Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ ЗОЛЫ В СИСТЕМЕ УТИЛИЗАЦИИ ЗОЛЫ

Изобретение относится к устройствам для разгрузки сыпучих грузов и предназначено для использования при разгрузке золы в системе утилизации золы, полученной в результате сжигания осадка сточных вод населенных пунктов.

Природные и промышленные стоки крупных городов поступают на очистные сооружения, проходят технологическую обработку, в результате которой образуются большие объемы обезвоженного осадка, складирующиеся на полигонах.

В целях уменьшения объемов складирования в несколько раз осадок сточных вод сжигается и в результате сжигания образуется зола.

Наиболее широкое распространение получила технология сжигания осадка сточных вод и получения золы, описанная в монографии «Отведение и очистка сточных вод г. Санкт-Петербурга» (СПб., Стройиздат, 1999 г. С.380-386).

При сжигании осадка образуются большие объемы золы, в которой содержатся вредные для здоровья человека вещества и соединения тяжелых металлов.

Большие объемы золы необходимо утилизировать: переработать или использовать каким-либо иным способом. Система утилизации включает узлы производства, загрузки, транспортировки, разгрузки и утилизации золы.

Система утилизации может быть реализована при складировании золы на полигоне (монография «Отведение и очистка сточных вод г. Санкт-Петербурга», СПб, Стройиздат, 1999 г., с.372), а также при изготовлении строительных материалов, например автоклавного золопенобетона, строительстве дорог и др.

Одной из проблем, связанных с утилизацией золы является разгрузка и передача золы для производства золоматериалов.

Известно самосвальное транспортное средство (патент РФ 2013234) для транспортировки и разгрузки сыпучих грузов.

Сущность изобретения заключается в следующем. Механизм поворота кузова выполнен в виде телескопических опор, соединенных с передней частью кузова и снабженных пятами для опоры на грунт. Кузов установлен на раме шасси с возможностью продольного перемещения по рольгану и имеет ось поворота кузова, которая вставлена в продольные замкнутые пазы кронштейнов, закрепленных в задней части рамы шасси. Смещение рамы шасси относительно кузова производят при помощи тягача и телескопических опор, установленных пятами на грунт. При достижении осью конца пазов в кронштейнах происходит поворот кузова в вертикальной плоскости и осыпание груза.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является машина для разгрузки сыпучих грузов из полувагонов (патент РФ 2279396). Это устройство содержит контейнер с сыпучим грузом, блок разгрузки с узлом забора сыпучего груза из контейнера с помощью элеваторно-ковшевого механизма и передачи груза на производство с помощью наклонного желоба и конвейера.

Машина для разгрузки сыпучих грузов из полувагонов действует следующим образом. После прибытия груженого состава из полувагонов машина, двигаясь по дополнительному рельсовому пути, останавливается напротив подлежащего разгрузке полувагона. Далее включаются силовые цилиндры, при втягивании штоков которых угловые рычаги поворачиваются по часовой стрелке, благодаря чему штанги с нижней звездочкой на концах поворачиваются вокруг шарниров. Причем в этом положении отклоняющая звездочка огибается снизу двухцепным тяговым органом, а отклоняющая звездочка лишь касается его. При необходимости дополнительный подъем штанг с нижней звездочкой осуществляется с помощью выдвижения штока при включении силового цилиндра. Затем при повороте поворотной платформы горизонтальная балка из транспортного положения переводится в рабочее положение с ее ориентацией перпендикулярно оси железнодорожного пути. Путем включения силовых цилиндров нижняя звездочка с подгребающими шнеками опускается на находящийся в полувагоне сыпучий груз и включается мотор-редуктор, обеспечивающий вращение приводной звездочки в направлении. Окружное усилие от приводной звездочки передается пластинчатым цепям и закрепленным на них ковшам. Окружное усилие от пластинчатых цепей передается на нижнюю звездочку, а от нее - на вал и закрепленные на нем подгребающие шнеки. Подгребающими шнеками находящийся в полувагоне сыпучий груз подается к нижней звездочке, захватывается огибающими ее ковшами и транспортируется к верхней приводной звездочке. При огибании ковшами верхней приводной звездочки сыпучий груз высыпается из ковшей и попадает на наклонный желоб, по которому самотеком направляется на отводящий конвейер, транспортирующий сыпучий груз на прирельсовый склад. При выдвижении штоков силовых цилиндров (по мере выгрузки сыпучего груза из полувагона) штанги опускаются вниз до вертикального их положения. Далее при продвижении машины по дополнительным рельсовым путям вдоль полувагона осуществляется полная выгрузка сыпучего груза из полувагона и подача сыпучего груза на прирельсовый склад. После разгрузки одного полувагона включаются силовые цилиндры, штоки которых поворачивают штанги из вертикального положения в наклонное положение, а машина, не меняя положения горизонтальной балки, переезжает к следующему полувагону. Разгрузка всех остальных полувагонов состава осуществляется аналогично описанному выше. Возможен вариант выгрузки сыпучего груза при совмещении передвижений машины и состава. В этом случае длина дополнительного рельсового пути может быть сокращена. После окончания процесса разгрузки полувагонов состава включается привод поворотной платформы, которая поворачивает горизонтальную балку с подвешенной к ней ковшово-элеваторной стрелой на 90°, переводя ее из рабочего в транспортное положение.

Недостатком применения этих устройств в системах утилизации является то, что при их применении не обеспечивается:

- выполнение требований экологической безопасности, т.к. при разгрузке зола, содержащая тяжелые металлы, разлетается в окружающую среду и оказывает вредное воздействие на здоровье операторов;

- передача золы на производство по утилизации золы, например, при изготовлении из автоклавного золопенобетона, минуя стадию складирования.

Это приводит к тому, что зола при хранении на складе пылит, нарушаются требования экологической безопасности. Кроме того, передача золы на производство связана с необходимостью обеспечения экологической безопасности и требует дополнительных материальных и трудовых затрат.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для разгрузки сыпучих материалов, содержащее блок разгрузки контейнера с узлом забора и передачи сыпучих материалов на производство, см. EP 1172314(B1), 16.01.2002. В свою очередь узел забора и передачи сыпучих материалов содержит пневмомагистраль, включающую воздуховоды с патрубками и общий воздуховод.

Недостатки использования этого устройства в системе утилизации золы состоят в том, что при его применении не обеспечиваются:

- выполнение задачи по разгрузке золы из передвижных контейнеров с золой, систематически поступающих на разгрузку, т.к. контейнер устройства, представленного за прототип, является стационарным;

- подача золы на производство золоматериалов по замкнутому пути: контейнер с золой, воздуховоды, накопительный бункер, производство, что приводит к пылению золы и нарушению требований экологической безопасности.

Задачей настоящего изобретения является устройство разгрузки золы, обеспечивающее снижение экологической нагрузки на окружающую среду.

Поставленная задача решается тем, что блок разгрузки золы дополнительно снабжен укрытием, содержащим ограждающую конструкцию, включающую стационарные верхнюю часть, стенки и проем с тентом, размещенным на валу в верхней части ограждающей конструкции с возможностью перемещения в вертикальном направлении, при этом узел забора и передачи золы на производство содержит циклон с воздуховодом, пылевой вентилятор, последовательно подключенный к циклону, воздуховод накопительного бункера, общий гибкий воздуховод и панель, на которой равномерно расположены заборные воздуховоды, снабженные шиберами, при этом панель размещена в каркасе, который установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости по направляющим, а площадь панели соответствует 0,85-0,95 площади верхней части контейнера.

Заборные патрубки выполнены в форме усеченного конуса с диаметром, в верхней части равным диаметру заборного воздуховода, а в нижней части - диаметром 1,3-1,4 этого диаметра, причем на заборных патрубках по боковой поверхности выполнены равномерно расположенные вырезы, объединенные в 3-4 группы и расположенные по 2-3 выреза по высоте патрубка в каждой группе, длиной 0,05-0,1 диаметра патрубка и шириной 0,15-0,2 высоты патрубка каждый, вырезы ограничены коробами, имеющими верхнюю стенку и боковые вертикальные стенки.

Новыми отличительными признаками заявленного изобретения, введенными в известное устройство, являются:

- Укрытие блока разгрузки содержит ограждающую конструкцию, включающую стационарные верхнюю часть, три стенки и проем с тентом, размещенным на валу в верхней части ограждающей конструкции с возможностью перемещения в вертикальном направлении, например, с помощью мотор-редуктора. Такая конструкция узла приема золы и условия ее эксплуатации исключают распространение пыли в окружающую среду при разгрузке золы;

- Состав и взаимосвязи элементов пневмомагистрали, а именно: соединенные последовательно заборные воздуховоды с шиберами и заборными патрубками, общие стационарный и гибкий воздуховоды, воздуховод циклона с пылевым вентилятором, циклон с воздуховодом накопительного бункера и подключенным к циклону последовательно пылевым вентилятором с рукавным фильтром. Пневмомагистраль обеспечивает:

- подачу золы из кузова автомашины в приемный бункер завода по производству изделий из АЗПБ без участия оператора. Это исключает работу оператора во вредных условиях;

- заданный напор воздуха для транспортировки золы в бункер АЗПБ;

- Шибера в заборных воздуховодах, которые позволяют регулировать воздушные потоки в этих воздуховодах, обеспечивая равномерность распределения потоков, в условиях, когда воздуховоды расположены на различном удалении от циклона. Для обеспечения равномерности распределения воздушных потоков сечение ближнего к циклону заборного воздуховода должно быть меньше и увеличиваться по мере удаления заборного воздуховода от циклона;

- Панель заборных воздуховодов с каркасом обеспечивает установку заборных воздуховодов с патрубками под разгрузку золы, их перемещение под действием собственного веса внутрь кузова автомашины по мере удаления золы из кузова и после окончания разгрузки и возвращение панели заборных воздуховодов в исходное положение с помощью трособлочного механизма.

Площадь панели заборных воздуховодов и патрубков соответствует 0,85-0,95 площади верхней части контейнера, что обеспечивает создание условий для формирования золовоздушного потока в пневмомагистрали.

При величине этой площади менее 0,85 или более 0,95 площади верхней части контейнера условия для создания золовоздушного потока в пневмомагистрали не будут выполняться.

- Патрубок заборного воздуховода имеет форму усеченного конуса с определенным количеством заборных вырезов на его боковой поверхности, ограниченных заборными коробами, и выступает за пределы панели заборных воздуховодов в сторону внутреннего объема автомашины.

Выведение патрубка за пределы панели заборных воздуховодов обеспечивает создание разрежения между панелью заборных воздуховодов и внутренним объемом кузова с золой, т.е. наиболее благоприятных условий для забора золы.

Вырезы, ограниченные заборными коробами, обеспечивают направленное движение воздушного потока, образование в золе вокруг заборных патрубков полостей, периодическое заполнение полостей новыми порциями золы, перемещение панели заборных патрубков внутри кузова и в конечном итоге удаление золы из кузова автомашины.

Конусная форма заборного патрубка способствует снижению сопротивления движению воздуха с золой в пневмомагистрали и повышению эффективности удаления золы из кузова автомашины.

Техническим результатом изобретения является:

- повышение технологичности утилизации золы вследствие исключения операции складирования и передачи золы непосредственно на производство;

- снижение потерь золы при производстве АЗПБ вследствие пыления;

- обеспечение экологической безопасности и снижения нагрузки на окружающую среду путем исключения попадания золы в окружающую среду в процессе ее забора из контейнера и передачи на производство.

По сведениям, имеющимся у авторов, приведенные отличительные признаки являются новыми и в технической литературе не представлены. Совместное их применение в заявленной системе позволяет получить требуемый положительный технический результат.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

Фиг.1 - схема системы утилизации золы.

Фиг.2 - блок разгрузки золы.

Фиг.3 - заборный патрубок.

Как показано на фиг.1, система утилизации золы включает следующие основные элементы: узел производства и загрузки золы 1 в результате сжигания осадка сточных вод в автомашину 2 со съемным кузовом 3 для золы 4, устройство для разгрузки золы 5 и узел утилизации золы 6, например, при изготовлении автоклавного золопенобетона.

Устройство для разгрузки золы 5 включает следующие основные конструктивные элементы: контейнер (съемный кузов автомашины) 3 с золой 4 (фиг.2), упоры 7 автомашины с конечными выключателями 8, заборные 9 и общий стационарный 10 воздуховоды, каркас 11, панель заборных воздуховодов 12, шибера 13, заборные патрубки 14 заборных воздуховодов 9, трос 15, блоки 16, направляющие 17, конечные выключатели 18, подшипники 19, рым 20, крюк 21, лебедку 22 каркаса заборных воздуховодов 11;

Заборное отверстие 23, заборный вырез 24 заборного патрубка 14, короб 25, вертикальная 26, горизонтальная 27 стенка короба заборного патрубка 14, Фиг.3. (На фиг.3 показана одна группа заборных вырезов заборного патрубка).

Пневмомагистраль 28, Фиг.2, включающая общий стационарный 10, заборные 9 с патрубками 14 и общий гибкий 29 с фланцами 30 воздуховоды, воздуховоды циклона 31 и накопительного бункера 32, циклон 33, пылевые вентиляторы 34 и рукавный фильтр 35.

Ограждающая конструкция укрытия 36, включающая верхнюю часть 37, стенки 38, проем 39 ограждающей конструкции укрытия, упоры 40 и конечные выключатели 41 кузова 3, тент 42, вал 43, пригрузочная арматура 44, мотор-редуктор 45 и конечный выключатель 46 тента.

Устройство для разгрузки золы в системе утилизации золы работает следующим образом.

В узле 1 осуществляется сжигание осадка сточных вод, производство и загрузка золы 4 в съемный кузов 3 автомашины 2, которая транспортирует золу к устройству для разгрузки золы 5 узла утилизации золы 6.

Автомашина 2 со съемным кузовом 3, заполненным золой 4 подъезжает к проему 39 ограждающей конструкции укрытия 36 до упоров 7 с конечными выключателями 8. Срабатывают конечные выключатели 7, поднимается тент 42 и автомашина 2 спускает кузов 3 в ограждающую конструкцию укрытия 36 до упора кузова 40. Срабатывает концевой выключатель 41 и включает мотор-редуктор 45, который опускает тент 42, намотанный на валу тента 43, а также трособлочный механизм и пневмомагистраль 28.

С помощью трособлочного механизма устройства для разгрузки золы 5: тросов 15, блоков 16, крюка 21, рыма 20 и лебедки 22 на золу 4, заполняющую кузов 3, опускаются заборные воздуховоды 9 с заборными патрубками 14, укрепленные на панели 12 в каркасе 11.

Начинает работать пневмомагистраль 28, включающая заборный 9, общий стационарный 10 и общий гибкий 29 с фланцами 30 воздуховоды, воздуховод циклона 31, циклон 33 и пылевые вентиляторы 34, обеспечивающие транспортировку золы из кузова автомашины в узел утилизации золы 6, например, для изготовления автоклавного золопенобетона. Рукавный фильтр 35 обеспечивает удаление пыли, возникающей при работе циклона 33. Равномерность удаления золы 4 из кузова 3 при разном удалении заборных воздуховодов от пылевого вентилятора 34 обеспечивается путем регулирования воздушного потока этих воздуховодов с помощью шиберов 13 в заборных воздуховодах 9. В месте установки заборных патрубков 14 на золу 4 и забора золы из кузова 3 автомобиля 2 создается разрежение в пространстве между золой и панелью заборных воздуховодов. Зола под воздействием вытяжных воздушных потоков через заборные отверстия 23 и заборные вырезы 24 заборного патрубка 14 засасывается в заборный воздуховод 9 и далее в пневмомагистраль 28. Вследствие этого вокруг заборных патрубков 14 образуются полости, которые постоянно заполняются золой в результате самопроизвольного осыпания прилегающих к этой полости участков золы под воздействием собственного веса опускающейся вниз по мере удаления золы из кузова панели заборных воздуховодов. Заборные вырезы 24 заборного патрубка, фиг.3, ограниченные заборным коробом 25, образованным горизонтальными 27 и вертикальными 26 стенками, и заборные отверстия заборного патрубка 23 обеспечивают создание направленного и равномерно распределенного с боковой и торцевой поверхностей заборного патрубка 14 потока вытяжного воздуха с золой. В это время каркас 11, фиг.2, с панелью заборных воздуховодов 12 на подшипниках 19 скользит по направляющим 17, опускаясь вниз и высасывая золу 4 из кузова 3 автомашины 2. После того как заборные патрубки 14 опустятся на дно кузова 3, остатки золы будут выбраны из кузова через заборные вырезы 24 заборного патрубка 14.

После окончания разгрузки кузова 3 автомашины 2 срабатывает конечный выключатель каркаса заборных воздуховодов 18, отключаются пылевые вентиляторы 34, циклон 33 с рукавным фильтром 35, включаются мотор-редуктор тента 45 и лебедка 22 каркаса заборных воздуховодов 11. Поднимается в исходное положение каркас 11 с панелью заборных воздуховодов 12, двигаясь по направляющим 17 и освобождая место для перемещения пустого кузова 3 на автомашину 2. Включается мотор-редуктор 45 и поднимается тент укрытия 42. Срабатывают концевые выключатели 18 тента 46 и тент 42, каркас 11 с панелью заборных воздуховодов 12 останавливаются в исходном крайнем верхнем положении. Автомашина 2 с пустым кузовом 3 уезжает, срабатывает конечный выключатель 8, включается мотор-редуктор 45, тент 42 опускается.

Зола из циклона 33 по воздуховоду накопительного бункера 32 попадает в узел утилизации золы, например, при изготовлении автоклавного золопенобетона.

Заявленное устройство разгрузки золы в системе утилизации золы обеспечивает повышение эффективности утилизации при условиях повышения экологической безопасности и снижения нагрузки на окружающую среду. Кроме того, заявленное устройство обеспечивает выполнение полного цикла производства золы в результате сжигания осадка сточных вод, который заканчивается утилизацией золы, в результате получения товарной продукции - строительных изделий, например из автоклавного золопенобетона, и может быть реализовано в существующих системах переработки осадка сточных вод при использовании доступных материалов и агрегатов.