ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ СОРБЕНТОВ
PROCESS CONVEYOR FOR SORBENT POWDERS

Изобретение относится к емкостям (контейнерам) для транспортирования, хранения, разгрузки и осуществления технологических операций с сыпучими порошкообразными материалами, применяемыми в водоподготовке, главным образом порошкообразными активированными углями (ПАУ).
В практике водоподготовки существуют паводковые и аварийные периоды, которые характеризуются многократным (в 10 раз и более) увеличением загрязняющих примесей в воде, но продолжаются недолго (от 1 до 20 суток). Строительство полного комплекса очистных сооружений для таких ситуаций экономически нецелесообразно, а хранение аварийного запаса специальных веществ в постоянных хранилищах на территории водоочистных сооружений требует дополнительных площадей и специальных мер предосторожности. Для таких экстраординарных ситуаций, когда требуется оперативно очистить воду от токсикантов и улучшить показатели качества воды до соответствующих норм, эффективно используются специальные порошкообразные сорбционные материалы - сорбенты на основе минеральной крошки (клиноптилолит) или микропористые углеродные материалы с сильно развитой поверхностью, например, порошкообразные активированные угли (ПАУ).
Для реализации технологии аварийной очистки воды требуется оперативно доставить сорбент к месту целевого применения, выгрузить в расходно-растворные емкости и приготовить рабочий раствор заданной концентрации для очистки воды.
Однако при осуществлении данных операций с ПАУ возникает ряд технических, экологических и технологических проблем, обусловленных их физическими свойствами:
- ПАУ является коррозионно-активным и пожаровзрывоопасным веществом, что усложняет его транспортирование и загрузочно-перевалочные работы;
- угольная пыль, образующаяся при разгрузке ПАУ, создает экологическую опасность загрязнения окружающей среды, а также вредность для здоровья персонала;
- слеживаемость порошкообразных материалов при транспортировании и хранении является причиной образования застойных зон материала внутри емкостей, что затрудняет его выгрузку;
- поскольку порошкообразные сорбенты, как правило, расфасованы и транспортируются в мешках, то процесс выгрузки из мешков и последующей загрузки в емкости является очень трудоемким и длительным;
- высокая сложность подготовки порошка сорбента для дозирования рабочего раствора (пульпы), так как эффективность применения ПАУ в процессе водоочистки напрямую зависит от качества его подготовки.
Предложенное изобретение направлено на решение указанных проблем за счет создания универсального транспортно-технологического контейнера, предназначенного для мобильного транспортирования, разгрузки, хранения и использования в качестве емкости для подготовки ПАУ к дальнейшему использованию.
Известно устройство для транспортирования сыпучих материалов, которое в основном используется для перегрузки сыпучих материалов, состоящее из загрузочного бункера, эжекционной камеры, материалопровода с факелообразующим насадком, эжектора и коллектора для подачи воды. Эжекционная камера расположена под бункером и имеет аэрирующее днище, через которое смесь насыщается воздухом и поддерживается во взвешенном состоянии. В эжекционной камере установлен воздухопровод, соединенный с системой подачи воздуха. Коллектор подвода воды для смачивания сухой смеси предназначен для формирования факела с нужной консистенцией (патент РФ 2064427, B65G/30, 1993 г.). Известное устройство позволяет оптимизировать выгрузку сыпучих материалов различных типов за счет систем аэрации и смачивания, однако имеет узкую специализацию и не приспособлено для выполнения иных функций кроме разгрузочной.
Известен контейнер для длительного хранения и сухой разгрузки порошкообразного активированного угля (ПАУ), обеспечивающий равномерное поступление активированного угля за счет подачи сухого воздуха через воздушный контур и площадки для воздуха, расположенные в нижнем конусе контейнера.
Контейнер для ПАУ состоит из бункера для хранения активированного угля, а также системы подачи воздуха, включающей трубу воздухозаборника, множество площадок выхода воздуха, а также устройство подачи сухого воздуха. Бункер хранения активированного угля выполнен как единая цилиндрическая оболочка с верхним и нижним конусообразными днищами. Труба для подачи воздуха и воздушные площадки, соединенные с ней, связаны с устройством подачи сухого воздуха. Разгрузка ПАУ из контейнера осуществляется путем выдувания воздухом через эжектор. Система аэрации обеспечивает взрыхление слежавшейся смеси, тем самым увеличивая эффективность и производительность разгрузки. (Патент KR 100991701, B65D 88/70, 2010.04.13). Недостатком известного устройства является ограничение его функций только хранением и разгрузкой, так как контейнер не предназначен для транспортировки или использования в качестве емкости для подготовки ПАУ. Кроме того, при сухой разгрузке ПАУ может образоваться существенное запыление, так как средства пылеподавления в известном устройстве отсутствуют.
Как устройство того же назначения, совокупность признаков которого наиболее близка к заявленному, данное техническое решение принимается за прототип предложенного изобретения.
Технический результат, достигаемый в результате реализации изобретения, заключается в универсальности предлагаемого контейнера, расширении его функциональных возможностей, снижении нагрузки на экологические системы и персонал, эффективности использования в аварийных ситуациях за счет мобильности и оперативности, повышении качества подготовки порошкообразных сорбентов, снижении трудоемкости погрузочно-разгрузочных работ, а также затрат на эксплуатацию за счет экономии производственных площадей.
Указанный технический результат достигается за счет признаков, отличающих предложенное техническое решение от прототипа, включающего в себя цилиндрическую цистерну, эжектор и систему подачи воздуха, и заключающихся в следующем:
- цистерна выполнена из коррозионно-стойкого материала и закреплена в жестком каркасе;
- в боковой поверхности цистерны выполнены люки, снабженные крышками, между которыми имеются сервисные площадки;
- на торце цистерны расположена система патрубков, включающая патрубок подачи воздуха, патрубок подачи горячей воды в цистерну, патрубок подачи воды на гидросмыв, патрубок подачи воды на пылеподавление, патрубок подачи воды на эжектор, патрубок перелива, патрубок отвода пульпы, патрубок опорожнения цистерны, снабженных кранами;
- для предохранения патрубков во время транспортирования и хранения контейнера предусмотрен кожух;
- система подачи воздуха расположена внутри цистерны в ее донной части и представляет собой контур, выполненный в виде коллектора и труб, в которых снизу выполнены отверстия, и соединенный с патрубком подачи воздуха;
- внутри цистерны установлен контур подачи горячей воды в цистерну, представляющий собой коллектор с трубами, в которых с обеих сторон выполнены отверстия, и соединенный с патрубком подачи горячей воды в цистерну;
- над контурами подачи горячей воды и воздуха расположена система гидросмыва, состоящая из сплошной подводящей трубы с патрубком подачи воды на гидросмыв, соединенной с коллектором со струевыми форсунками;
- перелив, соединенный с патрубком перелива;
- установленный внутри цистерны непосредственно под люками контур для пылеподавления, соединенный с патрубком подачи воды для пылеподавления, состоящий из труб с попарно размещенными на них форсунками;
- расположенный внутри цистерны эжектор с патрубком для отвода пульпы, соединенный с патрубком для подачи воды в эжектор.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид универсального контейнера, на фиг.2 - система патрубков, расположенных на торце цистерны, на фиг.3 - схема расположения контуров подачи воды и воздуха внутри цистерны контейнера.
Транспортно-технологический контейнер для порошкообразных сорбентов состоит из цистерны 1, выполненной из коррозионно-стойкого материала и закрепленной в жестком каркасе 2, предохраняющем цистерну при транспортировании. В верхней части цистерны имеются люки 3, снабженные крышками. Рядом с люками расположены площадки 4, предназначенные для обслуживания или установки дополнительного оборудования. На торце цистерны расположена система патрубков 5, снабженных кранами.
Для предохранения при транспортировании и хранении патрубки закрываются предохранительным коробом 6. При необходимости, для безопасности персонала площадки могут быть оборудованы ограждениями, а также лестницами 7 к площадкам.
На фиг.2 более подробно показана система патрубков, в которую входят: патрубок 8 подачи воздуха, патрубок 9 подачи горячей воды в цистерну, патрубок 10 подачи воды на гидросмыв, патрубок 11 подачи воды на пылеподавление, патрубок 12 подачи воды на эжектор, патрубок 13 перелива, патрубок 14 отвода пульпы и патрубки 15 опорожнения цистерны.
Согласно фиг.3 внутри цистерны размещены контур 16 воздуха, нижний контур 17 подачи горячей воды, система 18 гидросмыва, перелив 19, эжектор с вводом воды 20, верхний контур 21 пылеподавления, соединенные с соответствующими патрубками посредством гибких шлангов.
Контур 16 воздуха осуществляет барботаж ПАУ, его интенсивное перемешивание, а также поддержание во взвешенном состоянии во время выгрузки. Контур находится в донной части цистерны и соединен через патрубок 8 с системой подачи воздуха посредством гибкого шланга. Распределение воздуха по всей толще порошка производится через отверстия в стенках труб коллектора, расположенных по обеим сторонам трубы.
Нижний контур 17 горячей воды расположен над воздушным контуром. Контур выполнен в виде коллектора и труб, в которых имеются отверстия, благодаря чему вода распределяется по всей толще сорбента и равномерно его смачивает. Указанный контур соединен через патрубок 9 подачи воды с системой горячего водоснабжения посредством гибкого шланга.
Над контуром подачи горячей воды и воздуха расположена труба 17, подающая воду в систему гидросмыва, которая предназначена для гидравлического перемешивания угля, размыва слежавшегося угля в застойных зонах, образующихся, как правило, после длительного простоя контейнера. Система состоит из сплошной подводящей трубы, соединенной с коллектором (гребенкой) с установленными в ней форсунками, направляющими смыв в сторону патрубков. Система гидросмыва соединяется с системой водоснабжения через патрубок 10 посредством гибкого шланга.
Для выгрузки пульпы ПАУ из цистерны в эжектор 20 через патрубок 12 подается вода с большой скоростью и отводится через патрубок 14 отвода пульпы.
Система 21 пылеподавления расположена в верхней части цистерны под люками и состоит из труб, на которых непосредственно перед люками установлены форсунки, обеспечивающие веерное распыление воды и создание пылеподавляющей завесы. Указанный контур соединен через патрубок 11 с системой водоснабжения посредством гибкого шланга.
Перелив 19 представляет собой трубу, соединенную с патрубком перелива 13. Труба имеет защитный колпак от пыли. При заполнении цистерны, вода из трубы перелива поступает в кран и сигнализирует о ее наполнении.
Патрубки 15 опорожнения размещены на дне цистерны и служат для удаления остатков пульпы и воды от промывки.
Пример реализации изобретения:
3
3
3
Транспортно-технологический контейнер состоит из цистерны с полезным объемом 20 м, изготовленной из нержавеющей стали, и стального каркаса, в котором цистерна закреплена хомутами. Габариты контейнера составляют примерно 6000x2500x2500 мм. Контейнер может перевозиться как железнодорожным, так и автотранспортом. Например, ПАУ загружается на заводе-изготовителе сорбента и автотранспортом доставляется на водоочистные сооружения для хранения. В период возникновения экстраординарной ситуации на водоисточнике контейнер устанавливается на место его разгрузки. К патрубкам цистерны подсоединяются соответствующие гибкие шланги. Для замачивания сорбента и получения пульпы по контуру 8 в цистерну подается горячая вода с температурой около 60°С, расходом 3-6 м/час. В нижней части труб контура, обращенной ко дну, выполнены отверстия, расположенные под углом 90° друг к другу, обеспечивающие равномерное смачивания всей толщи порошка. Степень заполнения цистерны контролируется по переливу 13. Контейнер выдерживают 4-6 часов. Затем, через контур 7, в течение 15-20 мин подают воздух, постепенно увеличивая расход до 175 м/час, давление, тем самым интенсивно перемешивая смесь. Через контур 11 подают холодную воду для обеспечения пылеподавления, которая распыляется через форсунки непосредственно под разгрузочными люками 3, подавляя пылевое облако ПАУ. После этого для выгрузки пульпы эжектором в контур 10 подают воду и открывают кран патрубка 11 отвода пульпы. Остатки пульпы после выгрузки и промывки контейнера сливаются через патрубки 14 слива.
Таким образом, заявленный контейнер одновременно совмещает функции емкости для транспортировки, хранения замачивания сорбента. Наличие внутри цистерны систем, обеспечивающих равномерное перемешивание и смачивание ПАУ, позволяет эффективно подготовить сорбент для получения рабочего раствора.