Способ и устройство для непрерывного внесения тепла в электропроводящие сыпучие материалы

 

Изобретение относится к способу непрерывного внесения тепла в электропроводящие сыпучие материалы при использовании их электрического сопротивления с загрузочным устройством и разгрузочным устройством для непрерывного прохождения сыпучего материала в рабочем пространстве печи, причем во время прохождения сыпучего материала в него вводится электрическая энергия, и к устройству для осуществления способа, содержащему загрузочное устройство и разгрузочное устройство для сыпучего материала в рабочем пространстве печи и по меньшей мере одну пару электродов, с помощью которой во время непрерывного прохождения материала к нему подводится электрическая энергия. Изобретение позволяет эффективно подводить тепло при сохранении узкого спектра времени выдержки. 2 с. и 27 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к способу непрерывного внесения тепла в электропроводящие сыпучие материалы при использовании их электрического сопротивления, в рабочем пространстве печи с загрузочным отверстием и разгрузочным устройством для непрерывного прохождения сыпучего материала, причем во время прохождения материала в него вводится электрическая энергия, и к устройству для непрерывного нанесения тепла в электропроводящие сыпучие материалы при использовании их электрического сопротивления, в рабочем пространстве печи с загрузочным отверстием и предпочтительно непрерывно работающим разгрузочным устройством для сыпучего материала, причем электрическая энергия вводится с помощью по меньшей мере одной пары расположенных друг над другом электродов.

В Европейской выложенной заявке N 0092036 D 1 описано устройство для непрерывного нагревания электропроводящих сыпучих материалов при использовании их нагнетательного сопротивления, причем электрическая энергия вводится с помощью большого количества пар электродов, которые гальванически отделены друг от друга. Это устройство работает преимущественно в циклическом режиме, т. е. во время процесса загрузки и разгрузки оно обесточено. Хотя в этом патенте также описан непрерывный режим работы нагревательного устройства, однако при этом могли бы возникнуть проблемы не обеспечиваемого больше электрического изолирования.

В основе изобретения лежит задача создания устройства, в котором к электропроводящим сыпучим материалам при использовании их электрического сопротивления эффективным способом непрерывно подводится тепло во время непрерывного прохождения материалов при сохранении узкого спектра времени выдержки.

С точки зрения упомянутого вначале способа эта задача решается благодаря тому, что материал направляется между положительным и отрицательным электродами в основном параллельно направлению тока и что разгрузочное устройство используется по меньшей мере как часть отрицательного электрода или нулевого провода.

С точки зрения упомянутого вначале устройства эта задача решается благодаря тому, что положительно поляризованный электрод находится в зоне загрузочного отверстия, причем отрицательно поляризованный электрод и загрузочное устройство соединены с землей и представляют собой заземление отрицательного полюса.

Неожиданным образом явилось, что само разгрузочное устройство, например с его заземленным корпусом, может использоваться в качестве отводящего электрода. Этот факт дает большое преимущество, заключающееся в том, что комплектное продольное расположение нагревательного устройства может использоваться для нагревания электропроводящего сыпучего материала. Тем самым к проходящему через устройство материалу практически во время всего прохождения подается электрическая энергия и тем самым тепло и материал до выпуска или выхода из устройства охлаждается незначительно. При заранее заданном времени прохождения имеющееся в распоряжении для нагревания эффективное время выдержки увеличивается и тем самым соответственно может увеличиваться пропускная способность материала без увеличения печи.

Так как устройство на выбор может эксплуатироваться с использованием постоянного тока или также переменного тока, подразумевается, что в случае переменного тока роль отрицательного электрода берет на себя так называемый нулевой провод, который присоединен к потенциалу массы, в то время как электрод, соответствующий положительному электроду, обозначается в общем случае как фаза. Следовательно, переход от постоянного тока к переменному току получают благодаря тому, что понятие положительного электрода заменяют понятием фазового электрода - понятием электрода нулевого провода. В последующем ради более простого описания, однако без всякого намерения ограничения, описывается преимущественно случай с использованием постоянного тока.

Как известно, электрическая мощность рассчитывается по формуле P = R · I². В этой формуле R обозначает сопротивление электропроводящего сыпучего материала, измеренное в омах, и I - ток, который протекает через электропроводящий сыпучий материал. Сопротивление R зависит от электрических свойств материала сыпучей массы и, кроме того, от поперечного сечения сыпучей массы электропроводящего материала, а также от его длины. Чем больше длина проводника, тем больше электрическое сопротивление. Вследствие этого важную роль играет расстояние между токопроводящим электродом и токоотводящим электродом. Это означает, что при использовании загрузочного устройства в качестве токоотводящего электрода может полностью использоваться длина рассматриваемого в качестве электронного проводника сыпучего материала.

Кроме того, это играет большую роль при вводе в эксплуатацию, причем этим самым обеспечено то, что через находящийся еще в разгрузочном устройстве материал также протекает ток. Тем самым обеспечено то, что в значительной степени предотвращается выпуск холодных, ненагретых частей сыпучего материала даже к началу процесса нагревания.

Для предохранения разгрузочного устройства от электрической эрозии дополнительно включают предусмотренный в зоне разгрузочного устройства отрицательно поляризованный электрод, чтобы через него отводить соответствующее частичное количество тока.

Вследствие возможного износа отрицательного электрода в результате электрохимической эрозии, кроме того, целесообразно, чтобы действующие в качестве электрода части разгрузочного устройства изготавливались в виде легко заменяемых частей, например, в виде легко заменяемых стенок корпуса или им подобных. В предпочтительном варианте выполнения разгрузочное устройство может легко монтироваться и демонтироваться целиком в виде узла на остальных печах.

В соответствии с обусловленным материалом электрическим сопротивлением или изменением сопротивления вследствие нагревания для введения необходимой удельной энергии, идущей на нагрев, целесообразно иметь возможность приводить в соответствие расстояние между положительным и отрицательным электродами и тем самым общее сопротивление сыпучей массы с соответствующими механическими свойствами материала (например, кривой гранулометрического состава) или электрическими параметрами материала (например, удельной проводимостью, удельным сопротивлением и т.д.). Для этого в соответствии с изобретением предусмотрено то, что изменение расстояния между положительным и отрицательным электродами осуществляется с помощью ступенчатого подключения или отключения отдельных расположенных друг над другом отрицательных электродов. Наряду с этим для определенных изменений режимов работы оказывается уместным, если вместо ступенчатого подключения или отключения один из электродов, предпочтительно отрицательный электрод, может плавно перемещаться в направлении тока во время непрерывного перемещения вниз сыпучего материала в шахтообразном рабочем пространстве печи это постоянно приводит к местному перемещению частиц. Это приводит к тому, что не образуются предпочтительные цепи тока; это как результат явно проявляется в равномерном распределении температуры сыпучего материала на выходе.

Именно при использовании непрерывно работающих нагревательных устройств описанного выше типа решающую роль играет безопасность в работе. Эти непрерывно работающие установки постоянно находятся под напряжением и поэтому необходимо надежно исключить возможность возникновения опасности для человека или устройства. Благодаря изолированию соединенных с положительным электродом частей и заземлению всех доступных снаружи частей устройства, которые возможно могли бы проводить ток, и использованию земли или массы для отвода тока нет никакого электрического потенциала, от которого могла бы исходить опасность для людей в результате прикосновения.

Как уже было сказано, решающую роль для равномерного нагревания играет соблюдение заранее заданного времени выдержки. Однако это также означает, что смежный с загрузочным отверстием положительный электрод постоянно должен быть нагружен сыпучим материалом. Однако если это затем приводит к помехам при контроле уровня заполнения, то сыпучая масса внутри рабочего пространства печи может все больше и больше увеличиваться и наконец может быть заполнено все верхнее пространство и сыпучая масса может доходить вплоть до загрузочного устройства. В этом случае значительная часть электрической энергии протекала бы от положительного электрода в направлении загрузочного дозирующего устройства к земле. Следствием этого было бы то, что там это могло бы привести к перегревам, пережогам или к разрушению установки.

Чтобы предотвратить это, в варианте изобретения в свободном от сыпучего материала пространстве выше нормального уровня сыпучего материала предусмотрен так называемый защитный электрод, который электрически соединен с заземлением (массой). Если уровень сыпучего материала нежелательным образом увеличивается, то это приводит к соприкосновению сыпучего материала с защитным электродом. В этом случае через защитный электрод к земле протекает ток, который может регистрироваться, измеряться и соответственно обрабатываться в качестве сигнала, чтобы привести установку в безопасное в эксплуатации состояние. Вместо измерения протекающего тока, для обработки сигнала можно было бы использовать измерение напряжения, приложенного между защитным электродом и землей.

Если с другой стороны вследствие помехи для контроля уровня заполнения это привело бы к понижению уровня сыпучего материала, и уровень сыпучего материала понизился бы настолько, что освободился бы обычно перекрытый в нормальном состоянии положительный электрод, то неизбежным было бы образование разрушительной электрической дуги между освободившимся положительным электродом и уровнем сыпучего материала. Это вновь означало бы возникновение опасности устройства. Чтобы исключить эту опасность, в другом варианте исполнения изобретения предлагается непосредственно выше верхнего положительного электрода размещать другой контрольный электрод, который при нормальном режиме работы постоянно должен быть нагружен сыпучим материалом. Этот защитный электрод через соответственно высокое сопротивление соединен с цепью заземления, так что отведенный в нормальном режиме через него ток остается ограниченным до минимума. При отсутствии напряжения или при отсутствии измеренного тока в распоряжении вновь имеется сигнал, чтобы привести установку в безопасное для эксплуатации рабочее состояние. Вначале рациональным способом пытаются откорректировать гравиметрический контроль уровня заполнения в том отношении, чтобы достигалось надежное покрытие верхнего электрода.

Это логично действует также в отношении подачи сигнала о переполнении, который вначале должен был бы приостановить или сильнее ограничить дальнейшую подачу материала, или ускорить выгрузку или отвод материала. Лишь в крайнем случае (например, при достижении второго защитного электрода или при дальнейшем увеличении отводимого через защитный электрод частичного тока сверх заданного предельного значения) отключалось бы все нагревательное устройство.

Защитный электрод в свободном от сыпучего материала пространстве логично выполняют в виде кольцевого, предпочтительным образом в виде круглого кольцевого электрода, который предоставляет свободное пространство для прохождения или просачивания поступающего из загрузочного устройства сыпучего материала.

Конструктивное оформление разгрузочного устройства также играет важную роль. Сюда относится также выбор материала, причем здесь необходимо выбирать материалы с соответствующей электропроводностью и термостойкостью. В то время как при использовании очень тонких порошковых сыпучих материалов оправдало себя применение одного или нескольких шнековых питателей, для крупнозернистого материала лучше подходят так называемые скребковые транспортеры, потому что в данном случае предотвращается механическое разрушение крупных частей сыпучего материала, которые могли бы появиться между шнеком и корпусом. При среднезернистом материале особенно пригодными оказались распределительные этажи из переставляемых вокруг продольной оси пластин для изменения ширины зазора.

Для оптимального функционирования нагревательного устройства большую роль играет равномерное прохождение материала и экстремально узкий спектр времени выдержки. Узкий спектр времени выдержки (незначительное изменение времени выдержки) достигается тогда, когда разгрузка оформлена таким образом, что надежно удается избежать сердцевидного потока или одностороннего потока сыпучего материала. Сюда относится также соответствующее конструктивное выполнение электродов, причем с одной стороны электропроводящий материал с достаточным давлением должен прилегать к поверхностям электродов, чтобы обеспечить переход тока, однако с другой стороны не создается препятствий для свободного прохождения материала. Для этого в соответствии с изобретением предлагается выполнять расположенный на входе материала положительный электрод в виде прямоугольного электрода, в форме открытой вниз (или внутрь) усеченной пирамиды. Благодаря наклонному положению поверхностей этого прямоугольного кольца это приводит к желаемому необходимому прессованию материала с прилеганием к электроду, однако с другой стороны при достаточно большом поперечном сечении кольца не создается препятствий для свободного прохождения материала. Для увеличения передающий ток поверхности внутри прямоугольного кольца в виде решетки размещены параллельно друг другу ориентированные в направлении протекания токопроводящие планки или пластины.

При использовании электропроводящих сыпучих материалов, которые при нагревании или только на основании протекания тока склонны к газообразованию, целесообразными оказались варианты выполнения изобретения, которые предусматривают образование полых пространств внутри шахты, которая соединена с нагревающимся материалом, через который протекает ток. В одном варианте выполнения изобретения это достигается благодаря тому, что поперечное сечение шахты ступенчато расширяется с направлением потока материала и соответственно поперек направления потока материала. Следовательно, если материал протекает сверху вниз, то верхний участок шахты должен был бы иметь меньшее поперечное сечение, чем нижний участок, и переход должен был бы осуществляться резкими уступами или даже с задним срезом (относительно направления потока/ таким образом, что под переходной ступенью только по причине образующегося на переходе насыпного корпуса протекающего в шахте сверху вниз сыпучего материала образуется полое пространство. Это полое пространство служит затем в качестве сборной камеры для газа, который образуется при нагревании и/или протекании тока, причин в одном или нескольких местах в стенке или в ступенчатом переходе шахтной стенки предусмотрено выпускное отверстие, которое предпочтительно может закрываться и от которого может отводиться или отсасываться газ.

В другом варианте предусмотрены простирающиеся поперек внутреннего пространства шахты встроенные элементы, которые сформованы таким образом, что, вновь по причине протекающего сверху вниз понижающегося сыпучего материала, под этими встроенными элементами образуются полые пространства, которые служат в качестве камер для сбора газа. Целесообразным образом подобного рода встроенные элементы, если смотреть в направлении протекания, выполнены выпуклыми и в противоположном направлении вогнутыми, так что в вогнутом углублении собирается газ и беспрепятственно может протекать или улетучиваться в поперечном направлении вдоль встроенных элементов. При этом форма поперечного сечения встроенных элементов имеет второстепенное значение, они могли бы быть, например, полукруглыми, крышеобразными или, при достаточной ширине, даже плоскими пластинами, пока под ними благодаря понижающемуся в направлении сверху вниз сыпучему материалу образуются полые пространства, вдоль которых образовавшийся газ может в основном беспрепятственно протекать в направлении отверстий для удаления газа, которые предпочтительно предусмотрены в стенке резервуара.

Изобретение необходимо более подробно описать и пояснить с помощью следующих фигур. На них показаны: фиг 1 - продольный разрез нагревательного устройства в соответствии с изобретением, фиг. 2 - поперечный разрез токопроводящего верхнего электрода, фиг. 3 - вид сверху токопроводящего электрода, фиг. 4 - разгрузочное устройство со скребковым транспортером, фиг. 5 - переставляемые этажи из пластины, фиг. 6 - схематичное изображение установки с нагревательным устройством в соответствии с изобретением, фиг. 7 - вариант шахты со ступенчато расширенным нижним участком резервуара, а также с различимыми в поперечном сечении встроенными элементами, фиг. 8 - в левой части рисунка разрез двух расположенных друг против друга стенок резервуара с расположенными в них сборником газа, и в правой части рисунка изображение в перспективе сборника газа, и фиг. 9 - шахта с отходящими от боковых стенок экранами, которые совместно со стенкой шахты образуют полые пространства.

На фиг. 1 можно видеть продольное сечение нагревательного устройства в соответствии с изобретением с ее расположением под загрузочным устройством 11, причем включенные после агрегаты для дальнейшей переработки нагретого материала здесь не представлены. Вследствие этого изображение заканчивается выпуском разгрузочного устройства. В данном случае загрузочное устройство 11 представлено в виде шнекового транспортера с транспортным шнеком 6, который с помощью эластичного соединительного элемента 7, который может быть электроизолирующим или электроизолированно закреплен на верхнем конце печи, соединен с загрузочным отверстием 25 печи 1.

Рабочее пространство печи выполнено в виде прямой шахты 1 прямоугольного, примерно квадратного поперечного сечения, причем высота значительно больше, предпочтительным образом в два-пять раз больше, стороны основания поперечного сечения. Внутренне рабочее пространство печи со всех сторон выложено жаропрочным керамическим материалом. Поперечное сечение стенки с керамическими плитками 2 показано схематично только в одном месте. За керамической кладкой следует тепловая изоляция 3, также представленная схематично, а также электрическая изоляция 4. Все рабочее пространство печи находится в непоказанном здесь более детально стальном корпусе, который установлен на динамометрических датчиках 5 для регистрации веса нагревательного устройства, включая его содержимое. Нагреваемый сыпучий материал из электропроводящих, а также из смесей из электропроводящих и неэлектропроводящих сыпучих материалов подается дозами в виде постоянного потока массы с помощью транспортного шнека 6. Постоянный поток массы является важным для соблюдения заранее заданного времени выдержки нагреваемого сыпучего материала в рабочем пространстве печи. Загрузочное устройство и нагревательное устройство по весовым техническим причинам соединены друг с другом с помощью эластичного соединительного элемента 7.

Нижнее окончание шахтообразного рабочего пространства печи образует разгрузочное устройство 9 с транспортным шнеком 8. Корпус разгрузочного устройства 9 с помощью соответствующего кабельного соединения 10 электрически соединен с массой. Соответствующее справедливо и в отношении корпуса 11 загрузочного дозирующего устройства 6, которое с помощью провода 12 соединено с массой.

В соответствии с заранее заданным расходом, т.е. в соответствии с поступающим потоком массы, разгрузочное устройство 9 с регулируемым приводом 13 настраивается на производительность выгрузки таким образом, что вес, который измеряется с помощью динамометрических устройств 5, остается постоянным. Тем самым обеспечивается постоянная степень заполнения или постоянный уровень сыпучего материала в рабочем пространстве печи. Из насыпного объема и весового или объемного расхода сыпучего материала может быть определено время выдержки. Соблюдение постоянного времени с помощью описанных выше мер является необходимым условием для постоянной температуры сыпучего материал на выходе.

Нагревательное устройство может эксплуатироваться с использованием как постоянного, так и переменного тока. Подвод идущего на нагрев тока осуществляется через положительно поляризованный электрод или фазу 14 в верхней зоне печи. Этот электрод подключен с помощью соответствующей соединительной линии 15 к системе электроснабжения. Отвод тока осуществляется через корпус разгрузочного устройства 9 с помощью соединительной линии 10 на землю или через один из представленных здесь электродов 16 и 16а. Оба электрода с помощью соответствующих переключающих устройств 17 и 17а соединены с цепью заземления и таким образом могут на выбор подключаться или отключаться.

В свободном от сыпучего материала пространстве выше уровня сыпучего материала находится так называемый защитный электрод 18, который с помощью электрической линии 19 соединен с цепью заземления. В линию для заземления включено устройство для измерения тока или напряжения 20. Если это должно было бы привести к увеличению уровня сыпучего материала внутри рабочего пространства печи, то свободное от сыпучего материала пространство в известной мере заполняется электропроводящим материалом до соприкосновения с защитным электродом 18. В этом случае напряжение прикладывается между защитным электродом и землей и может протекать электрический ток. С помощью соответствующей схемы для оценки сигнала, которая здесь не представлена, могут приниматься меры, чтобы привести установку в безопасное рабочее состояние. Защитный электрод 18 может быть выполнен, как здесь представлено, или в виде кольцевого электрода, или в виде стержневого электрода 18а, который простирается от крышки рабочего пространства печи в свободное от сыпучего материала пространство. Соответственно сюда относятся линии 19а и устройство для регистрации 20а сигнала.

Контрольный электрод 21 всегда покрыт сыпучим материалом, вследствие этого ток постоянно протекает по линиям 22 через сопротивление 23 к земле. Здесь не показанным более подробно образом постоянно контролируется напряжение или ток. При понижении тока и/или напряжения на сопротивлении 23 установка также должна возвращаться в безопасное рабочее состояние, потому что понижение уровня сыпучего материала у токопроводящего электрода 14, в частности, при постоянном токе, могло бы привести к образованию электрической дуги.

На фиг. 2 и 3 показаны детали токопроводящего верхнего электрода 14. Для более легкого монтажа электрод в этом случае разделен на две части. Электрод 14 состоит из двух расположенных друг против друга, наклоненных под углом α воронкообразно относительно горизонталей электропроводящих пластин. От этих наклоненных электродных пластин 14 параллельно друг другу и вертикально простираются вновь расположенные в виде решетки, также пластинчатые козырьки 30, т. е. ориентированные в направлении течения материала, чтобы с одной стороны без надобности не препятствовать потоку материала, а с другой стороны чтобы обеспечить также большую поверхность для электрического контакта с электропроводящим сыпучим материалом. Эти расположенные в виде решетки пластины 30 предназначены, кроме того, для выравнивания потока материала и с этой целью могут быть выполнены длиннее и смещены таким образом, что они частично входят в расположенные друг против друга промежуточные пространства пластин 30 решетки противоположной электродной пластины 14. В другом варианте выполнения было бы возможно, чтобы электрод 14 был выполнен в виде кольцевого электрода в форме боковой поверхности усеченной пирамиды или в форме воронки и в этом случае вместо пластин 30 решетки могут быть предусмотрены, например, проходящие крестообразно между противоположными сторонами или диагонально через воронку пластины, которые с одной стороны обеспечивают большую поверхность токового перехода и с другой стороны способствуют выравниванию потока материала, чтобы, например, в центре шахты материал протекал вниз не быстрее, чем в расположенных на периферии зонах или наоборот. Выравнивание потока материала определяется в основном способом выпуска материала на нижнем конце шахты, в соответствии с которым материал должен был бы выпускаться по возможности равномерно по всему поперечному сечению шахты.

В качестве альтернативы представленному на фиг. 1 разгрузочному устройству в форме шнекового транспортера на фиг. 4 представлен вариант выполнения со скребковым транспортером. Корпус 31 этого скребкового транспортера соединен с цепью заземления. Скребковый транспортер может быть обычным образом выполнен в виде ленточно-цепного транспортера, который простирается по всей ширине шахты печи. Ленточно-цепной транспортер 32 оснащен не показанным здесь плавно регулируемым приводом, чтобы гарантировать постоянное время выдержки в соответствии с пропущенным потоком материала.

В качестве другой альтернативы в соответствии с изобретением на фиг. 5 представлено днище, состоящее из пластин. Состоящее из пластин днище образует непосредственное нижнее окончание шахтообразного рабочего пространства печи. Отдельные стальные пластины 34 могут по отдельности или вместе поворачиваться на определенный угол вокруг соответствующей оси 33. В зависимости от раствора угла β через свободное поперечное сечение между пластинами протекает больше или меньше нагретого сыпучего материала. Здесь также непосредственный разгрузочный орган, а именно, отдельные пластины, электрически соединен с землей и образует таким образом отрицательный полюс или нулевой провод электрической цепи. От изображения общего устройства углового смещения пластин на фиг. 5 отказались.

Фиг. 6 показывает расположение нагревательного устройства в общей установке. В бункерах 35 и 36 хранится нагреваемый сыпучий материал, при этом речь может идти о коксе, графите, угле, а также о смесях из электропроводящих и электронепроводящих сыпучих материалов. Позициями 37 и 38 обозначены конвейерные весы, которые гравитометрически регистрируют поток массы. Вышедший из бункеров 35 и 36 сыпучий материал попадает через дозирующее устройство 11 в рабочее пространство печи 1 и выходит из нагревательной системы в виде нагретого сыпучего материала с помощью разгрузочного устройства 9. После этого сыпучий материал попадает в перерабатывающую машину 42, в которой могут добавляться другие компоненты, как, например, связующие вещества или им подобные. Устройство 40 для измерения температуры, например, пирометр излучения, предназначен для контроля температуры, чтобы передавать в систему управления 43 сигналы об отклонениях температуры, которые могли бы появится на участке. Если бы масса на пути до переработки в рабочей машине 42 потеряла температуру, то это вызвало бы соответственно увеличенный ввод энергии в сыпучий материал, например, путем увеличения тока, однако можно также увеличивать время выдержки. Регулирующий трансформатор 39, который в случае нагревания с помощью постоянного тока скомбинирован с выпрямителем, обеспечивает в сочетании с задатчиком тока 41 необходимый ввод энергии в зависимости от пропускной способности конвейерных весов 37 и 38, причем температура на входе, измеренная с помощью измерительного устройства 43, и на выходе, измеренная с помощью измерительного устройства 40, включается в расчет ввода мощности.

На фиг. 7 можно видеть вариант изобретения, в котором нижний участок шахты ступенчато расширен. Электроды на этой фигуре не показаны, однако могут иметь аналогичное расположение и структуру, как это уже было описано в связи с фиг. 1. Материал течет сверху вниз и образует на ступенчатом переходе, на котором резервуар с точки зрения сыпучего материала неожиданно расширяется в виде горизонтальной ступени, полое пространство 48. Так как сыпучий материал состоит из отдельных зернистых элементов и ведет себя не так, как жидкость, он даже под давлением сползающего из суженной части резервуара материала всегда образует определенный насыпной конус, даже если этот конус возможно меньше, чем при свободно загружаемом материале. В результате этого образуется полое пространство 48 и на ступенчатом переходе можно предусмотреть одно или несколько отверстий с патрубками, через которые может улетучиваться или отсасываться собирающийся в полом пространстве 48 газ. Если насыпной конус материала, например в случае очень мелкозернистого, хорошо протекающего материала и под давлением высокого столба сыпучего материала в расположенной выше части шахты, получается очень плоским, так что пространство 48 недостаточно выполняет свою функцию в качестве собирающей и отводящей камеры для образующегося газа, то, как это представлено на левой половине фиг. 7, стенка внутреннего резервуара может быть удлинена вниз за пределы ступенчатого перехода на расширенном участке резервуара. Таким образом обеспечено образование достаточно большого пространства 48 для сбора газа.

На фиг. 7 в поперечном сечении можно видеть еще встроенные элементы 26, 27, которые также определяют пространства для сбора газа и которые в случае необходимости предусмотрены дополнительно к ступенчатым расширениям, однако с другой стороны в случае шахт в основном с постоянным поперечным сечением могут заменять такой ступенчатый переход относительно функции в качестве пространства для сбора газа. Встроенные элементы 26, 27 являются, например, профильными деталями постоянного поперечного сечения, которые проходят через резервуар или шахту 1 предпочтительно поперек и перпендикулярно потоку материала и соответственно установлены в противоположных стенках 2 шахты или закреплены на них. Встроенные элементы 26, 27 выполнены с одной стороны выпуклыми, а с другой стороны вогнутыми и расположены в шахте 1 таким образом, что они обращены к опускающемуся сверху вниз сыпучему материалу выпуклой стороной. В этой связи понятия "выпуклый" и "вогнутый" относятся не только к поперечным сечениям с равномерным или равномерно изменяющимся искривлением, а также охватывают, например, треугольную или крышеобразную форму элемента 26, прямоугольную U-образную форму и т.д. С нижней стороны встроенные элементы 26 и 27 не неизбежно должны быть вогнутыми, так как вследствие устанавливающего насыпного конуса на нижней крышке встроенных элементов 26, 27 и без того относительно горизонтальной нижней поверхности было бы образовано полое пространство 48. Однако верхняя выпуклая сторона должна была бы быть по возможности всегда выполнена таким образом, чтобы никоим образом на ней не скапливался сыпучий материал, а чтобы материал лишь скользил вокруг встроенного элемента.

Фиг. 8 показывает опорный узел подобного рода встроенных элементов в противоположных стенках шахты. При этом стенки шахты представлены в левой части в разрезе с вырезами и имеют, в частности, в основном прямоугольное углубление 45, в которое входит конец 26 или 27, причем элементы 26, 27 длиннее, чем размер в свету между противоположными стенками 2, однако короче, чем размер в свету между стенками расположенных друг против друга углублений 45, так что они могут вставляться в эти углубления. В этом случае нижние кромки обоих концов встроенных элементов 26, 27 прилегают к нижней кромке углубления 45, причем стенки 2 шахты имеют соответственно в этой зоне отверстие 45а, которое находится на одной линии или соединено с пространством 48 для сбора газа, образованным встроенными элементами 26, 27. К сквозному отверстию 45а может примыкать вытяжной патрубок или отсасывающий трубопровод 46.

Фиг. 9 показывает другой вариант шахты, в которой предусмотрены газосборные пространства для отвода образующегося газа. В этом случае на противоположных стенках 2 шахты 1 предусмотрены проходящие наклонно вниз экраны или направляющие встроенные элементы 50, 51 и 52, на верхней стороне которых отклоняется стекающий сыпучий материал, так что под экранами 50, 51, 52, а также между ними и стенкой 2 соответственно образуется пространство 54 для сбора газа. Здесь также вновь могут быть предусмотрены патрубки 56 на сквозных отверстиях в зоне пространств 54 для сбора газа, чтобы отводить или отсасывать образующийся газ. Однако патрубки 56 в сквозные отверстия, так же как и в отверстия 45а или патрубки 41 в варианте выполнения в соответствии с фиг. 7, могут предпочтительным образом использоваться также для дополнительной подачи материала. В результате удаления газа это также может привести к изменению удельного электрического сопротивления материала, при определенных обстоятельствах может оказаться очень целесообразной подача предпочтительно газообразной или жидкой, а также порошкообразной или зернистой инертной добавки, которая вновь восстанавливает желательные электрические свойства сыпучего материала, из которого удаляются газы.

Встроенные элементы могут состоять из электроизолирующего материала или могут быть покрыты таким материалом, причем однако имеются возможные применения, когда предпочтительными являются металлические или электропроводящие встроенные элементы, которые или обеспечивают лучшее распределение тока в поперечном направлении, или включены в качестве дополнительных электродов.

При этом количество и частота предусмотренных пространств для сбора газа или встроенных элементов в направлении потока сыпучего материала могут изменяться и должны быть, в частности, там больше, где удаление газа особенно сильное, т.е., например, скорее в нижней зоне недалеко от выпуска материала. Однако в конце концов расположение пространства для сбора газа также является вопросом перерабатываемого материала, использованной силы тока и текучести связанных в материале газов.

Аспект отвода газов необходимо еще раз пояснить с помощью примера.

Пример. Как уже упоминалось, "обусловленное материалом электрическое сопротивление или изменение электрического сопротивления вследствие нагревания" и "электрические параметры материала" играют решающую роль для оптимального функционирования нагревательного устройства.

Почти неизбежная влажность предусмотренного для нагревания электропроводящего сыпучего материала приводит к образованию пара во время процесса нагревания. Особенно имеет значение образование пара, если сыпучий материал нагревается до температуры свыше 100^oC.

То, что нельзя пренебрегать образованием пара, можно видеть на следующем примере.

При расходе около 30 т/час нефтяного кокса с влажностью лишь 0,1% ежечасно испаряется 30 литров воды. Это соответствует количеству пара при его температуре 100^oC. С около 50 м³/час. После того как сыпучий материал во время прохождения через нагревательное устройство нагревается в общем случае до температуры порядка 20^oC пар в соответствии с этим также принимает значение температуры около 200^oC. Вследствие этого результирующее количество пара явно больше.

Образующийся пар изменяет не только сопротивление сыпучего материала во время нагревания, он, в частности, отрицательно сказывается на соблюдении по возможности узкого спектра времени выдержки, так что не может надежно соблюдаться постоянная температура нагретого сыпучего материала на выходе. Образующийся пар, естественно, пытается осаждаться и конденсироваться на холодных частицах сыпучего материала. Это приводит к тому, что образуется влажный слой сыпучего материала между насыпным конусом в месте загрузки продукта и началом горячей зоны внутри сыпучего материала. Следовательно, это неизбежно приводит к определенному увеличению давления вследствие "верхнего уплотнения" из-за влажного сыпучего материала. Гейзерообразных прорывов пара как в направлении места выгрузки продукта, так и в направлении загрузки продукта избежать нельзя. Тем самым существенно нарушается необходимый для равномерного нагревания узкий спектр времени выдержки.

Благодаря предусмотренным в соответствии с изобретением пространствам для сбора газа, предпочтительно в вертикальном участке шахты, в которых или под которыми температуры достигают значения 100^oC и тем самым возникает образование пара, по меньшей мере значительная часть этого пара может отводиться наружу, что можно поддерживать отсасыванием. Таким образом, в значительной степени удается избежать упомянутой конденсации на еще холодных частицах сыпучего материала и являющихся результатом этого нежелательных процессов.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного внесения тепла в электропроводящие сыпучие материалы при использовании их электрического сопротивления в рабочем пространстве печи с загрузочным отверстием и разгрузочным устройством для непрерывного прохождения сыпучего материала, причем во время прохождения материала в него вводят электрическую энергию, отличающийся тем, что материал направляют между положительным и отрицательным электродами в основном параллельно направлению тока, и что разгрузочное устройство используют по меньшей мере как часть отрицательного электрода или нулевого провода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сыпучий материал направляют в рабочем пространстве печи в виде шахты вниз, причем с помощью предусмотренного на нижнем конце шахты разгрузочного устройства 9 нагретый материал в основном равномерно выгружают из всего поперечного сечения рабочего пространства печи.

3. Устройство для непрерывного внесения тепла в электропроводящие сыпучие материалы при использовании их электрического сопротивления с рабочим пространством печи 1 с загрузочным отверстием 25 и устройством 9 для непрерывной разгрузки сыпучего материала и по меньшей мере с одной парой электродов 14, 16 для подвода во время непрерывного прохождения материала электрической энергии в материал, отличающееся тем, что положительно поляризованный электрод или фазовый электрод 14 расположен вблизи загрузочного отверстия 25, а в зоне разгрузочного устройства 9 предусмотрен отрицательно поляризованный электрод или электрод нулевого провода 16, при этом отрицательно поляризованный электрод или электрод нулевого провода 16 и разгрузочное устройство 9 заземлены.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что внутренняя стенка корпуса разгрузочного устройства 9 заземлена и служит по меньшей мере частью отрицательного электрода или нулевого провода.

5. Устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что разгрузочное устройство имеет стенку и что рядом со стенкой разгрузочного устройства предусмотрен по меньшей мере второй подключаемый или отключаемый отрицательный электрод или электрод нулевого провода /16а/ вблизи разгрузочного устройства 9.

6. Устройство по одному из пп.3 - 5, отличающееся тем, что между разгрузочным устройством /9/ и положительным электродом или фазовым электродом /14/ расположено несколько отрицательных электродов или электродов нулевого провода 16, 16а на различных расстояниях относительно разгрузочного устройства 9.

7. Устройство по одному из пп.3 - 6, отличающееся тем, что расположенный в зоне разгрузочного устройства 9 отрицательный электрод 16, 16а выполнен с возможностью установки на своем расстоянии от разгрузочного устройства и/или положительного электрода 14.

8. Устройство по одному из пп.3 - 7, отличающееся тем, что выше положительного электрода 14 в свободном от сыпучего материала пространстве предусмотрен заземленный защитный электрод 18.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что защитный электрод 18 выше сыпучего материала соединен с массой через устройство 20 для измерения тока.

10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что предусмотрено устройство для измерения падения напряжения вдоль соединения между защитным электродом 18 и массой.

11. Устройство по одному из пп.3 - 10, отличающееся тем, что непосредственно выше положительного электрода 14 и внутри нормального уровня сыпучего материала установлен контрольный электрод 21 и соединен через сопротивление RI с массой.

12. Устройство по одному из пп.3 - 11, отличающееся тем, что разгрузочное устройство 9 состоит из корпуса, соединенного с массой, и одного или нескольких транспортных шнеков 8.

13. Устройство по одному из пп.3 - 11, отличающееся тем, что в качестве разгрузочного устройства 9 предусмотрен соединенный с массой корпус с находящейся в ней разгрузочной скребковой системой 31 с регулируемым приводом 32.

14. Устройство по одному из пп.3 - 11, отличающееся тем, что в качестве разгрузочного устройства 9 предусмотрено днище из пластин, соединенное с массой, и что угол раскрытия β пластин 34 является регулируемым.

15. Устройство по одному из пп.3 - 14, отличающееся тем, что положительный электрод 14 имеет воронкообразно расположенные ограничительные стенки.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что козырьки 30 расположены ориентированно от противоположных стенок положительного электрода 14 параллельно друг другу и с плоскостью в направлении течения материала.

17. Устройство по одному из пп.3 - 16, отличающееся тем, что по меньшей мере действующие в качестве электрода части разгрузочного устройства 9 и/или все разгрузочное устройство 9 выполнено в виде легко демонтируемых от печи заменяемых частей.

18. Устройство по одному из пп.1 - 17, отличающееся тем, что шахта ли рабочее пространство печи имеет в основном постоянное поперечное сечение.

19. Устройство по одному из пп.1 - 17, отличающееся тем, что поперечное сечение рабочего пространства печи или шахты ступенчато расширено в виде одной или нескольких частичных ступеней поперек направления потока материала.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что стенка участка шахты соответственно с меньшим поперечным сечением входит в участок шахты соответственно с большим поперечным сечением.

21. Устройство по п.19 или 20, отличающееся тем, что в зоне ступенчатого расширения расположены закрываемые вентиляционные отверстия.

22. Устройство по одному из пп.1 - 21, отличающееся тем, что образующие полые пространства встроенные элементы 50, 51, 52 смонтированы внутри шахты 1.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что образующие полые пространства встроенные элементы проходят через внутреннее пространство шахты 1 поперек и предпочтительно точно перпендикулярно к направлению потока материала.

24. Устройство по п.22 или 23, отличающееся тем, что образующие полое пространство встроенные элементы 50, 51, 52 образуют со стенкой шахты общее полое пространство.

25. Устройство по пп.22 - 24, отличающееся тем, что встроенные элементы 26, 27 расположены в углублениях 45 в противоположных стенках шахты.

26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что в стенке 2 шахты на одной линии с образующими полые пространства встроенными элементами 26, 27 предусмотрены предпочтительно закрываемые сквозные отверстия 45а.

27. Устройство по одному из пп.22 - 26, отличающееся тем, что встроенные элементы состоят из изолирующего материала или покрыты изолирующим материалом.

28. Устройство по одному из пп.22 - 26, отличающееся тем, что образующие полые пространства встроенные элементы выполнены в виде токопроводящих электродов.

29. Устройство по одному из пп.19 - 28, отличающееся тем, что образованные с помощью расширений шахты или встроенных элементов полые пространства и/или соединенные с ними сквозные отверстия примыкают к отсасывающему трубопроводу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9