Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам комбинированного теплоснабжения, предназначенным для сушки волокнистого пуха, полученного мокрым способом, а также хлопкового сырья в сушильных установках или бункерах очистителей мелкого сора.
Известен топочный агрегат, работающий на жидком топливе типа ТЖ-1,5, предназначенный для выработки горячего воздуха и обеспечения сушильных машин теплоносителем для сушки влажного хлопкового сырья [1].
Недостатками данного устройства являются высокий расход жидкого топлива, значительная металлоёмкость, низкая эффективность, а также негативное влияние дымовых газов и копоти на качественные показатели хлопкового волокна, в частности на его цвет.
В качестве прототипа выбран малогабаритный топочный агрегат типа СТАМ-К-2 [2], предназначенный для теплоснабжения хлопкосушилок типа 2СБ-10. Указанный агрегат включает топливо сжигающее устройство, камеру смешения и дымосос.Топочный агрегат содержит два металлических кожуха - внешний и внутренний, между которыми предусмотрен зазор шириной 40–50 мм для прохождения воздуха, используемого для охлаждения футеровки топки и снижения температуры топочных газов до требуемого уровня. Топливосжигающее устройство включает камеру зажигания и камеру сгорания, соединённые коническим переходом с отверстиями для подачи воздуха. Камера зажигания выполнена цилиндрической формы и имеет разъёмную торцевую часть с установленной форсункой. В торцевой части предусмотрены отверстия для розжига и наблюдения за процессом горения, а также для установки датчика контроля пламени. На камере зажигания установлен распределитель вторичного воздуха, образующий кольцевую камеру. Камера сгорания также выполнена цилиндрической и размещена внутри охлаждающего кожуха. Камера смешения, в которой происходит смешение топочных газов с атмосферным воздухом и снижение температуры, соединена со всасывающим патрубком дымососа. В её начальной части установлен конический рассекатель, формирующий кольцевой канал для поступления воздуха и топочных газов. Камера футерована огнеупорным материалом.
Агрегат оснащён вентиляторами высокого давления для подачи первичного и вторичного воздуха. Подача жидкого топлива в форсунку осуществляется вихревым насосом. Распыл топлива производится первичным воздухом, а вторичный воздух подаётся по отдельному трубопроводу. Сушильный агент, образующийся при смешении топочных газов с воздухом, подаётся в сушильный барабан с помощью нагнетательного вентилятора [3].
Недостатками прототипа являются высокий расход жидкого топлива и электроэнергии, обусловленный использованием нескольких вентиляторов, значительная металлоёмкость и высокая стоимость, сложность конструкции, многоступенчатый процесс формирования сушильного агента, а также негативное воздействие дымовых газов и копоти на цвет и качество хлопкового волокна.
Задачей изобретения является создание эффективного теплообразователя, обеспечивающего снижение энергозатрат, упрощение конструкции, повышение экологичности процесса и улучшение качества сушки хлопкового сырья.
Указанная задача решается тем, что теплообразователь для сушки хлопкового сырья, включающий камеру сжигания, камеру сгорания, камеру смешения, систему подачи воздуха и газоход, согласно изобретению, снабжён П-образным резервуаром воды, размещённым в верхней и боковых частях зоны теплообмена, а в зоне сгорания установлены металлические термостойкие цилиндрические теплопроводящие трубы, расположенные в два ряда линейно или в виде полуэллипса. Камера сжигания соединена с бункером-накопителем топлива и снабжена теплонепроводимыми многослойными дверями с теплоизоляционным заполнением, преимущественно на основе базальтового материала. В нижней части камеры сжигания выполнены воздухоподающие отверстия для подачи первичного воздуха. Теплопроводящие трубы обеспечивают передачу тепла в камеру смешения, где при подаче атмосферного воздуха формируется сушильный агент, направляемый в сушильную установку. П-образный резервуар воды выполнен с возможностью утилизации тепла продуктов сгорания с одновременным получением горячей воды и пара. Горячая вода предназначена для отопления производственных помещений, а пар - для увлажнения хлопкового волокна перед прессованием.
Устройство дополнительно снабжено системой отвода и очистки дымовых газов, а также механизмом удаления золы.
Температура сушильного агента регулируется в зависимости от влажности исходного хлопкового сырья.
Технический результат заключается в снижении энергозатрат, упрощении конструкции, повышении эффективности сушки, улучшении экологических показателей и обеспечении дополнительного получения горячей воды и пара.
Сущность изобретения заключается в том, что теплообразователь для сушки хлопкового сырья, включающий камеру сжигания, камеру смешения и систему подачи воздуха, выполнен в виде комбинированного устройства, обеспечивающего одновременное получение сушильного агента, горячей воды и пара при сжигании природного угля, при этом конструкция упрощена, снижена энергоёмкость и повышена экологичность процесса.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства для получения экологически чистого горячего воздуха, а на фиг. 2 - схема продольного разреза металлических термостойких цилиндрических теплопередающих труб с прямым (а) и полуэллиптическим (б) профилем.
Устройство содержит камеру сжигания (2), в которую топливо подается из бункера-накопителя через теплонепроводимые двери (1), выполненные многослойными, преимущественно трёхстенными, с размещением между стенками теплоизоляционного материала. В нижней части камеры сжигания (2) размещены воздухопроводящие отверстия (5), через которые подается первичный воздух от вентилятора (3), обеспечивающий распыл и равномерное сжигание угля.
Камера сжигания (2) переходит в камеру сгорания (6), где осуществляется процесс горения топлива, при этом пламя воздействует на металлические термостойкие цилиндрические теплопроводящие трубы (7), расположенные в два ряда линейно или в виде полуэллипса. Через стенки указанных труб (7) тепло передается в камеру смешения, где при подаче атмосферного воздуха вентилятором (13) формируется сушильный агент заданной температуры.
В верхней и боковой части теплопроводящих труб (7) размещен П-образный металлический резервуар воды (8), выполненный из коррозионностойкого материала, в котором за счет утилизации тепла продуктов сгорания одновременно образуются горячая вода и пар (9). Горячая вода используется для отопления производственных помещений, а пар через пароохладитель (10) подается по теплоизоляционным трубопроводам для увлажнения хлопкового волокна перед прессованием.
Сушильный агент из камеры смешения направляется через газоход в сушильную установку или, при влажности хлопкового сырья 10–15%, подается по трубопроводу (9) в бункер очистителя мелкого сора, расположенный под сепаратором, где осуществляется дополнительная сушка сырья с последующей его очисткой в устройстве с выводом отходов через элементы. Далее, на основе комбинированного транспортирования сушильного агента в бункер очистителя мелкого сора, применяется сокращенная линия (на схеме не указано).
Отработанные дымовые газы удаляются через вытяжную трубу (11), проходят очистку и выбрасываются в атмосферу. Зольные остатки выводятся через отверстия (5) в шнековый механизм (12).
Температура сушильного агента регулируется автоматически в зависимости от влажности исходного хлопкового сырья посредством системы контроля и подачи топлива.
Теплообразователь работает следующим образом. Топливо (уголь) из бункера-накопителя подаётся через теплонепроводимые двери (1) в камеру сжигания (2). Первичный воздух подаётся вентилятором (3) через отверстия (5), расположенные в нижней части камеры. Вентилятор может питаться от солнечных коллекторов (4).
В камере сгорания (6) происходит процесс горения топлива. Пламя нагревает цилиндрические теплопроводящие трубы (7), через стенки которых тепло передаётся в камеру смешения.
В камеру смешения подаётся атмосферный воздух вентилятором (13), в результате чего формируется сушильный агент, направляемый по газоходу в сушильную установку.
При влажности хлопкового сырья 10–15% сушильный агент дополнительно направляется в бункер очистителя мелкого сора, расположенный под сепаратором, где осуществляется дополнительная сушка.
Применяется сокращенная линия комбинированного транспортирования сушильного агента в бункер очистителя мелкого сора.
В верхней и боковых частях теплообменной зоны размещён П-образный резервуар воды (8), в котором образуются горячая вода и пар (9). Пар через пароохладитель (10) подаётся в систему увлажнения волокна, а горячая вода используется для отопления.
Дымовые газы удаляются через вытяжную трубу (11), очищаются и выбрасываются в атмосферу. Зольные остатки удаляются шнековым механизмом (12).
Регулирование температуры сушильного агента осуществляется автоматически в зависимости от влажности сырья.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает упрощение конструкции, снижение энергозатрат, повышение эффективности теплоиспользования и получение экологически чистого сушильного агента с одновременной выработкой горячей воды и пара.
Разработанный теплообразователь с П-образным водяным резервуаром, предназначенный для получения чистого горячего воздуха для сушки влажного хлопкового сырья и пуха, полученного мокрым способом, обеспечивает максимальное сохранение природного цвета волокна.
Повышение экономической эффективности внедрения новой техники и технологии оправдано в том случае, если оно приводит к снижению себестоимости продукции, повышению производительности труда, улучшению условий труда и повышению качества продукции.
При выборе наиболее эффективных вариантов внедрения новой техники, помимо основных показателей, учитываются также удельный расход топлива, энергии, сырья и материалов, количество высвобождаемых работников, коэффициент использования оборудования и другие показатели.
Основным показателем эффективности внедрения новой техники является экономический эффект, определяемый на основе сопоставления приведённых затрат по базовому и внедряемому оборудованию.
Экономический эффект представляет собой суммарную экономию производственных ресурсов, получаемую в результате внедрения новой техники, и в конечном итоге выражается в увеличении национального дохода.
Экономический эффект от внедрения новой техники определяется по формуле:
Э = (С₁ + Ен·К₁) − (С₂ + Ен·К₂), (1)
где:
С₁, С₂ — себестоимость продукции при использовании базового и нового топочного агрегата соответственно;
Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (0,15);
К₁, К₂ — удельные капитальные вложения до и после внедрения новой техники.
В базовом топочном агрегате насос типа Г-11-11 подаёт жидкое топливо в агрегат СТАМ-К-2. Расход топлива для сушки хлопкового сырья составляет 8 л/мин. Привод насоса осуществляется электродвигателем мощностью 1,0 кВт. Для транспортирования сушильного агента используется вентилятор мощностью 30 кВт (тип ВЦ-10). Дополнительно вентиляторы первичного и вторичного воздуха потребляют соответственно 4,0 кВт и 5,0 кВт.
Общее потребление электроэнергии за смену (8 часов) составляет:
40 кВт × 8 ч = 320 кВт·ч, что соответствует 225,12 сомони (при тарифе 0,7035 сомони за 1 кВт·ч).
Затраты на жидкое топливо за смену составляют:
480 л × 10 сомони = 4800 сомони.
Общие затраты базового топочного агрегата за смену составляют:
5025,12 сомони (225,12 + 4800).
В новом топочном агрегате за 8 часов работы, с учётом дополнительного обогрева производственных помещений и увлажнения хлопкового волокна, расходуется 450 кг природного угля. При цене 0,90 сомони за 1 кг затраты составляют 405 сомони.
Затраты на электроэнергию (работа вентилятора ВЦ-10 мощностью 30 кВт) составляют:
30 кВт × 8 ч × 0,7035 = 168,84 сомони.
Общие затраты нового топочного агрегата за смену составляют:
573,84 сомони (405 + 168,84).
Экономический эффект от применения нового теплообразователя составляет:
Э = [(5025,12 + 0,15 × 5000) − (573,84 + 0,15 × 3000)] =
= (5025,12 + 750) − (573,84 + 450) =
= 5775,12 − 1023,84 = 4751,28 сомони/смену.
Таким образом, расчёты показывают, что новый теплообразователь, работающий на природном угле и оснащённый П-образным водяным резервуаром, имеет существенные преимущества по сравнению с базовым топочным агрегатом, работающим на жидком топливе. Его внедрение на хлопкоочистительных предприятиях является экономически целесообразным и эффективным.
