающие трубопроводы 16, 16' подведены к уплотнительному шнеку 18, который подает кусковой влажный кокс в валковую мельницу 20 для измельчения в слое материала, содержащую два измельчительных валка 22, 24 с противоположными направлениями вращения, между которыми образован раствор 26 валков. Уплотнительный шнек 18 расположен непосредственно перед валковой мельницей 20 и принудительно вдавливает влажный кокс в валковую мельницу 20, точнее в раствор 26 валков. Два измельчительных валка 22, 24 прижимаются друг к другу со значительным усилием, так что проходящий через раствор 26 валков материал интенсивно измельчается. При проходе через раствор 26 валков из кускового влажного коксового материала, который вдавливается в раствор 26 валков уплотнительным шнеком 18, образуются частично спрессованные агломераты из мелких частиц кокса, называемые хлопьями. Эти хлопья и другой измельченный в растворе 26 валков коксовый материал падает из раствора 26 валков вниз на ленточный конвейер 28,который подает измельченный влажный кокс для желаемого дальнейшего использования. Так, например, измельченный влажный кокс может таким путем подаваться к топочной установке. На фиг. 2 более подробно показан уплотнительный шнек 18. На чертеже хорошо видно, что в отличие от обычных уплотнительных шнеков уплотнительный шнек 18 вместо сплошных шнековых лопастей имеет в данном случае одну шнековую лопасть 30, которая выполнена прерывистой и разделена на сегменты 32, между которыми имеются зазоры 34. Образующие прерывистую шнековую лопасть 30 сегменты 32 расположены на цилиндрическом валу, причем на чертеже видно, что шнековая лопасть 30 проходит не по всей длине цилиндрического вала 36, а находится только на его передней половине в области свободного конца уплотнительного шнека 18. Зазоры 34 между смежными сегментами 32 в направлении шнековой лопасти 30 составляют примерно половину длины сегмента 32. На выполненном описанным образом устройстве 10 были проведены испытания по измельчению влажного кокса крупностью подаваемого коксового материала меньше 8 мм для 97 мас.% и влажностью от 15 до 20 мас.%. После однократного прохода через раствор 26 валков был получен размер частиц меньше 200 мкм примерно для 75% материала по массе. При этом влажность оставалась постоянной без выделения воды при уплотнении. Температура соответствовала температуре окружающей среды, при измельчении не наблюдалось поддающегося измерению повышения температуры. Использованная для испытаний валковая мельница 20 имела валки 22, 24 диаметром 520 мм и рабочей шириной 180 мм. Уплотнительный шнек 18 имел диаметр 170 мм. Производительность такого устройства составила примерно 8 т/ч. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство (10) для измельчения влажных агломератов в слое материала, содержащее накопительный контейнер для подлежащего измельчению материала и валковую мельницу (20) для измельчения в слое материала, отличающееся тем, что накопительный контейнер выполнен в виде накопительного бункера (12) с разгрузочным шнеком (14), движущимся в двух измерениях и обеспечивающим подачу подлежащего измельчению материала из накопительного бункера (12) через подающие трубопроводы(16, 16') к уплотнительному шнеку (18), установленному по направлению потока непосредственно перед валковой мельницей (20) и содержащему по меньшей мере одну прерывистую шнековую лопасть (30),разделенную на сегменты (32), между которыми предусмотрены зазоры (34). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что влажные агломераты представляют собой влажный кокс. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разгрузочный шнек (14) выполнен в виде вращающегося в двух измерениях разгрузочного шнека, который, с одной стороны, вращается вокруг своей продольной оси и, с другой стороны, совершает вращение как одно целое вокруг оси, перпендикулярной продольной оси. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зазоры (34) между смежными сегментами (32) в направлении шнековой лопасти (30) составляют порядка половины длины каждого сегмента (32). 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая прерывистая шнековая лопасть (30) расположена только в области передней половины уплотнительного шнека (18) рядом с его свободным концом. 6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что все шнековые лопасти(30) уплотнительного шнека (18) выполнены прерывистыми. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопительный бункер (12) является бункером массового расхода. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валковая мельница (20) содержит единственный раствор (26) валков. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что под единственным раствором (26) валков расположен ленточный конвейер (28). 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валковая мельница (20) содержит измельчительные валки (22, 24), снабженные износостойким слоем.