Гидроотвал с незамерзающей дренажной системой
Владельцы патента RU 2504614:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) (RU)
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к возведению гидроотвалов промышленных отходов. Гидроотвал включает ограждающую дамбу, утепляющую дренажную пригрузку на низовом откосе дамбы и расположенные под пригрузкой дренаж и дренажный выпуск. Непосредственно над дренажом и дренажным выпуском размещен пульпопровод гидротранспортной системы для подачи на гидроотвал гидросмеси. Гидросмесь имеет положительную температуру промышленных отходов - пульпы. Обеспечивается повышение работоспособности и возможность функционирования гидроотвала при отрицательных температурах. 4 ил.
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при складировании отходов промышленных предприятий, например золошлаков тепловых электростанций, хвостов рудообогащения, шламов металлургических и иных производств в гидроотвалах - золошлакоотвалах, хвостохранилищах и шламонакопителях.
При устройстве гидроотвалов в суровых климатических условиях существенно важным является защита от промерзания дренажей, находящихся в ограждающей дамбе и массиве складируемых отходов. Происходящее при этом нарушение нормального фильтрационного режима приводит к уменьшению устойчивости дамбы и гидроотвала в целом, их деформациям и разрушению. Известны многочисленные примеры таких негативных процессов, приводящих к аварийным ситуациям (хвостохранилище №1 Норильского ГМК, золоотвал №1 Абаканской ТЭЦ и другие).
Известен гидроотвал отходов промышленных предприятий (патент РФ №2440455, МПК Е02В 7/06, опубл. 20.01.2012. Бюл. №2), в котором незамерзаемость дренажной системы достигается при таком ее расположении в толще намывного массива отходов, когда его промерзание со стороны низового откоса ограждающей дамбы не влияет на работоспособность дренажа. Но в данном техническом решении не решена задача предохранения от замерзания дренажных выпусков, пересекающих слой сезонного промерзания на низовом (внешнем) откосе ограждающей дамбы. Опасность такого промерзания постоянно сохраняется в периоды наиболее низких температур наружного воздуха и промерзающего слоя и, соответственно, при снижении теплоотдачи от фильтрационного потока.
Известен также гидроотвал, в котором использована утепленная дренажная пригрузка с незамерзающим дренажным выпуском (Сысоев Ю.М., Кузнецов Г.И. Проектирование и строительство золоотвалов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, стр.187-189, рис.5.11). В этой конструкции предусмотрено применение греющего электрокабеля.
Недостатком известного технического решения является то, что в нем не используется тепло, содержащееся в гидросмеси (пульпе), подаваемой на гидроотвал по трубам гидротранспортной системы, существенно усложняется конструкция утепленного дренажа, возрастает стоимость его строительства и эксплуатации за счет затрат на прокладку кабеля и устройство других элементов системы электрообогрева и относительно высоких энергозатрат. Отрицательным фактором является также недостаточная надежность системы при повреждениях и отключениях электроснабжения.
В основу изобретения заложено создание такой конструкции дренажа и дренажного выпуска на гидроотвале в суровых климатических условиях, которая обеспечила бы незамерзаемость и, соответственно, работоспособность дренажа при минимальных затратах на его устройство и эксплуатацию за счет использования теплосодержания гидросмеси, подаваемой в гидроотвал.
Поставленная задача решается тем, что в гидроотвале с незамерзающей дренажной системой, включающем ограждающую дамбу, утепляющую дренажную пригрузку на низовом откосе дамбы и расположенные под пригрузкой дренаж и дренажный выпуск, согласно изобретению непосредственно над дренажом и дренажным выпуском размещен пульпопровод гидротранспортной системы для подачи на гидроотвал гидросмеси имеющих положительную температуру промышленных отходов (пульпы).
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вариант гидроотвала с трубчатым дренажом в разрезе по нормали к оси дамбы (фиг.1а) и в разрезе по оси пульпопровода на участке дренажного выпуска (фиг.1б), а на фиг.2а, 2б показаны аналогичные разрезы для варианта гидроотвала с ленточным дренажом.
Предлагаемый гидроотвал с незамерзащей дренажной системой включает в себя ограждающую дамбу 1 гидроотвала, ленточный или трубчатый дренаж 2, дренажный выпуск 3, расположенные на основании 4. Непосредственно над дренажом и дренажным выпуском расположен пульпопровод 5, размещенный в грунте утепляющей пригрузки 6.
Создание незамерзающего дренажа гидроотвала и его работа осуществляются следующим образом. В процессе возведения ограждающей дамбы 1 на подготовленное основание 4 вдоль дамбы укладывается трубчатый или ленточный дренаж 2 и трубы дренажного выпуска 3. Над дренажом 2 и выпуском 3 укладывается пульпопровод 5, по которому на гидроотвал подается теплая пульпа (гидросмесь отходов). От контакта с холодным наружным воздухом система защищена утепляющей пригрузкой 6.
Фильтрационный сток из гидроотвала поступает в дренаж 2 и по дренажному выпуску 3 направляется в соответствующую емкость, в естественный водоем или на очистные сооружения. Одновременно по пульпопроводу 5 подается теплая пульпа. Совместное влияние тепла, содержащегося в фильтрате и в пульпе, обеспечивает незамерзаемость дренажа 2 и выпуска 3. Дополнительную тепловую защиту всей дренажной системы обеспечивает и утепляющая пригрузка 6, т.е. все отмеченное выше способствует тому, что глубина 7 сезонного промерзания пригрузки 6 не достигает дренажа 2.
Сущность технического решения заключается прежде всего в том, что трубопровод (пульпопровод), по которому подается на гидроотвал гидросмесь имеющих положительную температуру отходов промышленных предприятий (пульпа), прокладывается совместно с дренажом и дренажным выпуском. Благодаря этому тепловому воздействию и в сочетании с фильтрационным потоком, поступающим в дренаж, в грунте вокруг дренажа и выпуска поддерживается талая зона, в результате чего обеспечивается незамерзаемость всех элементов дренажа и, соответственно, устойчивость ограждающей дамбы, а следовательно, и надежность работы гидроотвала без дополнительных энергозатрат.
Гидроотвал с незамерзающей дренажной системой, включающий ограждающую дамбу, утепляющую дренажную пригрузку на низовом откосе дамбы и расположенные под пригрузкой дренаж и дренажный выпуск, отличающийся тем, что непосредственно над дренажом и дренажным выпуском размещен пульпопровод гидротранспортной системы для подачи на гидроотвал гидросмеси имеющей положительную температуру промышленных отходов - пульпы.
