Процессы уплотнения сыпучих и порошковых материалов в замкнутом объеме под действием внешних нагрузок широко применяются а различных промышленных технологиях:
Для переработки сыпучих материалов необходима предварительная подготовка сырья, одной из таких стадий является прессование.
В технологии предложенной кафедрой МАХП, эту функцию будет выполнять прессующе - проталкивающее устройство (ППУ).
Раньше были предложены различные конструкции ППУ, но они были стационарными, т.е. установленными возле каждой термолизной камеры. Эти разработки были рассмотрены и на их основе приняты конструктивные решения для проектирования ППУ, которое будет перемещаться вдоль фронта батареи.
Прессующе - проталкивающее устройство (ППУ) является одним из основных устройств УТО обеспечивающим прессование отходов до необходимой плотности и проталкивание всей загрузки с одновременной выдачей готового продукта. ППУ обеспечивает прессование отходов при давлении до 1.6 МПа и её проталкивание в обогреваемую зону печи и состоит из загрузочного бункера, камеры прессования, толкателя, гидроцилиндров и опорной стойки. ППУ герметично соединено с кладкой камеры термолиза. Толкатель состоит из головки, направляющей и опорных стоек, на которых установлены гидроцилиндры и узел скольжения, обеспечивающий движение направляющей. Головка толкателя и направляющая жестко соединены между собой, имеют коробчатую структуру и выполнены из листовой стали. На головке толкателя закреплена съемная рабочая часть, имеющая специальный выступ по всей высоте прессующей поверхности толкателя, что позволяет получать соединение типа "шип - паз" между соседними спрессованными блоками.
Камера прессования представляет собой коробчатую конструкцию, снабженную устройствами, позволяющими реализовать герметичное соединение с блочно бетонной камерой термолиза при обеспечении их соосности. Для удобства монтажа и ремонта камера прессования выполнена разборной.
Для приведения в движение толкателя ППУ используется гидравлический привод. Поступательное движение толкателю сообщают два гидроцилиндра. Маслостанция, обеспечивающая их работу, расположена в специальном помещении. Применение гидропривода связано с тем, что он имеет ряд преимуществ перед механическим приводом, в частности: меньшие габариты, удобство монтажа, плавность хода, высокий КПД, простоту регулирования скорости движения, возможность получения больших усилий, возможность использования стандартных маслостанций и вынесения их в удобное место.
ППУ размещено непосредственно возле камеры термолиза и работает при повышенной температуре в атмосфере водяного пара, соединений серы, углерода, аммиака и др., а также в условиях атмосферной коррозии. Кроме того, некоторые части соприкасаются с шихтой и подвержены физической коррозии. Поэтому требования, предъявляемые к материалам, из которых изготовлено ППУ, достаточно высоки: толкатель должен быть прочным, так как во время работы он испытывает значительные механические нагрузки; должен быть износостойким, так как части толкателя термостойким, так как ППУ работает в условиях повышенных температур; а также должен легко обрабатываться.
ППУ непосредственно примыкает к термолизной печи. Температура в зоне стыка 400 - 550оС.
В течение периода термолиза загрузка, находящаяся непосредственно в загрузочной камере, находится под давлением и подвергается термохимическим превращениям с образованием пластическозагрузки с поверхностью стенок загруй массы. Давление в зоне контакта зочной камеры может достигать 3 – 5 МПа, температура 350 - 400оС, перепад температур по толщине стенки 250 - 350оС. Такие условия работы могут быть причиной деформаций, термической усталости и быстрого износа загрузочной камеры, нарушения герметичности и работоспособности УТО. С учетом вышеперечисленных параметров и возможности оперативного изменения конфигурации (конусности) камеры прессования, а также с целью возможности выполнения ремонтов силами ремонтных служб коксохимического завода решено в качестве основного конструкционного материала использовать сталь Ст3.
Также ранее были проведены исследования на натурных образцах и с помощью математической модели процесса прессования углесодержащих масс.
Но исследования технологии и параметров прессования проводились без привязки к конкретному ППУ, которое будет проводить прессование.
Из выше изложенного можно сделать вывод, что необходимо рассматривать в комплексе систему «ППУ - перерабатываемая смесь _ термолизная камера». Т.к. в отдельности можно создать все три составляющие оптимальными, но они не будут надлежащим образов функционировать между собой.
В разработке ППУ необходимо отталкиваться от свойств перерабатываемой углеродистой массы, которые были определены ранее. Необходимо определить наиболее подходящий диапазон свойств перерабатываемой смеси из твердых бытовых и промышленных отходов, которым должна удовлетворять работа ППУ.
Также должна быть проведена оптимизация конструкции ППУ исходя из условий минимизации расхода металла и равномерного распределения напряжений.
Т.к. исследования проводились на однородных углесодержащих смесях, то необходимо определить основные физико-механические свойства перерабатываемых промышленных и бытовых отходов, чтобы ввести поправочные коэффициенты для определения технологических параметров.
1.Ткачев В.С., Остапенко М.А. Оборудование коксохимических заводов. – М.: Машиностроение, 1983.-360с.
2.Веретельник С.П., Парфенюк А.С. Отчёт онаучно-исследовательской работе по гос.теме Г30-91: Разработка новой,экологически чистой технологии производства кокса в наклонных коксовых печах с предварительным прессованием загрузки.
3.Веретельник С.П., Парфенюк А.С. Отчёт онаучно-исследовательской работе Г11-97: Поиск и разработка путей и способов переработки углеродистых отходов.