СПОСОБ ПРОМЫВКИ НАПОРНОГО ФИЛЬТРА С ОДНОСЛОЙНОЙ ЗАГРУЗКОЙ Российский патент 1994 года по МПК B01D24/46 

Изобретение относится к технологии промывки фильтрующих зернистых материалов в напорных осветительных фильтрах с однослойной загрузкой и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и других отраслях промышленности при эксплуатации водоподготовительных установок.

Цель изобретения - повышение качества промывки, экономия промывной воды.

На фиг. 1, 2 изображены устройство и график, реализующие предлагаемый способ.

Способ реализуется следующей последовательностью операций: спуск воды в отключенном фильтре. Уровень воды 9 (фиг. 1) над загрузкой 7 оставляют равным величине относительного расширения псевдоожиженного слоя, который образуется при последующем взрыхлении загрузки воздухом.

Величина относительного расширения слоя (l) для конкретных условий определяется по формуле (Л1 стр. 11): l= (L-L₀)/L₀= (m-m₀)/(1-m₀) [1] где L_o, m_o - высота и пористость фильтрующего слоя в неподвижном состоянии соответственно;
L, m - высота и пористость в псевдоожиженном состоянии;
L_o, m_o - зависят от формы зерен, укладки, соотношения размеров, степени уплотнения слоя, а также влияния стенок фильтра.

Согласно (Л4) для фильтрующего материала - антрацита принимаем m_o = 0,54.

Пористость в псевдоожиженном состоянии считается по формуле О. М. Тодеса (Л1, стр. 12)
m = (18Re + 0,36Re²)^0,21 x x Ar^-0,21, [2] где Re, Ar - критерии подобия Рейнольдса и Архимеда.

Следующий этап - взрыхление воздухом.

При взрыхлении используются полезные свойства псевдоожиженного слоя (Л2), а именно: интенсивное перемешивание твердой фазы; невозможность противотока фаз в пределах "кипящего" слоя; пониженное гидравлическое сопротивление слоя.

На практике из-за дефектов нижней дренажной системы возможно неравномерное распределение взрыхляющего воздуха ("ключи") на площади фильтра.

При предлагаемом способе взрыхления интенсивность потока воздуха можно увеличивать, добиваясь равномерного "кипения" по всей площади фильтра, не изменяя при этом степени расширения слоя ограниченного "зеркалом" воды.

После заданного времени взрыхления начинается этап промывки водой, подаваемой через нижний дренаж под слой загрузки, не прекращая при этом подачу воздуха.

Водо-воздушная промывка по предлагаемому способу одинаково пригодна для любого типа фильтрующих загрузок: кварца, дробленого антрацита, керамзита и т. д.

Расход воздуха на этой операции сохраняется без изменения, а расход промывочной воды устанавливается равным 15-25% от максимально допустимого.

Установлено (Л3), что если зерна фильтрующей загрузки находятся ниже уровня 11 слива (фиг. 1) на 150-200 мм, то при промывке одной водой выноса не наблюдается.

Для этого при достижении "зеркалом" уровня 10 в предлагаемом способе подачу воздуха прекращают. За время, которое проходит с момента отключения подачи воздуха до перелива воды в отводящее устройство, происходит разделение опускающихся частиц фильтрующей загрузки от вынесенного на поверхность шлама.

Время расслаивания зависит от расхода промывной воды, типа и состава загрузки, особенностей дренажной системы и определяется экспериментальным путем. При этом высококонцентрированная взвесь, собирающаяся у поверхности и приготовленная к выбросу, поднята без отвода воды из фильтра.

На заключительном этапе осуществляется при достижении "зеркалом" уровня 11 слива удаление шлама из фильтра путем залповой подачи максимально допустимого расхода промывной воды.

П р и м е р. Исходную воду в фильтр (фиг. 1) подают через задвижку 1, вода проходит через фильтрующую загрузку 7, нижний дренаж 8, через задвижку 2 и отправляется к потребителю.

При накоплении в фильтре загрязнений последний включают на регенерацию.

Для этого закрывают задвижки 1 и 2. Затем производят спуск уровня воды в фильтре. Для этого открывают задвижки 4 и 5. Толщина слоя воды, оставленного над загрузкой, определена по формулам [1] и [2] и для приведенного в примере фильтра составила 180 мм. Время дренирования до этой величины составило 19 мин. По истечении этого времени задвижку 5 закрывают.

При проведении следующей операции - взрыхления воздухом открывают задвижку 6, соединяющую нижний дренаж с магистралью сжатого воздуха. Расход воздуха для взрыхления подобран экспериментально и для данного примера составил 400 м³/ч, время взрыхления 5 мин.

После взрыхления начинается этап водо-воздушной промывки. Расход воздуха сохраняется равным 400 м³/ч и дополнительно, после открытия задвижки 3, подается промывная вода с расходом 50 т/ч.

Время водо-воздушной промывки выбрано равным 7 мин. Для испытываемого фильтра при расходе промывной воды 50 т/ч уровень водяного столба в фильтре возрастал со скоростью 90 мм в минуту.

При расстоянии от загрузки до слива, равном 1000 мм, "зеркало" воды за 7 мин подъема окажется ниже уровня слива на 190 мм. По истечении 7 мин подача воздуха прекращается, задвижка 6 закрывается и оставшееся до слива расстояние поднимающееся "зеркало" преодолеет за 2 мин, после чего расход воды увеличивают до 200 т/ч.

Продолжительность промывки 9 мин. За это время из фильтра удален шлам. Выноса фильтрующего материала отмечено не было.

На фиг. 2 представлены графики зависимости количества удлиненных загрязнений во времени для двух режимов промывки. Результаты получены на основании химанализов по взвешенным веществам.

Кривая I получена для стандартного режима с использованием водо-воздушной промывки, когда расход воздуха из-за выноса фильтрующей загрузки ограничен 65 м³/ч.

Кривая II получена по результатам промывки того же фильтра по предлагаемому способу.

Из графиков видно, что количество удаленных из фильтра загрязнений (площадь, ограниченная кривой) при режиме промывки II существенно выше. За счет внедрения предлагаемого способа промывки увеличивается фильтроцикл, грязеемкость фильтрующей загрузки.

Кроме того, отмечено, что длительность залповой промывки короче длительности общепринятой операции промывки водой.

Полученный технический эффект приводит к суммарной экономии воды на собственные нужды. (56) Промывка скорых фильтров. Обзорная информация, N 7, 1981. Центральное бюро научно-технической информации Минводхоза СССР, стр. 11, 12, 13.

Гальперин Н. И. , Кваша В. Б. , Апштейн В. Г. Основы техники псевдосжижения. М. : Химия, 1967.

Мещерский Н. А. и др. Эксплуатация водоподготовок в металлургии. М. : Металлургия, 1988.

Громогласов А. А. , Копылов А. С. , Пильщиков А. П. Водоподготовка: Процессы и аппараты. М. : Энергоатомиздат, 1990, с. 51.

Сущность изобретения: промывку однослойной загрузки напорного фильтра осуществляют путем упускания уровня воды в корпусе фильтра до уровня псевдоожиженного слоя, взрыхляют загрузку воздухом, подают промывную воду и воздух в направлении снизу вверх до достижения уровнем промывной воды отводящего устройства, подачу воздуха прекращают, а затем подачу промывной воды увеличивают. 2 ил.

СПОСОБ ПРОМЫВКИ НАПОРНОГО ФИЛЬТРА С ОДНОСЛОЙНОЙ ЗАГРУЗКОЙ, включающий опускание уровня воды в корпусе фильтра, взрыхление загрузки воздухом, подачу промывной воды в направлении снизу вверх и ее удаление посредством отводящего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения качества промывки, уровень воды опускают до уровня псевдоожиженного слоя, после взрыхления осуществляют водовоздушную промывку путем подачи потока промывной воды и воздуха под слой загрузки, подачу воздуха прекращают до достижения уровнем промывной воды отводящего устройства и по достижении уровнем промывной воды отводящего устройства подачу промывной воды увеличивают.