УСТАНОВКА ДЛЯ СМЕШЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ С ЖИДКОСТЯМИ Российский патент 2007 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к струйным, в частности к эжекторным, устройствам для непрерывного смешивания высокощелочной золы ТЭС и пересыщенной растворимыми солями осветленной воды золоотвала электростанции и может быть использовано в химической, строительной, горнодобывающей и других отраслях промышленности при смешивании с водой и выдаче на последующую ступень транспортирования химически активных и склонных к адгезии полидисперсных сыпучих материалов.

Известен смеситель сыпучих и жидких сред, описанный в авт. свид. СССР №1718418, МПК В01F 5/00, 5/24, содержащий конический корпус с тангенциальными патрубками ввода жидкости, пленкообразующее устройство, внутри которого размешена труба для сыпучего материала, а в нижней части конического корпуса установлен сливной патрубок, снабженный дополнительной трубой для ввода жидкости.

Указанный смеситель не обеспечивает высокую надежность его работы, учитывая высокощелочность золы электростанций, т.к. в нем присутствуют не смачиваемые поверхности и отсутствуют компенсирующие вакуумные зоны на участках выходов струй из патрубков в пленкообразователи, что способствует на участке «сухое-мокрое», где соотношение количества золы и воды оптимально для условий ее цементации, образованию плотных отложений с последующим зарастанием, препятствующим поступлению пульпы в транспортную магистраль.

Кроме того, в указанном смесителе высока вероятность пыления через сливной патрубок, поскольку смоченные в плотной фазе агрегации высокощелочной золы в верхней части смесителя склонны к комкообразованию с сухой золой внутри комков и при попадании в нижнюю часть разрушаются струей дополнительного патрубка, и по причине быстротечности процесса истечения и ограниченности объемов смешения частиц золы с водой часть сухой золы в виде аэрозолей выбрасывается вместе с пульпой.

Известен эжектор, описанный в авт. свид. СССР №1232856, МПК F04F 5/14, содержащий корпус с последовательно расположенными входной камерой, камерой смешения и диффузором и размещенный во входной камере активный многосопловой блок, сопла которого расположены по окружности в окружном направлении под острым углом по ходу потока, а их оси расположены по образующим гиперболоида вращения и с зазором относительно внутренней поверхности камеры смешения и диффузора.

Данный смеситель обладает недостаточной надежностью вследствие быстрого абразивного износа соплового блока и стенок камеры смешения и диффузора частицами среды.

Известен эжекторный смеситель, описанный в патенте RU №2156157, МПК B01F 5/00, опубл. 20.09.2000 г., содержащий корпус с радиальным патрубком и установленный в корпусе многосопловой блок, сопла которого расположены по окружности под острым углом к оси корпуса, а оси сопел выставлены по образующим однополостного гиперболоида вращения, и тангенциально прикрепленный к сопловому блоку патрубок для подачи жидкости, многосопловой блок при этом установлен в корпусе смесителя с зазором и выполнен в виде двух соосных цилиндров с кольцевыми крышками на торцах, на одной из которых по наружной окружности выставлены сопла, а противоположный торец внутреннего сквозного цилиндра снабжен заслонкой на шарнире с центральным отверстием в ней, при этом радиальный патрубок для подачи сыпучего материала снабжен насадком из эластичного материала в виде торообразного сектора и по малому кругу тора насадка установлены струбционные пластины, а геометрический центр живого сечения выпускного торца насадка совпадает с центром сечения корпуса смесителя.

Недостатки данного технического решения заключаются в следующем:

- сложность конструктивного решения, а именно в изготовлении и центровках;

- не обеспечивается высокая производительность (максимальная производительность не более 20 т/ч);

- смеситель не защищен от забивания золой и зарастания комков при резком повышении подачи золы;

- трудность в очистке внутренних поверхностей и дренировании при отключении.

Недостатками указанного технического решения являются также низкая экономичность по причине значительного расхода воды, порядка 3 м³ на тонну золы вместо реальных 1.5 м³, в результате чего невозможно также получить твердеющую массу, сложность конструкции и значительная опасность для окружающей среды за счет пыления.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, является золосмывной аппарат-смеситель, описанный в книге Г.С.Чеканова и В.А.Зорина «Образование и устранение отложений в системах гидро-, золоудаления», М.: Энергоиздат, 1987. с.145-146, рис.12.14, содержащий приемную конусную камеру с щелевым коллектором, сопло, патрубок подвода воды, смесительную камеру.

Указанный смеситель имеет невысокую надежность, т.к. в пленкообразующем устройстве, выполненном в виде щелевого коллектора с шириной щели 1.5-2.0 мм, не обеспечивается равномерный зазор при изготовлении, а следовательно, нарушается равномерность ширины щели, что приводит к перераспределению толщины водяной пленки внутри приемного конуса включительно до появления несмачиваемых участков.

При использовании же в смесителе золы, содержащей более 15% оксида кальция, создаются благоприятные условия для интенсивного образования плотных самоцементирующихся отложений на границе сухой и мокрой поверхностей стенок вплоть до полного забивания приемного корпуса. Наличие на стенках коллекторов и трубопроводов солевых отложений в виде корочек, которые по некоторым причинам периодически отваливаются и увлекаются потоком смывной воды, не исключает факта полного или частичного забивания как орошающих щелей, так и побудительного сопла.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении экономичности и производительности установки, повышении надежности за счет интенсификации смешения тонкодисперсных сыпучих материалов, предотвращения зарастания аппарата минеральными отложениями, предотвращении пыления из аппарата и упрощении процесса промывки и дренажа.

Для решения поставленной задачи в известной установке смешения сыпучих материалов с жидкостями, включающей приемную конусную камеру, смесительную трубу с сопловым аппаратом, установленную с уклоном к горизонту, согласно изобретению перед приемной конусной камерой установлен дозатор-питатель, золовая течка от которого установлена с зазором 3-5 мм по отношению к входному отверстию крышки и заглублена в него, при этом расстояние от верхнего среза приемной камеры до золовой течки составляет, по меньшей мере 100 мм, кроме того, приемная конусная камера снабжена поворотными щелевыми соплами, выполненными с возможностью поворота в вертикальной плоскости.

Кроме того:

- сопловой аппарат имеет, по меньшей мере, три сопла, обеспечивающих раскрытие водяных струй в пределах смесительной трубы;

- длина смесительной трубы от вертикальной оси приемной камеры составляет, по меньшей мере, 10 диаметров трубы;

- крышка приемной камеры выполнена разъемной. Установка дозатора-питателя обеспечивает равномерное загружение золой и предотвращает нерегулируемые резкие колебания подачи золы в приемную конусную камеру.

Снабжение приемной конусной камеры щелевыми соплами, выполненными с возможностью поворота в вертикальной плоскости, позволяет обеспечить максимально возможный расход воды, предотвращает полностью контакт сухой золы с поверхностью приемной конусной камеры и создает жесткую вращающуюся водяную струю при сливе из приемной камеры в смесительную трубу.

Установка золовой течки с регулируемым зазором 3-5 мм по отношению к входному отверстию крышки предупреждает выбивание пыли из приемной камеры за счет обеспечения регулирования присосов воздуха.

Заглубление золовой течки во входное отверстие крышки предупреждает забрызгивание золовой течки каплями воды из приемной камеры, а следовательно, и обрастание золовой течки.

Обеспечение раскрытия струй воды в пределах смесительной камеры позволяет полностью смочить поток пылевых частиц, поступающих из приемной камеры.

Выполнение смесительной трубы длиной, по меньшей мере, равной ее 10 диаметрам, предупреждает нерегулируемые резкие колебания подачи золы.

Предлагаемая установка смешения сыпучих материалов с жидкостями поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема установки в вертикальном разрезе, на фиг.2 - в горизонтальном разрезе.

Установка для смешения сыпучих материалов с жидкостями содержит приемную конусную камеру 1, на внутренней поверхности которой размещены щелевые сопла 2. Приемная конусная камера 1 в верхней части снабжена разъемной крышкой 3. Между корпусом приемной конусной камеры 1 и разъемной крышкой 3 расположен фланец 4. Для крепления приемной камеры 1 установлены опоры 5. Нижняя часть приемной конусной камеры 1 входит в смесительную трубу 6, расположенную под некоторым углом к горизонту. Смесительная труба 6 имеет патрубок подвода воды 7, соединенный с сопловым аппаратом 8 с соплами 9. Перед приемной конусной камерой установлен дозатор-питатель 10 с золовой течкой 11.

Приемная конусная камера 1 расположена вертикально, щелевые сопла 2 встроены тангенциально, количество которых, по меньшей мере, три. Смесительная труба 6 расположена под углом 5-10° к горизонту, что обеспечивает оптимальные габариты установки при транспортировке пульпы по каналу гидрозолоудаления за счет энергии струй собственно сопел без установки побудительных сопел в канале. Увеличение количества сопел с одного до 3-4 шт повышает интенсивность смесеобразования, а при останове работы установки происходит самопроизвольное опорожнение смесительной трубы без дополнительных трудозатрат. Расположение смесительной трубы под углом свыше 10° повлечет увеличение габаритов установки. Разъемная крышка 3 может иметь любую форму, например конусную, и ее верхний срез отстоит от фланца 4 приемной камеры на расстоянии 250-300 мм. Золовая течка 11 от питателя-дозатора 10 входит в крышку приемной камеры на глубину 50-100 мм с кольцевым зазором 3-5 мм, который регулируется эластичными фартуками, например, резиновыми (на чертежах не показаны).

Работает установка для смешения сыпучих материалов с жидкостями следующим образом.

Вода, подведенная к тангенциально установленным щелевым соплам 2 приемной камеры 1, омывает внутреннюю поверхность камеры в виде сплошной вращающейся водяной струи, ускоряющейся по мере ее опускания к вершине конуса. Вода, подаваемая через патрубок 7 к сопловому аппарату 8 смесительной трубы 6, поступает тремя-четырьмя струями через сопла 9 в начальном участке смесительной трубы 6, в районе которого образуется зона разрежения, происходит подсос наружного воздуха в смесительную трубу 6 через кольцевой зазор между крышкой 3 и золовой течкой 11, а также через открытый конец смесительной трубы. Дозатор-питатель 10 равномерно подает сыпучий материал (золу) в приемную конусную камеру 1. Струя золы падает вдоль вертикальной оси приемной конусной камеры 1, в нижней ее части и в объеме смесительной трубы 6 под приемной конусной камерой 1 встречается с вращающейся водяной струей из приемной конусной камеры 1 и струями воды из сопел 9 соплового аппарата 8. Зола смачивается вращающимися водяными потоками. За счет высоких скоростей водяных струй и активной крутки вращающейся струи из конусной приемной камеры 1 обеспечивается интенсивное перемешивание золы с водой и в виде пульпы выбрасывается в канал системы гидрозолоудаления. Осаждение золовых частиц на внутренней поверхности приемной конусной камеры 1 предотвращается вращающейся водяной струей в приемной конусной камере.

Пыление падающей струи золы из приемной конусной камеры в атмосферу предотвращается организованным присосом через кольцевой зазор между крышкой 3 и подающей течкой.

Сопла приемной камеры выполняют с выходными отверстиями порядка 6(8)×50(40) мм, закрепляют тангенциально к поверхности конуса с уклоном вниз на 10-15° с помощью планок с прорезями, приваренных к фланцу приемной камеры. Смесительная труба приваривается к приемной камере. Сопловой аппарат выполнен в виде усеченного конуса, представляющего сварной переход с трубы меньшего диаметра к трубе большего диаметра, количество сопел составляет не менее трех и диаметр сопел определяется производительностью установки (10-22 мм).

Крышка приемной камеры состоит из двух полукрышек, имеющих одну ось и установленных на фланце приемной камеры и соединенных зацепом.

Щелевые сопла выполнены с возможностью поворота в вертикальной плоскости для обеспечения орошения водяными струями максимальной площади внутренней поверхности приемной камеры без каплеобразования.

Зазор между крышкой и золовой течкой до 5 мм обеспечивает организованный присос наружного воздуха и предотвращает пыление в помещение падающей из течки в приемную камеру струи золы. При необходимости для сокращения присоса воздуха из помещения в смесительную трубу место входа течки в крышку смесителя укрывают фартуком из хлопчатобумажного бельтинга.

Предлагаемая установка прошла опытную проверку на испытательном стенде Прибалтийской ГРЭС. Номинальная производительность установки при длительной надежной работе в беспыльном режиме на золе различных фракций (циклонной и электрофильтровой) составила 60-70 т/ч, без зарастания его внутренних поверхностей и проходных сечений золой. Максимальная производительность на циклонной золе составила 90 т/ч, при работе на электрофильтровой - 70 т/ч. Установка имеет достаточный запас по производительности для компенсации случайных перегрузок.

Таким образом, предлагаемая установка смешения сыпучих материалов с жидкостями показала высокую экономичность (расход воды порядка 1.1-1.2 м³ на тонну золы), высокую производительность, надежность за счет исключения зарастания золой как приемной камеры, так смесительной трубы.

Установка для смешения сыпучих материалов с жидкостями содержит приемную конусную камеру, снабженную поворотными щелевыми соплами, выполненными с возможностью поворота в вертикальной плоскости, и смесительную трубу с сопловым аппаратом, установленную с уклоном к горизонту, причем перед приемной конусной камерой установлен дозатор-питатель, золовая течка от которого установлена с зазором 3-5 мм по отношению к входному отверстию крышки и заглублена в него, при этом расстояние от верхнего среза приемной камеры до золовой течки составляет, по меньшей мере, 100 мм. Кроме того, сопловой аппарат имеет, по меньшей мере, три сопла, обеспечивающих раскрытие водяных струй в смесительной трубе; длина смесительной трубы от вертикальной оси приемной камеры составляет, по меньшей мере, 10 диаметров трубы; крышка приемной камеры выполнена разъемной. Технический результат - повышение производительности, надежности и экономичности установки за счет интенсивности смешения тонкодисперсных сыпучих материалов, предотвращения зарастания аппарата минеральными отложениями, предотвращения пыления из аппарата и упрощения процесса промывки и дренажа. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для смешения сыпучих материалов с жидкостями, включающая приемную конусную камеру, смесительную трубу с сопловым аппаратом, установленную с уклоном к горизонту, отличающаяся тем, что перед приемной конусной камерой установлен дозатор-питатель, золовая течка от которого установлена с зазором 3-5 мм по отношению к входному отверстию крышки и заглублена в него, при этом расстояние от верхнего среза приемной камеры до золовой течки составляет, по меньшей мере, 100 мм, кроме того, приемная конусная камера снабжена поворотными щелевыми соплами, выполненными с возможностью поворота в вертикальной плоскости.2. Установка для смешения сыпучих материалов с жидкостями по п.1, отличающаяся тем, что сопловой аппарат имеет, по меньшей мере, три сопла, обеспечивающих раскрытие водяных струй в пределах смесительной трубы.3. Установка для смешения сыпучих материалов с жидкостями по п.1, отличающаяся тем, что длина смесительной трубы от вертикальной оси приемной камеры составляет, по меньшей мере, 10 диаметров трубы.4. Установка для смешения сыпучих материалов с жидкостями по п.1, отличающаяся тем, что крышка приемной камеры выполнена разъемной.