СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ЗОЛЫ

Полезная модель относится к области санитарной техники, может быть использовано при переработке осадка сточных вод крупных населенных пунктов и изготовления изделий для промышленного и гражданского строительства.
Природные и промышленные стоки крупных городов поступают на очистные сооружения, проходят технологическую обработку, в результате которой образуются большие объемы обезвоженного осадка, складируемого на полигоне.
В целях уменьшения объемов складирования в несколько раз осадок сточных вод сжигается и в результате сжигания образуется зола.
Известна система утилизации золы путем ее складирования на полигоне (монография «отведение и очистка сточных вод г.Санкт-Петербурга» СПб, Стройиздат, 1999 г. с.372)
Эта система утилизации золы состоит из блока производства золы, транспортной магистрали для перевозки золы и узла складирования золы. Система утилизации золы предусматривает производство золы в результате сжигания осадка сточных вод, загрузку в транспортное средство, транспортировку, разгрузку и хранение золы на полигоне.
Существенными недостатками работы этой системы являются следующие:
- нарушение экологии окружающей среды из-за пыления при разгрузке золы и вследствие вымывания из золы солей тяжелых металлов;
- высокие материально-технические расходы, связанные с обслуживанием и рекультивацией полигонов в процессе хранения золы;
- необходимость строительства и эксплуатации новых дорогостоящих полигонов, т.к. существующие полигоны исчерпывают свой ресурс, и, в связи с этим, высокий уровень затрат связанных с отчуждением дорогой земли, проектированием, эксплуатацией и обеспечением требований экологической безопасности;
- потеря золы, как сырья для изготовления товарной продукции, например, строительных материалов.
Известна система утилизации золы, которая реализована при строительстве оснований дорожных одежд (патент РФ 2135681).
Эта система предусматривает производство золы, загрузку золы в транспортное средство, транспортировку, разгрузку, хранение, подготовку золоминеральной смеси в три стадии и применение при строительстве дорожных одежд.
Недостатком этой системы является загрязнение окружающей среды при разгрузке, хранении и применение золы в процессе дорожного строительства.
Известна система утилизации золы, получаемой в результате сжигания осадка сточных вод, путем включения золы в состав строительных изделий, например, автоклавного золопенобетона, принятая за прототип (патент РФ 22566632).
Система включает блок изготовления золы и блок изготовления автоклавного золопенобетона, состоящая из узлов сырья, обработки золы, изготовления золопенобетона и готовой продукции. Блоки связаны между собой автотранспортной магистралью для перевозки золы.
Эта система утилизации золы обеспечивает изготовление изделий из автоклавного золопенобетона (в дальнейшем по тексту АЗПБ) и включает следующие основные взаимосвязанные элементы:
- узел сырья;
- шаровую мельницу мокрого помола;
- пеногенератор;
- дозатор;
- смеситель;
- автоклав с парогенератором;
- узел готовой продукции.
В узле сырья производится накопление и подготовка к применению исходных материалов для изготовления АЗПБ: цемента, извести, песка, пенообразователя, воды и золы.
Из узла сырья цемент, известь, вода, зола, а также песок, после обработки в шаровой мельнице мокрого помола, подают в дозатор. Пенообразующая добавка из узла сырья поступает в дозатор, где ее смешивают с водой и с помощью пеногенератора превращают в пену. Отдозированный песок, зола, вода, цемент, известь и пена поступают в смеситель.
Полученная в смесителе золопенобетонная смесь используется для приготовления АЗПБ, которые подвергают обработке в автоклаве. После обработки изделия поступают на узел готовой продукции.
Существенным недостатком этой системы утилизации золы является нарушение требований экологической безопасности при доставке на производство золы в объемах больших, чем требуется и необходимости в связи с этим обеспечивать хранение пылящей золы.
Разгрузка и передача золы на производство АЗПБ осуществляется с применением средств малой механизации: самосвалов, элеваторов и др., а хранение - на открытых площадках, на складах и в цехах. Это приводит к выбросу в окружающую среду большого количества вредной пыли, что снижает степень экологической безопасности производства
АЗПБ и приносит вред здоровью обслуживающего персонала. Кроме того существующая технология разгрузки и передачи золы на производство увеличивает время производственного цикла, трудоемкость и соответственно снижает производительность изготовления АЗПБ.
Задачей полезной модели является создание системы утилизации золы обеспечивающей изготовление строительных золоматериалов при условии снижения экологической нагрузки на окружающую среду в процессе приема и передачи золы на производство.
Поставленная задача решается тем, что известная система утилизации золы при изготовлении изделий из АЗПБ дополнительно снабжена блоком разгрузки золы, включающим взаимосвязанные узлы приема и передачи золы, причем блок производства золы с помощью автотранспортной магистрали связан с узлом приема золы блока разгрузки золы, а при помощи узла передачи золы, блока разгрузки золы - с блоком автоклавного золопенобетона.
Узел приема золы блока разгрузки содержит ограждающую конструкцию укрытия, включающую стационарные верхнюю часть, три стенки и проем с тентом, размещенным на валу в верхней части ограждающей конструкции с возможностью перемещения в вертикальном направление с помощью, например, мотор-редуктора.
Узел передачи золы содержит пневмомагистраль, включающую соединенные последовательно заборные воздуховоды с шиберами и заборными патрубками, общие стационарный и гибкий воздуховоды, воздуховод циклона с пылевым вентилятором, циклон с воздуховодом накопительного бункера и подключенным к циклону последовательно пылевым вентилятором с рукавным фильтром, а заборные воздуховоды с патрубками расположены равномерно в средней части и перпендикулярно к панели заборных воздуховодов размером, соответствующим 0,85-0,95 площади верхней части съемного кузова автомашины, причем панель заборных воздуховодов размещена в каркасе с возможностью перемещения каркаса в вертикальной плоскости по направляющим П-образной формы, укрепленным перпендикулярно верхней части ограждающей конструкции укрытия, например, с помощью трособлочного механизма с лебедкой.
Заборные патрубки выполнены в форме усеченного конуса с диаметром в верхней части равным диаметру заборного воздуховода, а в нижней части - 1,3-1,4 этого диаметра и выступает на 0,8-0,9 диаметра заборного воздуховода за пределы панели заборных воздуховодов в сторону внутреннего объема автомашины, причем на заборных патрубках по боковой поверхности выполнены равномерно расположенные вырезы, объединенные в 3-4 группы и расположенные по 2-3 выреза по высоте патрубка в каждой группе, длиной 0,05-0,1
диаметра патрубка в месте выреза и шириной 0,15-0,2 высоты патрубка каждый ограниченные коробами, имеющими верхнюю стенку, по размеру выреза, наклонную по отношению к горизонтальной плоскости на угол 40-50°, и боковые вертикальные стенки.
Новыми отличительными признаками полезной модели, введенными в известную систему, являются:
- состав и взаимосвязи блоков и узлов в системе утилизации золы, а именно блок разгрузки золы, включающий взаимосвязанные узлы приема и передачи золы, причем блок производства золы с помощью автотранспортной магистрали связан с узлом приема золы блока разгрузки золы, а при помощи узла передачи золы блока разгрузки золы - с блоком автоклавного золопенобетона.
Представленный состав и взаимосвязи блоков и узлов в системе утилизации золы упрощает организацию поставки золы, ее разгрузку и передачу на производство АЗПБ в заданных объемах и, как следствие, обеспечивает повышение производительности изготовления АЗПБ, а также выполнение требований экологической безопасности после доставки на производство заданного количества золы и исключение в связи с этим необходимости в хранении на производстве пылящей золы.
- Узел приема золы блока разгрузки содержит ограждающую конструкцию укрытия включающую стационарные верхнюю часть, три стенки и проем с тентом, размещенным на валу в верхней части ограждающей конструкции с возможностью перемещения в вертикальном направлении, например, с помощью мотор-редуктора. Такая конструкция узла приема золы и условия ее эксплуатации исключают распространение пыли в окружающую при разгрузке золы.
- Состав и взаимосвязи элементов пневмомагистрали, а именно: соединенные последовательно заборные воздуховоды с шиберами и заборными патрубками, общие стационарный и гибкий воздуховоды, воздуховод циклона с пылевым вентилятором, циклон с воздуховодом накопительного бункера и подключенными к циклону последовательно пылевым вентилятором с рукавным фильтром. Пневмомагистраль обеспечивает:
- подачу золы из кузова автомашины в приемный бункер АЗПБ без участия оператора. Это исключает работу оператора во вредных условиях.
- заданный напор воздуха для транспортировки золы в бункер АЗПБ.
- Шибера в заборных воздуховодах, которые позволяют регулировать воздушные потоки в этих воздуховодах, обеспечивая равномерность распределению потоков, в условиях, когда воздуховоды расположены на различном удалении от циклона. Для обеспечения
равномерности распределения воздушных потоков сечение ближнего к циклону заборного воздуховода должно быть меньше и увеличиваться по мере удаления заборного воздуховода от циклона.
- Панель заборных воздуховодов с каркасом обеспечивает установку заборных воздуховодов с патрубками под разгрузку золы, их перемещение внутрь кузова автомашины по мере удаления золы из кузова и после окончания разгрузки и возвращение панели заборных воздуховодов в исходное положение с помощью трособлочного механизма.
Изготовление панели заборных воздуховодов и патрубков соответствующей 0,85-0,95 площади верхней части контейнера обеспечивает создание условий для формирования золовоздушного потока в пневмомагистрали.
При величине этой площади менее 0,85 или более 0,95 площади верхней части контейнера условия для создания золовоздушного потока в пневмомагистрали не будет выполняться.
- Патрубок заборного воздуховода имеет форму усеченного конуса с определенным количеством заборных вырезов на его боковой поверхности, ограниченных заборными коробами, и выступает за пределы панели заборных воздуховодов в сторону внутреннего объема автомашины.
Выведение патрубка за пределы панели заборных воздуховодов обеспечивает создание разряжения между панелью заборных воздуховодов и внутренним объемом кузова с золой, т.е. наиболее благоприятные условия для забора золы.
Вырезы, ограниченные заборными коробами, обеспечивают направленное движение воздушного потока, образование в золе вокруг заборных патрубков полостей, периодическое заполнение полостей новыми порциями золы, перемещение панели заборных патрубков внутри кузова и в конечном итоге удаление золы из кузова автомашины.
Конусная форма заборного патрубка способствует снижению сопротивления движению воздуха с золой в пневмомагистрали и повышению эффективности удалению золы из кузова автомашины.
По сведениям, имеющимся у заявителя, приведенные отличительные признаки являются новыми и в технической литературе не представлены. Совместное их применение в заявленной системе позволяет получить требуемый положительный результат.
Техническим результатом полезной модели является:
- Повышение производительности вследствие снижения времени производственного цикла и трудоемкости изготовления АЗПБ.
- Повышение экологической безопасности при производстве АЗПБ вследствие автоматизации процесса и уменьшение выбросов пыли в окружающую среду.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены:
Фиг.1 - схема системы утилизации золы.
Фиг.2 - блок разгрузки золы.
Фиг.3 - заборный патрубок.
Как показано на фиг.1 Система утилизации золы 1 включает следующие основные элементы:
Блок производства золы 2 в результате сжигания осадка сточных вод 3, включает следующие основные узлы Фиг.1: обезвоживания осадка 4, сушки и сжигания обезвоженного осадка 5, утилизации пара 6, удаления золы из уходящих газов 7, узел очистки дымовых газов 8, накопления и загрузки золы 9.
Утилизационно-транспортная автомобильная магистраль 10 включающая автомашину 11, со съемным кузовом 12 оборудованными для перевозки золы;
Блок разгрузки золы 13 состоит из узла приема 14 и передачи 15 золы в накопительный бункер 16 и включает следующие основные конструктивные элементы: Фиг.2 съемный кузов 12 с золой 17, автомашины 11, упоры автомашины 18 с конечными выключателями 19, заборные 20 и общий стационарный 21 воздуховоды, каркас 22, панель заборных воздуховодов 23, шибера 24, заборные патрубки 25 заборных воздуховодов 20, трос 26, блоки 27, направляющие 28, конечные выключатели 29, подшипники 30, рым 31, крюк 32, лебедку 33 каркаса заборных воздуховодов 22;
Заборное отверстие 34, заборный вырез 35, заборного патрубка 25, короб 36, вертикальная 37, горизонтальная 38 стенка короба заборного патрубка 25 Фиг.3. (На фиг.3 показана одна группа заборных вырезов заборного патрубка).
Пневмомагистраль 39 Фиг.2, включающая общий стационарный 21, заборные 20 с патрубками 25 и общий гибкий 40 с фланцами 41 воздуховоды, воздуховоды циклона 42 и накопительного бункера 43, циклон 44, пылевые вентиляторы 45 и рукавный фильтр 46.
Ограждающая конструкция укрытия 47, включающая верхнюю часть 48, стенки 49, проем 50 ограждающей конструкции укрытия, упоры 51 и конечные выключатели 52 кузова 12, тент 53, вал 54, пригрузочная арматура 55, мотор-редуктор 56 и конечный выключатель 57 тента.
Блок изготовления АЗПБ 58 фиг.1 включающий следующие основные узлы: готовой продукции 59, сырья (цемента, извести, песка, пенообразователя и воды) 60, обработки золы
61, включающего накопительный бункер 16, шаровую мельницу мокрого помола 62 и шламбассейн 63, а также шаровую мельницу 64, пено-генератор 65, дозаторы 66, смеситель 67, парогенератор 68 и автоклав 69.
Система утилизации золы от сжигания осадка сточных вод работает следующим образом.
Сточные воды направляются в отстойники, в которых выделяется осадок 3, поступающий в узел обезвоживания осадка 4, и затем после обезвоживания подается в узел сушки и сжигания обезвоженного осадка 5. Пар, образующийся при сжигании осадка, утилизируется в узле 6. Из узла сушки и сжигании обезвоженного осадка 5 уходящие газы поступают в узел очистки и удаления золы из уходящих газов 7, а дымовые газы очищаются в узле очистки 8. Из узла удаления золы из уходящих газов 7 зола подается в узел накопления и загрузки золы 9 и далее в автоммашину, оборудованную для перевозки золы 11. После загрузки автомашины 11 перевозит золу 19 в соответствии с требованиями технического задания по утилизационно-транспортной магистрали 10 к блоку разгрузки золы 13.
Автомашина 11 со съемным кузовом 12, заполненным золой 17 подъезжает к проему 50 ограждающей конструкции укрытия 47, до упоров 18 с конечными выключателями 19. Срабатывают конечные выключатели 18, поднимается тент 53 и автомашина 11 спускает кузов 12 в ограждающую конструкцию укрытия 47 до упора кузова 51. Срабатывает концевой выключатель 52 и включает мотор-редуктор 56, который опускает тент 53, намотанный на валу тента 54, а также трособлочный механизм и пневмомагистраль 39.
С помощью трособлочного механизма узла передачи золы 15 блока разгрузки золы 13: тросов 26, блоков 27, крюка 32, рыма 31 и лебедки 33 на золу 17, заполняющую кузов 12, опускаются заборные воздуховоды 20 с заборными патрубками 25, укрепленные на панели 23 в каркасе 22.
Начинает работать пневмомагистраль 39, включающая заборный 20, общий стационарный 21 и общий гибкий 40 с фланцами 41 воздуховоды, воздуховод циклона 42, циклон 44 и пылевые вентиляторы 45, обеспечивающие транспортировку золы из кузова автомашины в накопительный бункер 16 блока АЗПБ 58. Рукавный фильтр 46 обеспечивает удаление пыли, возникающий при работе циклона 44. Равномерность удаления золы 17 из кузова 12 при разном удалении заборных воздуховодов от пылевого вентилятора 45 обеспечивается путем регулирования воздушного потока этих воздуховодов с помощью шиберов 24 в заборных воздуховодах 20. В месте установки заборных патрубков 25 на золу 17 и забора золы из кузова 12 автомобиля 11 создается разряжение в пространстве между золой и панелью заборных воздуховодов. Зола под воздействием вытяжных воздушных потоков через
заборные отверстия 34 и заборные вырезы 35 заборного патрубка 25 засасывается в заборный воздуховод 20 и далее в пневмомагистраль 39. Вследствие этого вокруг заборных патрубков 25 образуются полости, которые постоянно заполняются золой в результате осыпания прилегающих к этой полости участков золы и опускающейся вниз по мере удаления золы из кузова панели заборных воздуховодов. Заборные вырезы 35 заборного патрубка фиг.3, ограниченные заборным коробом 36, образованным горизонтальными 38 и вертикальными 37 стенками и заборные отверстия заборного патрубка 34 обеспечивают создание направленного и равномерно распределенного с боковой и торцевой поверхностей заборного патрубка 25 потока вытяжного воздуха с золой.
В это время каркас 22 фиг.2 с панелью заборных воздуховодов 23 на подшипниках 30 скользит по направляющим 28 опускаясь вниз и высасывая золу 17 из кузова 12 автомашины 11. После того как заборные патрубки 25 опустятся на дно кузова 12 остатки золы будут выбраны из кузова через заборные вырезы 35 заборного патрубка 25.
После окончания разгрузки кузова 12 автомашины 11 срабатывает конечный выключатель каркаса заборных воздуховодов 29 отключаются пылевые вентиляторы 45, циклон 44 с рукавным фильтром 46, включаются мотор-редуктор тента 56 и лебедка 33 каркаса заборных воздуховодов 22. Поднимается в исходное положение каркас 22 с панелью заборных воздуховодов 23 двигаясь по направляющим 28 и освобождая место для перемещения пустого кузова 12 на автомашину 11. Включается мотор-редуктор 56 и поднимается тент укрытия 53. Срабатывают концевые выключатели 29 тента 57 и тент 53, каркас 22 с панелью заборных воздуховодов 23 останавливаются в исходном крайнем верхнем положении. Автомашина 11 с пустым кузовом 12 уезжает, срабатывает конечный выключатель 18, включается мотор-редуктор 56, тент 53 опускается.
Зола из циклона 44 по воздуховоду накопительного бункера 43 попадает в узел обработки золы 61, включающий соединенные последовательно накопительный бункер 16, шаровую вибромельницу мокрого помола 62 и шламбассейн 63. После обработки в узле 61 получается гомогенная смесь золы с водой, которая из шламбассейна 63 направляется в дозатор 66, блока изготовления АЗПБ 58. Наряду со смесью золы с водой в дозатор блока 58 из узла сырья 60 поступают цемент и известь, а также песок после его измельчения в шаровой мельнице мокрого помола 64. Одновременно производится дозирование воды через расходомер в мельницу мокрого помола песка 64, в бак приготовления рабочего раствора пенообразующей добавки, в весовой дозатор 66. Приготовление пенообразующей добавки в дозаторе 66 смешивается с водой и превращение полученного раствора с помощью пеногнератора 65 в пену.
Отдозированный шлам песка и золы, вода, цемент и известь поступают в смеситель 67 где осуществляется их перемешивание. К приготовленной смесителем 67 растворной смеси добавляют пену и перемешивают до получения золопенобетонной смеси. Полученную золопенобетонную смесь используют для приготовления изделий, которые подвергают обработке в автоклаве 69, в который поступает пар из парогенератора 68. После обработки в автоклаве изделия из АЗПБ поступают в узел готовой продукции 59 для последующей отгрузки Заказчику.
При определенных условиях вывоз золы на полигон может быть исключен, т.к. вся зола будет использована в технологическом процессе изготовления АЗПБ. Это позволит обеспечить экологическую безопасность и снизить экологическое давление на окружающую среду, исключив хранение золы на полигоне.
Таким образом, заявленная система обеспечивает выполнение полного цикла производства золы в результате сжигания осадка сточных вод, который заканчивается утилизацией золы и получением товарной продукции - строительных изделий из автоклавного золопенобетона.
Заявленное техническое решение может быть реализовано в существующих системах переработки осадка сточных вод при использовании доступных материалов и агрегатов.