УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДЪЕМА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА МОРЯ Российский патент 1995 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к горнодобывающей технике, касается гидроподъемных установок, предназначенных для добычи на морском дне и подъема на поверхность рассыпного твердого полезного ископаемого, и может найти применение в народном хозяйстве при промышленном освоении минеральных ресурсов Мирового океана.

Наиболее эффективно оно может быть использовано при глубоководной добыче железомарганцевых конкреций (ЖМК) в составе плавучего горно-морского производства.

Известна гидроподъемная установка "Voms", включающая гидротранспортный подъемный трубопровод, соединенный с бункером-накопителем, оснащенным откачивающим транспортирующую по подъемному трубопроводу твердые частицы добываемого полезного ископаемого морскую воду насосом. Путем непрерывного откачивания с помощью насоса транспортирующей воды и понижения за счет этого ее уровня в подъемном трубопроводе между его придонным всасывающим и разгрузочным участками создается необходимый рабочий перепад давления, благодаря чему твердые частицы полезного ископаемого вместе с транспортирующей их водой поднимаются до уровня бункера-накопителя, где аккумулируются. При этом откачиваемая насосом транспортирующая вода выбрасывается наружу, в морской бассейн.

Недостаток известной установки состоит в ее относительно высокой энергоемкости.

Наиболее близкой описываемой является известная гидроподъемная установка, включающая подъемный трубопровод, соединенный с бункером-накопителем и установленным на плавсредстве термосифоном атомной электростанции (АЭС), содержащим конденсатор и парогенератор.

Работа известной гидроподъемной установки (прототипа) состоит в том, что в процессе функционирования морской АЭС и выработки электроэнергии, в результате непрерывного испарения поступающей из бункера-накопителя в термосифон АЭС морской воды и за счет этого ее непрерывной откачки, в подъемном трубопроводе между его придонным всасывающим и разгрузочным участками создается необходимый для осуществления процесса гидроподъема добываемого на морском дне твердого ископаемого рабочий перепад давления. Поднимаемый твердый материал аккумулируется в бункере-накопителе. Отработанный в термосифоне пар конденсируется в конденсаторе с образованием дистиллята. Во избежание образования на теплообменных поверхностях парогенератора термосифона накипи, ухудшающей процесс теплообмена и могущей привести к их прогару и потере работоспособности установки, испарение транспортирующей морской воды производится при температуре не выше 40-70^оС и соответствующем давлении пара в конденсаторе порядка 6-9 кПа.

Недостаток данной гидроподъемной установки состоит в недостаточно высокой надежности ее работы из-за возможного накипеобразования на теплообменных поверхностях парогенератора термосифона и в результате этого их теплового разрушения.

Цель изобретения - повышение надежности работы установки за счет устранения накипеобразования на теплообменных поверхностях парогенератора термосифона при повышении его рабочей температуры.

Цель достигается тем, что установка снабжена греющей батареей испарителя морской воды, установленной в бункере-накопителе, при этом входной участок греющей батареи сообщен посредством паропровода греющего пара с парогенератором термосифона, а ее выходной участок посредством подъемного паропровода соединен с конденсатором, причем стенки бункера-накопителя выполнены теплоизолированными.

На чертеже показана конструкция описываемой установки.

Установка для подъема полезных ископаемых со дна моря содержит установленные на транспортном плавсредстве базирования 1 гидротранспортный подъемный трубопровод 2, соединенный с бункером-накопителем 3 поднимаемого твердого полезного ископаемого, и термосифон 4 морской атомной электростанции (АЭС) с трубообразным внешним корпусом 5, в котором содержится парогенератор 6 с ядерным реактором, и конденсатором 7. С целью повышения надежности работы установка снабжена греющей батареей 8 испарителя, транспортирующей твердые частицы ископаемого материала морской воды, которая установлена непосредственно в корпусе бункера-накопителя 3. Наружные стенки 9 бункера-накопителя 3 при этом выполнены термоизолированными. Входной участок 10 греющей батареи 8 сообщен посредством теплоизолированного паропровода 11 греющего пара с термосифоном 4, его парогенератором 6, а ее выходной участок посредством теплоизолированного подъемного паропровода 12 соединен с конденсатором 7.

Установка содержит вспомогательные подъемные трубопроводы 13 с установленным на плавсредстве землесосом 14, предназначенные для доподнятия полезного ископаемого из бункера-накопителя 3 на плавсредство 1; поверхность 15 морского дна с твердыми частицами 16 добываемого полезного ископаемого; уровень 17 морской поверхности; систему 18 механических фильтров, предотвращающих засорение паропровода.

Работа описываемой установки состоит в следующем.

При функционировании морской АЭС, ее термосифона 4 в бункере-накопителе 3 благодаря действию размещенной в нем греющей батареи 8 осуществляется непрерывный процесс испарения транспортирующей морской воды. В результате этого уровень воды в бункере-накопителе 3 понижается и между ним и придонным концом подъемного трубопровода 2 создается рабочий перепад давления, приводящий к всасыванию (стрелка 19) твердых частиц 16 полезного ископаемого в трубопровод 2 и гидроподъем твердого до уровня бункера-накопителя 3, где происходит его аккумулирование и накопление.

Обогрев греющей батареи 8 осуществляется греющим паром, отбираемым (стрелка 20) из термосифона 4 АЭС. Для предотвращения образования на теплообменных поверхностях при испарении транспортирующей морской воды в бункере-накопителе 3 накипи процесс испарения осуществляется при температурах не выше 40-70^оС и давлении в конденсаторе 7 порядка 6-9 кПа. Образующийся при испарении воды в бункере-накопителе 3 пар, а также отработанный в греющей батарее 8 греющий пар направляются (соответственно пунктирные стрелки 21, 22) по общему подъемному паропроводу 12 в конденсатор 4, где конденсируются, образуя дистиллят. Получаемый дистиллят может поступать (стрелка 23) для подпитки термосифона 4 АЭС, а также отпускаться (стрелка 24) внешнему потребителю. Доподъем накапливаемого в бункере-накопителе 3 полезного ископаемого осуществляется по трубопроводам 13 с помощью землесоса 14.

Повышение надежности работы установки при увеличении эффективности достигается за счет того, что парогенератор термосифона АЭС может функционировать при повышенных температурах (до 200-300^оС) без опасности образования накипи и его теплового разрушения.

Использование: добыча полезных ископаемых. Сущность изобретения: бункер-накопитель соединен с подъемным трубопроводом и с термосифоном атомной электростанции. Термосифон содержит конденсатор и парогенератор. В бункере-накопителе установлена греющая батарея испарителя морской воды. Входной участок греющей батареи сообщен паропроводом греющего пара с парогенератором. Выходной участок греющей батареи подъемным паропроводом соединен с конденсатором. Стенки бункера-накопителя выполнены термоизолированными. В бункере-накопителе непрерывно испаряют морскую воду. Пар из греющей батареи направляют по подъемному паропроводу в конденсатор. В результате движения морской воды полезное ископаемое поступает в подъемный трубопровод. 1 ил.

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДЪЕМА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА МОРЯ, включающая подъемный трубопровод, соединенный с бункером-накопителем и с закрепленным на плавсредстве термосифоном атомной электростанции, содержащим конденсатор и парогенератор, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе установки, она снабжена греющей батареей испарителя морской воды, установленной в бункере-накопителе, при этом входной участок греющей батареи сообщен посредством паропровода греющего пара с парогенератором, а ее выходной участок посредством подъемного паропровода соединен с конденсатором, причем стенки бункера-накопителя выполнены термоизолированными.