ВРАЩАЮЩАЯСЯ ТРУБА Российский патент 1995 года по МПК C10B47/30 

Изобретение относится к вращающейся трубе, приведенной по внешнему периметру, снабженной роликами на бегунках, расположенных осесимметрично на обоих концах вращающейся трубы, по ее внешнему периметру, предусмотренными в его примыкающих к концам вращающейся трубы головок вращающейся трубы трубопроводами, соответственно патрубками, для входа продукта, отвода газа продукта и выхода твердого вещества для термической обработки, полукоксования или пиролиза жидких или твердых веществ, или смешанных фаз с помощью косвенного нагрева за счет стационарно расположенного вокруг боковой поверхности вращающейся трубы муфеля.

Углеводородсодержащий жидкий остаток, нагретый до температуры приблизительно от 400 до 450^оС, впрыскивают в объем полукоксования, нагреваемый снаружи за счет газового отопления до температуры приблизительно от 550 до 600^оС. Происходит перегонка на кокс, причем удалению получаемой доли углеводорода может способствовать подача в противотоке приблизительно 10% перегретого водяного пара.

В печи с вращающейся трубой предложено подвергать низкотемпературному пиролизу домашний мусор, промышленный и промысловый мусор, а также специальные отходы [1] Удовлетворительное уплотнение вращающихся частей вращающейся трубы относительно неподвижных частей, принимающих трубопроводы подвода и выгрузки продуктов, все еще представляет собой техническую проблему, решение которой из-за имеющихся механических и термических нагрузок доставляет существенные затруднения.

Известно уплотнительное устройство с системой контактных уплотнительных колец и расположенным на вращающейся части вращающейся трубы уплотнительным диском, а также прилегающими с уплотнением упорными кольцами.

Существенными недостатками известных вращающихся труб являются тепловые потери в зоне непосредственно встроенных на вращающейся трубе вращающихся колец, возникающие проблемы при уплотнении неподвижных головок вращающейся трубы относительно вращающейся трубы, и проблемы, связанные с тепловым расширением вращающейся трубы.

Тепловые потери, связанные с вращающимися кольцами, а также с приводом вращающейся трубы, часто осуществляемым в виде цепной передачи через зубчатые колеса, приводят также к уменьшению получения жидких продуктов в результате преждевременной конденсации с примыкаю- щими реакциями крекинга и полимеризации. Известные конструкции вращающейся трубы обычно выполняются с мягким осевым компенсатором расширения для головки вращающейся трубы. Функции уплотнения прижимаемой, например, с помощью нажимного ролика к неподвижной уплотняющей части вращающейся и содержащей две уплотняющие прокладки уплотняющей части существенно ухудшается за счет эксцентриситетов вращающейся трубы.

Задача изобретения обеспечить за счет улучшенной термической изоляции, в частности в зоне вращающихся колец вращающейся трубы, более высокий термический и химический коэффициенты полезного действия, кроме того, за счет усовершенствованной конструкции элементов системы контактных уплотнительных колец обеспечить улучшенную функцию уплотнения и существенно больший срок службы уплотняющих прокладок между подвижными и неподвижными частями вращающейся трубы.

Эти задачи решаются за счет того, что в конструкции вращающейся печи со стороны входа и выхода плавающие системы контактных уплотнительных колец, по одной системе с каждой стороны, с рамной конструкцией с силовым замыканием каждая обеспечивают возможность вращательного соединения между вращающейся трубой и обеими неподвижными головками вращающейся трубы, соединенными с трубопроводами патрубками.

Предпочтительное выполнение системы контактных уплотнительных колец, согласно изобретению, состоит в том, что эта система имеет эластичную уплотняющую часть с компенсаторным узлом, направляемым с отслеживанием гидравлически, пневматически или за счет усилия пружины для компенсации износа собственных уплотняющих элементов.

Предложенная система контактных уплотнительных колец, например, с установленной на шариках рамной конструкцией и соединением с силовым замыканием с головкой вращающейся трубы позволяет то, что головка вращающейся трубы может совершать все движения вращающейся трубы вместе с ней, за исключением вращательного движения вокруг оси вращения.

За счет этого мероприятия требуется, чтобы были компенсированы трубопроводы подвода (соответственно отвода) продуктов, в противоположность чему при осуществлениях должны были бы компенсироваться все относительные движения головки вращающейся трубы по всему диаметру вращающейся трубы.

Благодаря узлу вращательного шарового соединения, который в качестве примера осуществления более подробно описывается далее, с помощью эластичной части контактного уплотнительного кольца в рамной конструкции имеется точное направление уплотнения и является возможной простая компенсация расширения для компенсации износа уплотняющих элементов таких, как прокладки, металлические кольца или т.п. Таким образом головки загрузки и выгрузки, свободно плавая, совместно совершают все движения и, в частности, также тепловое расширение вращающейся трубы, многократно превышающее износ уплотняющих элементов.

На фиг. 1 изображена вращающаяся труба; на фиг.2 то же, с термической изоляцией.

Вращающаяся труба содержит фланец 1, соединенный на винтах с вращающейся частью уплотнения, по всей окружности сварен с наружной боковой поверхностью 2 вращающейся трубы на ее концах. Во вращающейся части уплотнения механически точно направляются уплотняющие элементы 3, 4 и 5, например прокладки, металлические кольца или т. п. из надлежащих материалов, за счет чего во взаимодействии с неподвижным уплотнительным фланцем 6 обеспечивается надежное уплотнение. Между кольцеобразными запорными полостями, образованными из уплотняющих элементов 3, 4, 5, вращающегося уплотнительного фланца 1, а также неподвижного уплотнительного фланца 6, с помощью проходных клапанов или т. п. может подводиться запорный газ или запорная жидкость для того, чтобы обеспечить малое избыточное давление относительно уплотняемого объема, достаточное для производства потока в направлении внутренней полости вращающейся трубы.

На расстоянии находящегося в контакте с уплотняющими элементами уплотнительного фланца расположен следующий фланец 7 в качестве части рамной конструкции 8, который, например, может выполняться в виде сварной конструкции таким образом, что между обоими этими фланцами вварен компенсаторный узел 9. Этот компенсаторный узел 9 образует эластичную часть уплотнения и служит, в частности, для компенсации износа уплотняющих элементов. Он выполнен в виде сильфона. С помощью пружины 10, гидравлики или пневматики сила прокатки уплотнительного фланца к уплотняющим элементам может поддерживаться постоянной и в определенных границах может компенсироваться износ уплотняющих элементов 3, 4, 5. За счет уплотняющего элемента 11 между фланцем 7 и головкой вращающейся трубы 12 образуется следующая запорная полость, защищающая части системы уплотнений от частично химически агрессивных газов пиролиза, отложений кокса и т.п.

Работа устройства.

Невращающаяся часть уплотнения защищается от оказываемого вращающейся частью момента за счет предохранителей от вращающего момента в форме жестких стержневых соединений между рамной конструкцией и неподвижным уплотнительным фланцем. Оба невращающихся фланца 6 и 7 системы уплотнений за счет стационарной конструкции рамы 8 практически при всех встречающихся условиях эксплуатации выдерживаются параллельными. На вращающемся фланце 1 системы уплотнений закреплено на витках своим внутренним кольцом шаровое вращательное соединение 13, наружное кольцо неподвижно соединено с рамой 8, обеспечивающей рамное соединение с силовым замыканием, например соединено на винтах. Рамное соединение соединено на винтах на другом конце с неподвижным и некомпенсированным уплотнительным фланцем 7. Этот уплотнительный фланец, как уже упоминалось выше в отношении другого неподвижного уплотнительного фланца, находящегося в контакте с уплотняющими элементами, перемкнут компенсатором 9 с целью компенсации износа.

Конструкция вращающейся трубы, если она, например, используется для полукоксования углеводородсодержащих остатков перегонки тяжелых масел или т.п. выполнена в виде вращающейся трубы с муфельным нагревом до температур максимально от 800 до 1200^оС. Технологическое давление, как правило, на несколько сот мбар превышает внешнее атмосферное давление.

Косвенный нагрев вращающейся трубы предпочтительным образом осуществляется за счет стационарного, расположенного вокруг вращающейся трубы, нагреваемого отопительными газами муфеля, причем в результате медленного уплотнения между вращающейся трубой и муфелем обеспечивается достаточное использование отопительных газов и их надлежащее направ- ление.

В соответствии с уровнем техники вращающиеся кольца непосредственно закреплены на горячей вращающейся трубе, соответственно имеют непосредственное теплопроводное соединение с горячей вращающейся трубой.

Следующее предпочтительное осуществление вращающейся трубы состоит в том, что вращающиеся на роликах кольца 14 за счет изоляции 16, помещенной между вращающейся трубой 2 и входом вращающейся трубы 15, термически изолированы относительно боковой поверхности вращающейся трубы 2.

Для удаления соответственно разрыхления возможно образующихся при эксплуатации во вращающейся трубе корок, отложений кокса или т.п. могут предусматриваться расположенные внутри, катящиеся по вращающейся стенке тяжелые продольно-цилиндрические тела вращения. За счет проходящих в продольном направлении на теле вращения ребер, канавок или затылований может поддерживаться требуемое действие в зависимости от требований используемых материалов.

Использование: полукоксование углеводородсодержащих остатков. Существо изобретения: во вращающейся трубе, содержащей вращающиеся ролики, с предусмотренными в зоне, примыкающей к концам вращающейся трубы, головками вращающейся части трубы, трубопроводы, соответствующие им патрубки для входа продукта, отвода газа продукта и выхода твердого вещества для термической обработки, полукоксования или косвенного нагрева, между подвижными и неподвижными частями вращающейся трубы со стороны входа и выхода предусмотрены плавающие системы контактных уплотнительных колец, по одной системе с каждой стороны, с помощью рамной конструкции с силовым замыканием с каждой стороны обеспечивается возможность вращательного соединения между вращающейся трубой и обеими неподвижными головками вращающейся трубы, соединенными с трубопроводами соответственно патрубками. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ВРАЩАЮЩАЯСЯ ТРУБА, содержащая неподвижную и вращающуюся части, соединенные шариковым вращательным узлом, содержащим ролики на вращающихся кольцах, расположенных асимметрично на ее внешнем диаметре, головку вращающейся части трубы, снабженную патрубками для входа и выхода продуктов и отвода газа, и уплотняющую систему, отличающаяся тем, что уплотняющая система снабжена уплотняющими элементами в виде вращающихся контактных колец, размещенных в качестве плавающих систем по одной с каждой стороны между фланцами подвижной и неподвижной частей и снабженных эластичным компенсаторным узлом, а труба снабжена рамной конструкцией в виде дополнительного фланца и рамы, жестко соединенных одними концами, при этом рама соединена другим концом с шариковым вращательным узлом, а свободный конец дополнительного фланца соединен с головкой вращающейся части посредством уплотнения. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что она содержит компенсирующий элемент головки трубы, например сильфон, и размещенный параллельно ему эластичный элемент, например пружину, установленные между неподвижными фланцами. 3. Труба по п.1, отличающаяся тем, что для косвенного нагрева она снабжена муфелем, расположенным неподвижно вокруг боковой поверхности вращающейся трубы. 4. Труба по п.1, отличающаяся тем, что вращающиеся кольца роликов термически изолированы изоляцией относительно боковой поверхности вращающейся трубы. 5. Труба по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрены расположенные внутри, катящиеся по вращающейся стенке тела качения.