Узел подготовки пульпы из золошлаковых отходов
SLUDGE PREPARATION UNIT FROM ASH AND SLAG WASTE

Изобретение относится к области переработки продуктов сгорания и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных, работающих на каменноугольных топливах, предпочтительно в качестве узла приготовления пульпы из золошлаковых отходов.
Известен узел подготовки пульпы из золошлаковых отходов, содержащий дозатор-питатель золошлаковых отходов, связанный с емкостью смесителя, соединенного с источником разжижающей среды линией подачи, средства отвода пульпы в ее накопитель (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.
Известен также узел подготовки пульпы из золошлаковых отходов, содержащий смеситель отходов с разжижающей средой, снабженный линией подачи указанной среды, дозатор-питатель золошлаковых отходов, установленный за смесителем измеритель консистенции разжиженной золошлаковой пульпы, при этом линия подачи золошлаковой пульпы соединяет смеситель с ее накопителем (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). Кроме того, узел содержит средство размола крупных частиц золошлаковой смеси.
Недостаток этого устройства определяется составом золошлаковой смеси, состоящей из частиц несгоревшего угля (которых в составе пульпы может быть до 20 %) и частиц шлака (которых в составе пульпы может быть до 15 %), при этом недожог, в силу своих свойств, всплывает и образует не перемешивающийся слой толщиной до 15 см в верхней части емкости смесителя, тогда как шлак оседает на дне, в местах завихрений и по периферии потока пульпы, образуя плотный, трудно разрыхляемый слой толщиной до 10 см.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение возможности равномерного распределения по объему пульпы частиц с различающейся гидравлической крупностью и исключение формирования в объеме смесителя зон накопления частиц пульпы.
Технический результат, получаемый при решении поставленной технической задачи, выражается в обеспечении возможности равномерного распределения по объему пульпы частиц с различающейся гидравлической крупностью и исключение формирования в объеме смесителя зон накопления частиц пульпы. Кроме того, установка не зависит от колебания расхода пульпы, подаваемой на переработку, и не позволяет пульпе расслаиваться в случае кратковременных перерывов переработки пульпы.
Для решения поставленной задачи узел подготовки пульпы из золошлаковых отходов, содержащий смеситель отходов с разжижающей средой, снабженный средством перемешивания и линией подачи разжижающей среды, дозатор-питатель золошлаковых отходов, установленный за смесителем измеритель консистенции разжиженной золошлаковой пульпы, при этом линия подачи золошлаковой пульпы соединяет смеситель с ее накопителем, отличается тем, что емкость смесителя пульпы и емкость ее накопителя выполнены с коническими днищами, с углом наклона, большим угла естественного откоса шлама, кроме того, верхняя часть емкости смесителя пульпы снабжена патрубком загрузки золошлаковых отходов, сообщенным с дозатором-питателем золошлаковых отходов, размещенным несоосно с вертикальной осью емкости смесителя пульпы, и снабжена патрубком приема разжижающей среды, предпочтительно ориентированным тангенциально относительно вертикальной оси емкости, при этом средство перемешивания содержит погружной шламовый насос, напорный патрубок которого связан рециркуляционной линией, сообщенной через первый клапан с донным патрубком емкости смесителя, кроме того, напорный патрубок шламового насоса через второй клапан связан с линией подачи золошлаковой пульпы, ввод которой в накопитель пульпы выполнен тангенциальным, кроме того, всасывающий патрубок погружного шламового насоса размещен с зазором к выпускному отверстию донного патрубка и стенкам емкости смесителя, кроме того, смеситель размещен ниже накопителя пульпы, верхний конец которого сливным трубопроводом сообщен с нижней частью емкости смесителя, кроме того, верхняя стенка накопителя пульпы снабжена воздухоподводящим патрубком, при этом линия отвода пульпы на переработку снабжена третьим клапаном и сообщена с донным патрубком емкости накопителя пульпы, который дополнительным трубопроводом через клапан слива сообщен с рециркуляционной линией.
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 «емкость смесителя пульпы и емкость ее накопителя выполнены с коническими днищами, с углом наклона, большим угла естественного откоса шлама», исключают оседание частиц шлака на дне, в местах завихрений и по периферии потока пульпы, с образованием плотного трудно разрыхляемого слоя толщиной до 10 см, поскольку частицы шлака «сползают» в зону воздействия рециркулирующего потока пульпы.
Признаки «верхняя часть емкости смесителя пульпы снабжена патрубком загрузки золошлаковых, отходов сообщенным с дозатором-питателем золошлаковых отходов» обеспечивают возможность подачи золошлаковых отходов в смеситель и возможность постепенного опускания частиц шлака ко дну смесителя.
Признаки, указывающие, что патрубок загрузки золошлаковых отходов размещен «несоосно с вертикальной осью емкости смесителя пульпы», обеспечивают возможность разрушения слоя частиц недожога за счет их увлечения за собой частицами шлака.
Признаки, указывающие, что верхняя часть емкости смесителя пульпы «снабжена патрубком приема разжижающей среды, предпочтительно ориентированным тангенциально относительно вертикальной оси емкости», обеспечивают размещение патрубка на боковой стенке емкости смесителя и возможность разрушения слоя частиц недожога за счет их увлечения за собой струями разжижающей среды.
Признаки, указывающие, что «средство перемешивания содержит погружной шламовый насос, напорный патрубок которого связан рециркуляционной линией, сообщенной через первый клапан с донным патрубком емкости смесителя», обеспечивают постоянное перемешивание пульпы, исключая ее расслоение.
Признаки «напорный патрубок шламового насоса через второй клапан связан с линией подачи золошлаковой пульпы» обеспечивают возможность передачи готовой пульпы в накопитель пульпы.
Признак, указывающий, что ввод линии подачи золошлаковой пульпы «в накопитель пульпы выполнен тангенциальным», обеспечивает дополнительное перемешивание пульпы, исключающее ее расслоение.
Признаки «всасывающий патрубок погружного шламового насоса размещен с зазором к выпускному отверстию донного патрубка и стенкам емкости смесителя» обеспечивают забор пульпы и из линии рециркуляции и из емкости смесителя.
Признак, указывающий, что «смеситель размещен ниже накопителя пульпы», обеспечивает самотечную доставку сливаемой пульпы в смеситель.
Признак, указывающий, что «верхний конец накопителя пульпы сливным трубопроводом, сообщен с нижней частью емкости смесителя», обеспечивает ввод возвращаемой пульпы в зону захвата пульпы насосом.
Признак, указывающий, что «верхняя стенка накопителя пульпы снабжена воздухоподводящим патрубком», исключает образование вакуума в верхней зоне накопителя в процессе слива пульпы.
Признак, указывающий, что «линия отвода пульпы на переработку снабжена третьим клапаном и сообщена с донным патрубком емкости накопителя пульпы», обеспечивает прерывание подачи пульпы на переработку и полноту опорожнения емкости накопителя.
Признак, указывающий, что донный патрубок емкости накопителя пульпы «дополнительным трубопроводом через клапан слива сообщен с рециркуляционной линией», обеспечивает возможность восстановления пульпы после прерывания подачи пульпы на переработку.
На чертеже показан узел подготовки пульпы из золошлаковых отходов, содержащий: узел подготовки пульпы из золошлаковых отходов, содержащий смеситель 1, дозатор-питатель 2, измеритель консистенции разжиженной золошлаковой смеси (измеритель консистенции пульпы 3), линию подачи пульпы 4, накопитель 5, конические днища 6 и 7 (соответственно, смесителя 1 и накопителя 5), патрубок 8 загрузки золошлаковых отходов, вертикальную ось 9, патрубок 10 приема разжижающей среды, погружной шламовый насос 11, напорный патрубок 12, рециркуляционную линию 13, первый клапан 14, донный патрубок 15 емкости смесителя 1, второй клапан 16, ввод 17 линии подачи 4, всасывающий патрубок 18 погружного шламового насоса 11, зазор 19, сливной трубопровод 20, верхнюю стенку 21 накопителя пульпы 5, воздухоподводящий патрубок 22, линию отвода 23 пульпы на переработку, третий клапан 24, донный патрубок 25 емкости накопителя пульпы 5, дополнительный трубопровод 26, первый 27 и второй 28 клапаны слива.
Дозатор-питатель 2 золошлаковых отходов связан с выходом дробилки (на чертежах не показана), обеспечивающей измельчение золы, предпочтительно, до крупности не более 5 мм. Выход дозатора-питателя 2 через соответствующий клапан (на чертежах не показан) и патрубок 8 загрузки золошлаковых отходов связан с емкостью смесителя 1, соединенной через патрубок 10 приема разжижающей среды с источником разжижающей среды (на чертежах не показан), в качестве которого можно использовать, например, бак-накопитель оборотной воды. Емкость смесителя 1 пульпы и емкость ее накопителя 5 выполнены с коническими днищами 6 и 7, с углом наклона, большим угла естественного откоса шлама. Верхняя часть емкости смесителя 1 пульпы снабжена патрубком 8, размещенным несоосно с вертикальной осью 9 емкости смесителя 1 пульпы, и снабжена патрубком 10 приема разжижающей среды, предпочтительно ориентированным тангенциально относительно вертикальной оси 9 емкости смесителя 1. Средство перемешивания включает погружной шламовый насос (расположенный в полости смесителя 1), напорный патрубок 12 которого связан рециркуляционной линией 13, сообщенной через первый клапан 14 с донным патрубком 15 емкости смесителя 1, кроме того, напорный патрубок 12 шламового насоса 11 через второй клапан 16 связан с линией подачи 4 золошлаковой пульпы (гибкий шланг диаметром 50 мм), ввод которой в накопитель пульпы 5 выполнен тангенциальным. Кроме того, всасывающий патрубок 18 погружного шламового насоса 11 размещен с зазором 19 к выпускному отверстию донного патрубка 15 и стенкам емкости смесителя 1. Производительность шламового насоса 11 заведомо подбирают такой, чтобы обеспечить и подачу пульпы на переработку (через накопитель) и ее перемешивание за счет рециркуляции.
Смеситель 1 размещен ниже накопителя 5 пульпы, верхний конец которого сливным трубопроводом 20 (гибкий шланг диаметром 50 мм) сообщен с нижней частью емкости смесителя.
Верхняя стенка 21 накопителя пульпы 5 снабжена воздухоподводящим патрубком 22. Линия отвода 23 пульпы на переработку снабжена третьим клапаном 24 и сообщена с донным патрубком 25 емкости накопителя пульпы 5, который дополнительным трубопроводом 26 через первый клапан слива 27 сообщен с рециркуляционной линией.
Устройство работает следующим образом.
Подготовленный к промывке золошлаковый материал, предварительно измельченный до крупности не более 5 мм, посредством дозатора-питателя 2 загружают в смеситель 1, кроме того, в емкость смесителя 1 подают воду, предпочтительно оборотную, в объеме, обеспечивающем соотношение твердого и жидкого от 1/5 до 1/20.
Далее включают в работу погружной шламовый насос 11, обеспечив подключение его напорного патрубка 12 к рециркуляционной линии 13 (открыв первый клапан 14 и закрыв второй клапан 16). Таким образом образуется контур рециркуляции, включающий: погружной шламовый насос 11 - его напорный патрубок 12 - рециркуляционную линию 13 - донный патрубок 15 емкости смесителя 1 - всасывающий патрубок 18 погружного шламового насоса 11. Таким образом, смесь первоначально перемешивается шламовым погружным насосом 11 по рециркуляционному контуру. Мягкие частицы водно-зольной смеси измельчаются крыльчаткой шламового насоса. Перемешанная до однородного состояния и частично измельченная смесь (пульпа) по линии подачи пульпы 4 через второй клапан 16 подается в емкость накопителя 5, работающую как демпферная расходная емкость, стабилизирующая расход пульпы по времени. Из емкости накопителя 5 через третий клапан 24 смесь по линии отвода 23 пульпы на переработку подается на следующий технологический передел.
Наклон днищ емкостей смесителя 1 и накопителя 5 под углом, большим угла естественного откоса шлама, исключает оседание тяжелых частиц шлака в донной части, в местах завихрений и по периферии потока пульпы, поскольку они «сползают» в зону воздействия рециркулирующего потока пульпы под действием силы тяжести.
Размещение патрубка 8 загрузки золошлаковых отходов «несоосно с вертикальной осью 9 емкости смесителя 1 пульпы обеспечивает возможность разрушения слоя частиц недожога (более легких) за счет их увлечения за собой частицами подаваемого шлака, при этом вращательное движение слоя частиц недожога (вследствие тангенциального подвода к нему разжижающей среды) способствует разрушению слоя частиц недожога за счет их увлечения за собой струями разжижающей среды и воздействию золошлакового материала на новые участки этого слоя.
Тангенциальный ввод пульпы в накопитель 5 способствует ее предохранению от расслаивания в режиме постоянного отвода пульпы на переработку.
Если отвод пульпы на переработку был остановлен надолго, то это обязательно приведет к ее расслоению (выпадению тяжелых фракций и всплытию легких. В этом случае перекрывают третий клапан 24 на линии отвода 23 пульпы на переработку и открывают первый 27 клапан слива, обеспечивая сообщение донного патрубка 25 емкости накопителя пульпы 5 и (через дополнительный трубопровод 26) рециркуляционной линии 13. Далее восстанавливают качество пульпы работой контура рециркуляции, как описано выше. После восстановления качества пульпы (контролируемого слива измерителем консистенции разжиженной золошлаковой пульпы 3) восстанавливают подачу пульпы в накопитель 5 и далее ее подачу по линии отвода 23 пульпы на переработку.
Далее все повторяется.