Совершенствование оборудования для обезвреживания отходов сельскохозяйственного производства на базе винтовых конвейеров и винтовых роторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Научный журнал КубГАУ, №164(10), 2020 год

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА БАЗЕ ВИНТОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ И ВИНТОВЫХ РОТОРОВ

Серга Георгий Васильевич

д.т.н., профессор

Табачук Инна Ивановна

старший преподаватель

Берберашвили Диана Юрьевна

магистрант

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

Представлены результаты исследования путей совершенствования оборудования для обезвреживания отходов растениеводства и животноводства - инсинераторов, с помощью устройств на базе винтовых роторов и винтовых конвейеров. Представлены общие сведения такого оборудования, в том числе схема функционирования и основные узлы после модернизации. Показано, что для повышения производительности инсинераторов актуальным является монтаж и установка теплообменников на базе винтовых роторов, а также для улучшения экологической обстановки и улучшения условий обслуживания в зоне работы инсинераторов необходимо оснастить их автоматической подачей отходов с помощью винтовых конвейеров

Ключевые слова: ИНСИНЕРАТОРЫ, ТЕПЛООБМЕННИКИ, ВИНТОВЫЕ РОТОРЫ, ВИНТОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

инсинератор винтовой ротор конвейер

IMPROVEMENT OF EQUIPMENT FOR AGRICULTURAL WASTE DISPOSAL BASED ON SCREW CONVEYORS AND SCREW ROTORS

Serga Georgy Vasilyevich

Dr.Sci.Tech., professor

Tabachuk Inna Ivanovna

senior lecturer

Berberashvili Diana Yurievna

master's degree student

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia

The article presents results of research on ways to improve equipment for crop and livestock waste disposal-incinerators using devices based on screw rotors and screw conveyors. General information about such equipment is provided, including the scheme of operation and the main components after modernization. It is shown that in order to increase the productivity of incinerators, it is important to install and set up heat exchangers based on screw rotors, as well as to improve the environmental situation and improve service conditions in the area of incinerators, it is necessary to equip them with automatic waste feed using screw conveyors

Keywords: INCINERATORS, HEAT EXCHANGERS, SCREW ROTORS, SCREW CONVEYORS

Введение

В агропромышленном комплексе широко применяю оборудование, предназначенное для высокотемпературного термического уничтожения и обезвреживания отходов растениеводства и животноводства, которые изготавливаются в передвижном и стационарном исполнении. Такое оборудование называются инсинераторами.

Наиболее широкое применение в сельском хозяйстве нашли инсинераторы серии «ИНСИ А», «ИНСИ В», « ИНСИ С» [1].

Основная часть

На рисунке 1 показана предложенная принципиальная схема работы инсинераторов серии «ИНСИ» после модернизации путем совершенствование оборудования для обезвреживания отходов растениеводства и разведения животных на базе винтовых конвейеров, роторов и разработки системы автоматической подачи отходов в инсинераторы с помощью винтовых конвейеров, а также разработки теплообменного оборудования для инсинераторов на базе винтовых роторов.

Рисунок 1 - Схема работы инсинераторов серии «ИНСИ» после модернизации

Инсинераторы изготавливают в передвижном и стационарном исполнении. Несмотря на простоту обслуживания и достаточно высокую производительность такого оборудования, например в ИНСИ - 2600 со скоростью сжигания 400 кг/час, необходимость совершенствования диктуется практикой его эксплуатации, например актуальной являются разработка системы автоматической подачи отходов в инсинераторы и теплообменного оборудования для инсинераторов

1. Разработка системы автоматической подачи отходов в инсинераторы

В качестве рабочего органа системы автоматической подачи отходов в инсинераторы предлагаются винтовые конвейеры, способные транспортировать, загружать или добавлять в главную камеру отходы по мере сжигания, обеспечивающие не только транспортировку отходов в изолированном от внешней среды пространстве от бункера складирования отходов до главной камеры (5 - 10 метров) с целью выполнения экологических требований, но и обеспечивающих при транспортировке отходов их смешивание и дробление, а значит повышение скорости их сжигания. Повышение производительности инсинераторов за счет внедрения этого предложения может достигать 15 - 20%. Новизна предлагаемых технических решений подтверждается пятнадцатью авторскими свидетельствами и патентами на изобретения КубГАУ [2 - 16].

Винтовые конвейеры - это устройства с дискретно расположенными по периметру по разнонаправленным винтовым линиям плоскими элементами, внутри которых и осуществляется движения отходов от загрузки к выгрузке.

На рисунке 2 представлены наглядные изображения некоторых моделей винтовых конвейеров, которые дают представление о возможности применения в системе автоматической подачи отходов в инсинераторы из бункеров накопления отходов в главные печи инсинераторов.

Рисунок 2 - Некоторые модели винтовых конвейеров

Отходам, загружаемым непрерывным потоком в такие винтовые конвейеры, точнее частицам отходов, при вращении винтовых конвейеров сообщается не только продольное перемещение по винтовым линиям, винтовым канавкам и винтовым поверхностям, но и сложно -пространственное движение с большой амплитудой и большой энергоемкостью соударений друг с другом и со стенками винтового конвейера, что обеспечивает дробление частиц отходов, а значит уменьшение размеров фракций отходов, следовательно обеспечивается повышение скорости их сжигания в камерах, т.е повышается производительность инсинераторов.

2. Разработка теплообменного оборудования для инсинераторов

Предлагаются конструкции теплообменного оборудования (теплообменников) на базе винтовых роторов для оснащения инсинераторов ИНСИ В - 150, ИНСИ В - 200, ИНСИ В - 300, ИНСИ В - 400, ИНСИВ - 500, ИНСИ В - 700, ИНСИ В - 1000, ИНСИ В - 1500, ИНСИ В - 1750, ИНСИ В - 2000, ИНСИ В - 300, новизна которых подтверждена патентами и авторскими свидетельствами на изобретения [15, 16].

2.1 Теплообменник № 1 хорошо описан и представлен в работе [16]

Рисунок 3 - Теплообменник № 1 (1 - кожух, 2 - подводящий патрубок холодной среды, 3 - отводящий патрубок холодной среды, 4 - винтовой ротор с напусками внутренний 6 - винтовой ротор с напусками, наружный, 6, 7 - коллекторы горячей среды, 8 - отверстия в коллекторах; 9, 10 - лабиринтное уплотнение, 11 - цилиндрическая пружина с плоским сечением витков)

На рисунке 4 представлен внутренний винтовой ротор, который снабжен напусками с проемами для создания турбулентных потоков в теплообменнике и интенсификации теплообмена рабочих сред.

Рисунок 4 - Винтовой ротор с напусками (12, 13, 14 - полосы прямоугольной формы; 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 - напуски прямоугольной формы)

На рисунке 5 - представлен наружный винтовой ротор, который снабжен сплошными напусками для создания турбулентных потоков в теплообменнике и интенсификации теплообмена.

Рисунок 5 - Наружный винтовой ротор ( 1, 72, 73 - одинаковые по длине и по ширине полосы прямоугольной формы, свернутые в винт; 78 - 79, 80 - 81; 82 - 83 - винтовые линии; А, Б, В - напуски

2.2 Теплообменник № 2 хорошо описан и представлен в работе [15]

Рисунок 6 - теплообменник № 2 кожух; 2 - патрубок подводящий холодную среду; 3 - патрубок отводящую холодную среду; 4 - внутренний винтовой ротор; 5 - наружный винтовой ротор; 6,7 - коллекторы; 8 - отверстия в коллекторах; 9,10 - лабиринтное уплотнение; 11 - профилированные лопатки) сочетании с геометрическими характеристиками, управляет сложно - пространственным перемещением теплообменивающими средами и повышает интенсивность теплообмена.

На рисунке 7 показана конструкция внутреннего винтового ротора, комбинирование величины и направления винтовых его поверхностей в

Рисунок 7 - Внутренний винтовой ротор теплообменника № 2 (15, 16, 17, 18 - полосы, образующие чередующие грани; 19, 20, 21 - грани по периметру винтового ротора; 23 - 24 - 25 - 26 - 27 - одна из четырех правых ломанных винтовых линий; 28 - 29 - 25 - 30 - 31 - одна из четырех левых ломанных винтовых линий)

На рисунке 8 показана конструкция наружного винтового ротора, двоякая кривизна винтовых полос по его периметру К₁, К₂, К₃ в сочетании с геометрическими характеристиками обеспечивает сложно - пространственным движение теплообменивающих сред и повышает интенсивность теплообмена.

Рисунок 8 - Наружный винтовой ротор теплообменника № 2 (12, 13, 14 - полосы свернутые в винт по периметру ротора; К_1, К_2, К₃ - кривизна полос)

Двоякая кривизна К_1, К_2, К₃ обеспечивает увеличение или уменьшение транспортного эффекта, интенсифицирует смешивание и увеличивает мощность взаимодействия потоков рабочих сред.

Заключение

Представлен комплекс исследований, направленных на разработку оригинальных устройств для модернизации оборудования высокотемпературного термического уничтожения и обезвреживания отходов сельскохозяйственного производства, новизна которых подтверждена пятнадцатью авторскими свидетельствами и патентами на изобретения РФ. Представлены общие сведения о исследовании путей совершенствования оборудования для обезвреживания отходов сельскохозяйственного производства с помощью устройств на базе винтовых роторов и винтовых контейнеров. Показано, что для повышения производительности ининераторов актуальным является монтаж и установка теплообменников на базе винтовых роторов, а также для улучшения условий обслуживания, экологической обстановки в зоне работы инсинераторов, необходимо оснастить их винтовыми конвейерами для автоматической подачи отходов. Представлена схема работы инсинераторов серии «ИНСИ» после модернизации. Результаты исследований позволят не только повысить производительность на 5-10%, но и улучшить экологическую обстановку в зоне работы инсинераторов.

Литература

1. Материалы по оценке воздействия на окружающую среду инсинераторов серии «ИНСИ», Эксперт в области экологической безопасности « РПН - Сфера» 2015, Москва.

2. А.с. № 1703584 СССР, МПК В65П 33/00 Винт винтового конвейера и способ его изготовления/ Серга Г. В., № 4634030/03; заявл. 24.01.1989. опбул. 007.01.92. Бюл №1.

3. Патент № 2081043 Российская Федерация, МПК B65G 33/00, B65G 33/26. Винтовой конвейер для транспортирования зерна/ Серга Г. В, Сидоренко Л. И.; Луговая Л. Н.; патентообладатель Серга Г.В - № 95 95109119; заяв. 31.05.1995.

4. Патент № 2220896 Российская Федерация, МПК B65G 33/26. Устройство для транспортирования материалов / Серга Г.В; Довжикова Н.Н.; Кремянский Ф.Ф.; Диков Р.А.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2002112173; заяв. 06.05.2002; опубл. 10.01.2004, Бюл. № 1.

5. Патент № 2255033 Российская Федерация, МПК B65G 33/26. Винтовая труба / Серга Г. В; Довжикова Н. Н.; Серга В. Г.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2003103815; заяв. 10.02.2003; опубл. 27.06.2005, Бюл. № 18.

6. Патент № 2356815 Российская Федерация, МПК B65G 33/26. Труба винтовая/ Серга Г. В; Серга В. Г.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2007130135; заяв. 06.08.2007; опубл. 27.05.2009, Бюл. № 15.

7. Патент № 2501728 Российская Федерация, МПК B65G 33/12, B65G 33/24. Устройство для транспортирования материалов / Таратута В. Д.; Серга Г. В.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2012126280; заяв. 22.06.2012; опубл. 20.12.2013, Бюл. № 35.

8. Патент № 2501729 Российская Федерация, МПК B65G 33/12, B65G 33/24, Транспортирующее устройство сыпучих материалов / Серга Г. В; Резниченко С.М.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2012148667; заяв. 15.11.2012; опубл. 20.12.2013, Бюл. № 35.

9. Патент № 2546361 Российская Федерация, МПК B60F 3/00, B63H 1/12, B62D 57/036, B63G 8/00. Транспортное средство / Серга Г. В; Серга В.Г.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2014107119; заяв. 25.02.2014; опубл. 10.04.2015, Бюл. № 10.

10. Патент № 2550103 Российская Федерация, МПК B60F 3/00, B63H 1/12, B62D 57/036, B63G 8/00. Средство транспортное / Серга Г. В; Серга В. Г.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2014107118; заяв. 25.02.2014; опубл. 10.05.2015, Бюл. № 13.

11. Патент № 2424971 Российская Федерация, МПК B65G 33/12, B65G 33/24. Устройство для транспортирования материалов / Таратута В. Д.; Серга Г. В.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2010101338; заяв. 18.01.2010; опубл. 27.07.2011, Бюл. № 21

12. Патент пол. модель № 136793 Российская Федерация, МПК B65G 33/12,B65G 33/24. Труба винтовая для транспортировки материалов / Таратута В. Д.; Серга Г. В.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2012126281; заяв. 22.06.2012; опубл. 20.01.2014, Бюл. № 2.

13. Патент пол. модель № 137276 Российская Федерация, МПК B65G 33/12, B65G 33/24. Винтовая труба для транспортировки материалов / Таратута В. Д.; Серга Г. В.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2012128480; заяв. 06.07.2012; опубл. 10.02.2014, Бюл. № 4.

14. Патент пол. модель № 139987 Российская Федерация, МПК B65G 33/12, B65G 33/24. Устройство для транспортирования материалов / Серга Г. В.; Дудаков А. В.; Таратута В. Д.; Кветенадзе К. В.; Полетаева А. С.; Кубанский государственный аграрный университет - № 2012148638; заяв. 15.11.2012; опубл. 27.04.2014, Бюл. № 12

15. А.С. СССР № 1674613, МПК F28D 11/08. Теплообменный аппарат / Серга Г.В - № 4643437; заяв. 27.01.1989; для служебного пользования.

16. Патент № 2614304 Российская Федерация, МПК F28D 11/08. / Белокур К. А.; Серга Г. В; Кубанский государственный аграрный университет - № 2014107118; заяв. 12.01.2016; опубл. 24.03.2017, Бюл. № 9.

References

1. Materialy po ocenke vozdejstviya na okruzhayushchuyu sredu insineratorov serii «INSI», Ekspert v oblasti ekologicheskoj bezopasnosti « RPN - Sfera» 2015, Moskva.

2. A.s. № 1703584 SSSR, MPK V65P 33/00 Vint vintovogo konvejera i sposob ego izgotovleniya/ Serga G. V., №4634030/03; zayavl.24.01.1989. opbul. 007.01.92. Byul №1.

3. Patent № 2081043 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/00, B65G 33/26. Vintovoj konvejer dlya transportirovaniya zerna/ Serga G. V, Sidorenko L. I.; Lugovaya L. N.; patentoobladatel' Serga G.V - № 95 95109119; zayav. 31.05.1995.

4. Patent № 2220896 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/26. Ustrojstvo dlya transportirovaniya materialov / Serga G.V; Dovzhikova N.N.; Kremyanskij F.F.; Dikov R.A.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2002112173; zayav. 06.05.2002; opubl. 10.01.2004, Byul. № 1.

5. Patent № 2255033 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/26. Vintovaya truba / Serga G. V; Dovzhikova N. N.; Serga V. G.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2003103815; zayav. 10.02.2003; opubl. 27.06.2005, Byul. № 18.

6. Patent № 2356815 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/26. Truba vintovaya/ Serga G. V; Serga V. G.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2007130135; zayav. 06.08.2007; opubl. 27.05.2009, Byul. № 15.

7. Patent № 2501728 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/12, B65G 33/24. Ustrojstvo dlya transportirovaniya materialov / Taratuta V. D.; Serga G. V.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2012126280; zayav. 22.06.2012; opubl. 20.12.2013, Byul. № 35.

8. Patent № 2501729 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/12, B65G 33/24, Transportiruyushchee ustrojstvo sypuchih materialov / Serga G. V; Reznichenko S.M.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2012148667; zayav. 15.11.2012; opubl. 20.12.2013, Byul. № 35.

9. Patent № 2546361 Rossijskaya Federaciya, MPK B60F 3/00, B63H 1/12, B62D 57/036, B63G 8/00. Transportnoe sredstvo / Serga G. V; Serga V.G.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2014107119; zayav. 25.02.2014; opubl. 10.04.2015, Byul. № 10.

10. Patent № 2550103 Rossijskaya Federaciya, MPK B60F 3/00, B63H 1/12, B62D 57/036, B63G 8/00. Sredstvo transportnoe / Serga G. V; Serga V. G.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2014107118; zayav. 25.02.2014; opubl. 10.05.2015, Byul. № 13.

11. Patent № 2424971 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/12, B65G 33/24. Ustrojstvo dlya transportirovaniya materialov / Taratuta V. D.; Serga G. V.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2010101338; zayav. 18.01.2010; opubl. 27.07.2011, Byul. № 21

12. Patent pol. model' № 136793 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/12,B65G 33/24. Truba vintovaya dlya transportirovki materialov / Taratuta V. D.; Serga G. V.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2012126281; zayav. 22.06.2012; opubl. 20.01.2014, Byul. № 2.

13. Patent pol. model' № 137276 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/12, B65G 33/24. Vintovaya truba dlya transportirovki materialov / Taratuta V. D.; Serga G. V.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2012128480; zayav. 06.07.2012; opubl. 10.02.2014, Byul. № 4.

14. Patent pol. model' № 139987 Rossijskaya Federaciya, MPK B65G 33/12, B65G 33/24. Ustrojstvo dlya transportirovaniya materialov / Serga G. V.; Dudakov A. V.; Taratuta V. D.; Kvetenadze K. V.; Poletaeva A. S.; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2012148638; zayav. 15.11.2012; opubl. 27.04.2014, Byul. № 12

15. A.S. SSSR № 1674613, MPK F28D 11/08. Teploobmennyj apparat / Serga G.V - № 4643437; zayav. 27.01.1989; dlya sluzhebnogo pol'zovaniya.

16. Patent № 2614304 Rossijskaya Federaciya, MPK F28D 11/08. / Belokur K. A.; Serga G. V; Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet - № 2014107118; zayav. 12.01.2016; opubl. 24.03.2017, Byul. № 9.

Размещено на Allbest.ru