ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ
PROCESS LINE FOR PROCESSING ASH-SLAG WASTES

Изобретение относится к области переработки продуктов сгорания и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных, работающих на каменноугольных топливах.
Известна технологическая линия, содержащая оборудованную приемным бункером систему транспортирования золошлаковых отходов из отвала, смеситель отходов с разжижающей средой, соединенный с линией подачи указанной среды, по меньшей мере один классификатор золошлаковых частиц, по меньшей мере один сгуститель разжиженной золошлаковой смеси и систему отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц на утилизацию, дозатор-питатель золошлаковых отходов, соединяющий приемный бункер со смесителем, и установленный за смесителем измеритель консистенции разжиженной золошлаковой смеси, а линия подачи разжижающей среды соединяет смеситель с напорной линией системы гидрозолоудаления и выполнена в виде трубопровода отвода из нее золошлаковой пульпы текущего поступления. При этом трубопровод отвода золошлаковой пульпы может быть снабжен на входе в смеситель суживающимся соплом. Технологическая линия может также дополнительно содержать устройство размола крупных частиц разжиженной золошлаковой смеси (см. Применение новых технологий при переработке золошлаковых отходов на ТЭЦ 22 ОАО «Мосэнерго» / Козлов И.Н. и др. // Электрические станции. 2005, 11, с.22-26).
Недостаток этой технологической линии - недостаточная эффективность удаления недожога, что в условиях реального присутствия недожога в значительных количествах (превышающих 5% от объема золы) не позволяет эффективно реализовывать все последующие процессы утилизации шлака.
Кроме того, принятая схема переработки золошлаковых отходов предполагает жесткую зависимость процессов их переработки от технологических процессов сжигания угля на электростанции, что усложняет организацию работы и требует проведения контроля за консистенцией поступающего материала и пульпы в процессе ее приготовления.
Известна также технологическая линия для переработки золошлаковых отходов, содержащая дозатор-питатель золошлаковых отходов, связанный с емкостью смесителя, соединенной с источником разжижающей среды линией подачи, классификатором золошлаковых частиц, средства отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц (см. RU № 2363885, МПК F23J 1/02, В03В 9/04, 2008).
Недостаток заявленного решения - малый диапазон фракционирования золошлаковых отходов по крупности частиц и загрязнение окружающей среды сбросными водами.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является расширение диапазона фракционирования золошлаковых отходов по крупности частиц и снижение загрязнения окружающей среды сбросными водами.
Технический результат, получаемый при решении поставленной технической задачи, выражается в обеспечении возможности фракционирования золошлаковых отходов по крупности частиц, по меньшей мере, на три фракции. Кроме того, обеспечивается возможность предварительной подготовки золошлаковых отходов к извлечению металлов платиновой группы, драгоценных камней и редкоземельных минералов. Снижается потребление чистой воды в технологическом процессе, за счет широкого использования оборотной воды при приготовлении пульпы. Обеспечивается качественная промывка и сбор минералов тяжёлой фракции.
Для решения поставленной задачи, технологическая линия для переработки золошлаковых отходов, содержащая дозатор-питатель золошлаковых отходов, связанный с емкостью смесителя, соединенной с источником разжижающей среды линией подачи, классификатором золошлаковых частиц, средства отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц, отличается тем, что снабжена рециркуляционным баком, который связан с выходом смесителя посредством трубопровода снабженного первым насосом, при этом сливной патрубок рециркуляционного бака размещен у его верхнего края и сообщен со смесителем, причем классификатор содержит как минимум две соосные цилиндрические перфорированные обечайки, размещенные в цилиндрическом корпусе соосно его оси вращения и жестко закрепленные в нем, при этом диаметр отверстий перфорации убывает от внутренней обечайки к внешней, кроме того, корпус классификатора выполнен с возможностью его вращения, причем выходной патрубок рециркуляционного бака размещен у его дна и сообщен с полостью внутренней обечайки центробежного классификатора, вдоль которой пропущена перфорированная труба, подключенная к источнику воды, при этом выходы классификатора сообщены с приемными патрубками баков-накопителей отдельных фракций золы, каждый из которых снабжен сливным патрубком, размещенным у его верхнего края и сообщенным со входом отстойника, выход которого посредством второго насоса с первым водоводом сообщен со входом бака оборотной воды, выход которого посредством третьего насоса со вторым водоводом сообщен со смесителем. Кроме того, в качестве первого насоса использован погружной насос, который размещен в объеме смесителя. Кроме того, в качестве второго и третьего насосов использованы центробежные насосы. Кроме того, донные части смесителя, рециркуляционного бака, баков-накопителей отдельных фракций золы, отстойника и бака оборотной воды снабжены клапанами сброса. Кроме того выходной патрубок рециркуляционного бака размещен выше полости внутренней обечайки центробежного классификатора, при этом баки-накопители отдельных фракций золы размещены ниже классификатора. Кроме того, диаметр перфорации внешней обечайки составляет 1,5 мм, а внутренней 3 мм. Кроме того, баки-накопители отдельных фракций золы снабжены средствами отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций зольных частиц. Кроме того, отстойник и бак оборотной воды снабжены датчиками верхнего и нижнего уровня оборотной воды.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признаки, указывающие, что линия «снабжена рециркуляционным баком, который связан с выходом смесителя посредством трубопровода, снабженного первым насосом» позволяют в непрерывном режиме подавать золошлаковую пульпу с дополнительной промывкой в центробежный классификатор.
Признаки «…сливной патрубок рециркуляционного бака размещен у его верхнего края и сообщен со смесителем…» обеспечивают возможность, при его переполнении, возвращения пульпы в смеситель.
Признаки, указывающие, что «классификатор содержит как минимум две соосные цилиндрические перфорированные обечайки, размещенные в цилиндрическом корпусе соосно его оси вращения и жестко закрепленные в нем», позволяют разделять различные материал на несколько фракций, как минимум, три, при использовании одного классификатора, т.к. обеспечивают одновременное вращение нескольких обечаек.
Признак «…диаметр отверстий перфорации убывает от внутренней обечайки к внешней…» обеспечивает разделение потока классифицируемого материала на три - внутренний (локализованный во внутренней обечайке) - наиболее крупной фракции, среднюю фракцию и мелкую (локализованную) между внешней обечайкой и корпусом.
Признак «…корпус классификатора выполнен с возможностью его вращения…» обеспечивает реализацию центробежного принципа работы классификатора.
Признак «…выходной патрубок рециркуляционного бака размещен у его дна и сообщен с полостью внутренней обечайки центробежного классификатора…» обеспечивает полноту опорожнения рециркуляционного бака и самотечность подачи материала в классификатор и его загрузку.
Признак, указывающиий, что вдоль полости внутренней обечайки центробежного классификатора «пропущена перфорированная труба, подключенная к источнику воды», обеспечивает дополнительную отмывку частиц золы от ила и глинистых частиц.
Признак, указывающий, что «выходы классификатора сообщены с приемными патрубками баков-накопителей отдельных фракций золы», обеспечивает раздельное накопление разных фракций золы.
Признак, указывающий, что каждый бак-накопитель отдельных фракций золы «снабжен сливным патрубком, размещенным у его верхнего края и сообщенным со входом отстойника» обеспечивает отбор воды из них, с минимальным увлечением частиц золы, и накопление этой воды в отстойнике с возможностью ее осветления.
Признак, указывающий, что выход отстойника «посредством второго насоса с первым водоводом сообщен со входом бака оборотной воды» обеспечивает накопление осветленной оборотной воды.
Признак, указывающий, что выход отстойника «посредством третьего насоса со вторым водоводом сообщен со смесителем» обеспечивает «запитывание» смесителя осветленной оборотной водой.
Признаки второго пункта формулы изобретения указывают конструктивный тип насоса и предпочтительное место его установки для перекачки готовой пульпы в рециркуляционный бак.
Признаки третьего пункта формулы изобретения указывают конструктивный тип насоса, предпочтительного для перекачки оборотной воды.
Признаки четвертого пункта формулы изобретения обеспечивают зачистку технологических емкостей от осадка из ила и глинистых частиц.
Признаки пятого и шестого пунктов формулы изобретения обеспечивают полноту использования объема рециркуляционного бака и возможность самотечного транспорта пульпы в классификатор и через него.
Признаки седьмого пункта формулы изобретения задают размерные параметры классификации.
Признаки восьмого пункта формулы изобретения обеспечивают дальнейшее использование обезвоженных масс отклассифицированных фракций зольных частиц.
Признаки девятого пункта формулы изобретения обеспечивают эффективную работу второго и третьего насосов.
На чертеже в качестве одного из примеров реализации изобретения схематически изображена технологическая линия для переработки золошлаковых отходов - продуктов сжигания угольного топлива (далее - технологическая линия).
На чертеже показана технологическая линия для переработки золошлаковых отходов, содержащая: дозатор-питатель 1, смеситель 2, средства отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц 3, рециркуляционный бак 4, его сливной патрубок 5, трубопровод 6, первый насос 7, классификатор, включающий перфорированные внутреннюю 8 и внешнюю 9 обечайки, размещенные в цилиндрическом корпусе 10, его ось вращения 11, привод вращения 12, выходной патрубок 13 рециркуляционного бака 4, перфорированная труба 14, источник воды 15, выходы 16, 17, 18 классификатора, приемные патрубки 19, баков-накопителей отдельных фракций золы 20, 21, 22, их сливные патрубки 23, 24, 25, вход 26 и выход 27 отстойника 28, второй насос 29, первый водовод 30, вход 31 и выход 32 бака оборотной воды 33, третий насос 34, второй водовод 35, клапаны сброса 36, датчики верхнего 37 и нижнего 38 уровня оборотной воды, переливной трубопровод 39, щит управления 40.
Дозатор-питатель 1 золошлаковых отходов связан с выходом дробилки (на чертеже не показана), предпочтительно, обеспечивающей измельчение золы до крупности не более 5 мм. Его выход связан с емкостью смесителя 2, соединенной вторым водоводом 35, снабженным третьим насосом 34 с источником разжижающей среды, в качестве которого используют бак оборотной воды 33. Смеситель 2 содержит импеллер с приводом (на чертежах не обозначены), при этом в его полости размещен первый насос 7, в качестве которого использован погружной насос. При этом рециркуляционный бак 4 связан с выходом смесителя 2 посредством трубопровода 6 (гибкий шланг диаметром 50 мм). Сливной патрубок 5 рециркуляционного бака 4 размещен у его верхнего края и сообщен со смесителем переливным трубопроводом 39 (гибкий шланг диаметром 50 мм), щит управления 40. Рециркуляционный бак 4 и классификатор смонтированы на технологической площадке, причем первый - на высоте 180 см от ее уровня.
Классификатор выполнен, как центробежный и содержит как минимум две соосные цилиндрические перфорированные обечайки (внутреннюю 8 и внешнюю 9), размещенные в цилиндрическом корпусе 10 соосно его оси вращения 11 и жестко закрепленные в нем. При этом диаметр отверстий перфорации убывает от внутренней обечайки 8 к внешней 9 и составляет, соответственно, 3 и 1,5 мм, кроме того, цилиндрический корпус 10 классификатора выполнен с возможностью его вращения известным образом, от привода вращения 12. Причем выходной патрубок 13 рециркуляционного бака 4 размещен у его дна, выше полости внутренней обечайки 8 и сообщен с нею. Вдоль внутренней обечайки 8 центробежного классификатора, в ее полости пропущена перфорированная труба 14, подключенная к источнику воды 15. При этом выходы 16, 17, 18 классификатора сообщены с приемными патрубками 19 баков-накопителей отдельных фракций золы 20, 21, 22 и размещены выше них.
Каждый из баков-накопителей отдельных фракций золы 20, 21, 22 снабжен сливным патрубком, соответственно, 23, 24, 25, размещенным у его верхнего края и сообщенным со входом 26 отстойника 28, выход 27 которого посредством второго насоса 29 с первым водоводом 30 сообщен со входом 31 бака оборотной воды 33, выход 32 которого посредством третьего насоса 34 со вторым водоводом 35 сообщен со смесителем 2. Кроме того, в качестве второго 29 и третьего 34 насосов использованы центробежные насосы. Кроме того, донные части смесителя 2, рециркуляционного бака 4, баков-накопителей отдельных фракций золы 20, 21, 22, отстойника 28 и бака оборотной воды 33 снабжены клапанами сброса 36 известной конструкции. Кроме того, баки-накопители отдельных фракций золы 20, 21, 22 снабжены средствами 3 отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций зольных частиц. Кроме того, отстойник 28 и бак оборотной воды 33 снабжены датчиками верхнего 37 и нижнего 38 уровня оборотной воды. Линия снабжена щитом управления 40, содержащим выключатели всех узлов и механизмов и известные средства автоматики.
Технологическая линия работает следующим образом.
Подготовленный к промывке золошлаковый материал, предварительно измельченный до крупности не более 5 мм, посредством дозатора-питателя 1 загружают в смеситель 2, из бака оборотной воды 33 в ёмкость смесителя 2 подают оборотную воду, чтобы обеспечить соотношение твердого к жидкому от 1/5 до 1/20. На щите управления 40 включают импеллер-смеситель и привод классификатора. По мере наполнения ёмкости смесителя 2 пульпой она первым насосом 7 по трубопроводу 6 подаётся в рециркуляционный бак 4, откуда пульпа, самотёком, по гибкому шлангу диаметром 50 мм (на чертежах не показан), поступает в классификатор, в его внутреннюю перфорированную обечайку 8. В случае переполнения рециркуляционного бака 4, пульпа по переливному трубопроводу 39, присоединённому к сливному патрубку 5, размещенному в верхней точке рециркуляционного бака 4, самотёком возвращается в смеситель 2. Вращение цилиндрического корпуса 10 классификатора, а вместе с ним и перфорированных обечаек 8 и 9 обеспечивается известным образом посредством его привода вращения 12. Пульпа, поступившая самотёком из рециркуляционного бака 4 во внутреннюю перфорированную обечайку 8 классификатора, промывается водой поступающей по перфорированной трубе 14 от источника 15 чистой воды. При вращении обечаек 8 и 9 и корпуса 10 частицы золы с крупностью, превышающей 3 мм, проходят по внутренней обечайке 8, не проваливаясь в отверстия ее перфорированных стенок, тогда как частицы с крупностью менее 3 мм проваливаются в них. Далее, частицы с крупностью, превышающей 1,5 мм, проходят по внешней обечайке 9, не проваливаясь в отверстия ее перфорированных стенок, тогда как частицы с крупностью менее 1,5 мм проваливаются в них. Таким образом, разделённый по классам крупности, промытый сыпучий материал самотёком попадает в соответствующие баки-накопители отдельных фракций золы 20, 21, 22. По мере заполнения этих баков песком и водой, последняя самотёком сливается в отстойник 28, где происходит осветление воды, вследствие осаждения в них частиц взвеси. После заполнения отстойника 28 осветленной водой (по команде ее датчика 38 верхнего уровня) включается второй насос 29, который обеспечивает перекачку осветленной воды в бак оборотной воды 33, из которого она третьим насосом 34 направляется в смеситель 2. Таким образом, технологическая линия работает практически на оборотной воде.
Собранный в баках-накопителях отдельных фракций золы 20, 21, 22 материал, средствами отвода обезвоженных масс 3, подается на последующую переработку в качестве строительного сырья или на извлечение алюмосиликатов, золота, металлов платиновой группы и редкоземельных элементов и т.п.
По мере необходимости утилизируют взвешенные частицы ила, глины, органических включений, оседающие на дне технологических емкостей, для чего периодически открывают клапаны сброса 36.