Устройство для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы

 

Использование: для разделения материалов по плотности и может быть использовано на тепловых электростанциях для выделения из золошлаковой пульпы полых микросфер. Сущность: корпус 1 содержит патрубки 2 подвода и отвода 3 пульпы. Приспособления для сбора микросфер выполнено в виде коромысла 6 с приемной емкостью 7 на одном плече и противовесом 13 на другом. Плечи коромысла связаны с клапанами 9 и 15. Клапан 9 расположен в трубопроводе 12 отвода микросфер из корпуса 1 в емкость 7. Клапан 15 запирает патрубок 3 для отвода пульпы. При разбалансировке коромысла, вызванной накоплением микросфер в емкости 7, осуществляется перемещение клапанов, обеспечивающее непрерывную работу устройства в автоматическом режиме. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к разделению материалов по плотности методом флотации и может быть использовано на тепловых электростанциях для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы.

В процессе горения угля в топке ТЭЦ золошлаковая смесь при помощи воды нагнетается по трубопроводам на шлаковые поля (лагуны), где содержащиеся в золе полые микросферы всплывают на поверхность воды. На Западе эти микросферы называются ценосферы и в основном собираются с поверхности воды в лагунах достаточно простыми приспособлениями, такими как поплавки из трубопроводов и насосы [1] Однако данные устройства позволяют собирать микросферы только с поверхности воды, что возможно лишь в летний период. С наступлением морозов лагуны замерзают и часть микросфер в этот период теряется из-за вмерзания в лед, с последующим опусканием весной на дно и засыпки золой.

Поэтому поставлена задача по выделению микросфер непосредственно из золошлаковой пульпы, т.е. до подачи ее на шлаковое поле.

Известна попытка решить эту проблему путем выделения микросфер непосредственно на пульпопроводе за счет установки отстойной камеры с крышкой, стержней и пластин для уменьшения турбулентности потока, а также затвора с поплавковым регулятором [2] Однако это решение неэффективно, т.к. невозможно добиться заданной флотации микросфер (удельный вес 0,6-0,7 г/см³) из-за высокой турбулентности потока в пульпопроводе. Для уменьшения турбулентности пришлось бы выполнить приемную камеру огромных размеров, что практически равнозначно сбросу пульпы в лагуну. Поэтому одно из направлений это выделение микросфер непосредственно из- под котла, т.е. выделение микросфер из открытой зольной канавки, где золошлаковая смесь течет под действием собственного веса.

Наиболее близким решением к заявляемому является устройство для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы, содержащее конический корпус с патрубками для подвода и отвода пульпы, а также приспособление для сбора микросфер, выполненное в виде ножа, совершающего периодический съем микросферы с поверхности воды. Для увеличения выхода микросфер в устройстве предусмотрено механическое перемешивающее устройство также периодического действия [3] Недостатком данного устройства является низкий выход микросфер, составляющий не более 0,3% от веса золы. Кроме того, даже такой выход микросфер требует периодического перемешивания пульпы и отстоя для всплытия микросфер, что снижает производительность устройства. Работа на данном устройстве в автоматическом режиме не предусмотрена, т.к. не существует связи между расходом пульпы, накоплением микросфер и срабатыванием съемного ножа.

Сущность данного изобретения заключается в том, что в устройстве для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы, содержащем конический корпус с патрубками для подвода и отвода пульпы и приспособление для сбора микросфер с поверхности воды, согласно изобретению, последнее представляет собой шарнирно закрепленное на корпусе коромысло, одно из плеч которого снабжено подвешенной к нему приемной емкостью с дроссельным отверстием и кинематически соединено с клапаном, установленным в воронке трубопровода, соединяющего внутреннюю полость корпуса с приемной емкостью, а другое плечо снабжено противовесом и кинематически соединено с клапаном, установленным в патрубке для отвода золошлаковой пульпы.

Согласно одному из вариантов, в корпусе установлена дополнительная трубка, соединяющая нижнюю часть корпуса с насосом.

Технический результат от использования данного решения заключается в том, что осуществляется связь между уровнем воды, расходом пульпы и расходом выделяемых из нее микросфер, т.е. с увеличением количества выделяемых микросфер коромысло под действием веса приемной емкости с микросферами открывает клапан в патрубке для отвода пульпы и закрывает воронку, т.е. снижается уровень воды в корпусе и уменьшается поступление микросфер в приемную емкость, и расход через дроссельное отверстие в емкости превышает приход микросфер из воронки. В определенный момент, по мере опорожнения емкости, она перемещается вверх и закрывает клапан выпускного патрубка, открывая клапан в воронке, в результате чего поднимается уровень воды в корпусе и увеличивается расход микросфер через воронку в приемную емкость. Этим обеспечивается автоматический режим работы устройства, повышенный выход микросфер из пульпы и достаточная производительность при непрерывном режиме работы.

Данное техническое решение соответствует критерию "новизна", т.к. характеризуется наличием отличительных от прототипа признаков. Для уяснения соответствия критерию "изобретательский уровень" был проведен поиск решений, содержащих указанные отличительные признаки. В результате анализа известных решений установлено, что заявляемое решение не вытекает явным образом из совокупности известных решений, и поэтому оно соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 то же, вид сбоку.

Устройство состоит из конического корпуса 1, снабженного патрубками 2 для подвода золошлаковой пульпы, и патрубком 3 для отвода. Для подачи пульпы из зольной канавки в корпус служит насос 4. На сторонах корпуса против патрубков 2 выполнены отражательные пластины 5 для снижения турбулентности потока подводимой пульпы. На корпусе 1 шарнирно закреплено коромысло 6. Одно из плеч коромысла снабжено подвешенной к нему приемной емкостью 7 с установленными в днище дроссельными шайбами 8. Это плечо также кинематически связано тягой 9 с клапаном 10, установленным в воронке 11 трубопровода 12, соединяющего внутреннюю полость корпуса с приемной емкостью. Кромка воронки 11 должна быть выполнена строго горизонтально. На другом плече коромысла 6 подвижно установлен противовес 13 и плечо тягой 14 соединено с клапаном 15, установленным в патрубке 3 для отвода пульпы. В корпусе 1 может быть установлена дополнительная трубка 16, соединяющая нижнюю коническую часть корпуса с насосом 4. Подача воды через эту трубку предотвращает заиливание стенок корпуса и поверхностей патрубка 3 с клапаном 15. Для сбора выделенных микросфер служит короб 17.

Работает устройство следующим образом.

Золошлаковая пульпа от котла электростанции подается по открытой зольной канавке, откуда насосом 4 закачивается через патрубки 2 в корпус 1 устройства. В корпусе поток стабилизируется за счет отражательных пластин 5 и из него всплывают микросферы, образующие тонкий слой на поверхности воды. В исходной позиции приемная емкость находится в крайнем верхнем положении, а противовес в крайнем нижнем, при этом клапан 10 открыт, а клапан 15 закрыт. По мере заполнения корпуса (скорость подъема уровня жидкости составляет 1-1,5 мм/с), слой микросфер достигает уровня кромки воронки 11 и по трубопроводу 12 поступает в приемную емкость 7. Отверстие в дроссельных шайбах 8 выполнено так, что расход микросфер через дроссельное отверстие меньше расхода через открытый клапан 10, т.е. емкость наполняется. Когда емкость наполнится, она под действием собственного веса смещается вниз, поворачивая коромысло, закрывая клапан 10 и открывая клапан 15. Золошлаковая пульпа через патрубок 3 отводится самотеком в зольную канавку. Уровень воды при этом понижается, и подача микросфер через воронку уменьшается. По мере освобождения приемной емкости от микросфер через дроссельные шайбы 8, вес емкости уменьшается, она перемещается вверх, открывая клапан 10 и закрывая клапан 15. Уровень микросфер достигает уровня кромок воронки, микросферы поступают в приемную емкость 7, наполняя ее, и далее процесс повторяется.

Настройка устройства осуществляется за счет замены дроссельных шайб и перемещения противовеса.

Таким образом обеспечивается постоянное и непрерывное выделение микросфер из пульпы и осуществляется автоматический режим работы устройства. Количество выделенных микросфер составляет 2-2,5% от веса золы, что составляет 85-95% от общего количества микросфер, находящихся в золе. Производительность устройства составляет 100-150 кг мокрых микросфер в час.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЛЫХ МИКРОСФЕР ИЗ ЗОЛОШЛАКОВОЙ ПУЛЬПЫ, содержащее конический корпус с патрубками для подвода и отвода золошлаковой пульпы и приспособление для сбора микросфер с поверхности воды, отличающееся тем, что приспособление для сбора микросфер представляет собой шарнирно закрепленное на корпусе коромысло, одно плечо которого снабжено подвешенной к нему приемной емкостью с дроссельным отверстием и кинематически соединено с клапаном, установленным в воронке трубопровода, соединяющего внутреннюю полость корпуса с приемной емкостью, а другое плечо снабжено противовесом и кинематически соединено с клапаном, установленном в патрубке, для отвода золошлаковой пульпы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в корпусе установлена дополнительная трубка, соединяющая нижняя часть корпуса с насосом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3