СИСТЕМА ЗАМКНУТОГО ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ УСТАНОВКИ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК C21C7/10 C02F1/52 

Заявляемый объект относится к водоснабжению технологических агрегатов и может быть использован в металлургии при водоснабжении установок вакуумирования стали.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа система замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали (Указания и нормы технологического проектирования и технико-экономические показатели энергетического хозяйства предприятий черной металлургии. Металлургические заводы. Очистные сооружения и защита водоемов. - М., 1981. - Т.№14. - С.44), содержащая последовательно установленные приемный резервуар для воды, отходящей от установки вакуумирования стали, с насосной станцией, систему осветления воды, содержащую горизонтальный отстойник, систему охлаждения очищенной воды и насосную станцию для подачи охлажденной осветленной воды на установку вакуумирования стали.

Система по прототипу обеспечивает замкнутое оборотное водоснабжение установки вакуумирования стали, однако отходящая от установки вакуумирования стали оборотная вода характеризуется наличием в ней большого количества высокодисперсных взвешенных веществ, что затрудняет ее осветление путем отстаивания. Таким образом, вследствие недостаточной эффективности очистки в оборотной воде происходит накопление большого количества высокодисперсных взвешенных веществ, что в свою очередь приводит к снижению эффективности работы системы, а также приводит к выходу из строя как оборудования системы, так и установки вакуумирования стали в целом.

В основу изобретения поставлена техническая задача создать такую систему замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали, которая за счет дополнительного введения системы фильтрования осветленной воды позволит обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы системы замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали при повышении эффективности очистки оборотной воды от высокодисперсных взвешенных веществ.

Поставленная задача решается за счет того, что система замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали, содержащая последовательно установленные приемный резервуар для воды, отходящей от установки вакуумирования стали, с насосной станцией, систему осветления воды, систему охлаждения воды и насосную станцию для подачи охлажденной воды на установку вакуумирования стали, согласно изобретению дополнительно оборудована системой фильтрования осветленной воды, которая размещена после системы осветления перед системой охлаждения. При этом система фильтрования осветленной воды оснащена приемным резервуаром осветленной воды, насосной станцией и напорными фильтрами. Система осветления воды может быть оборудована, по меньшей мере, одним радиальным отстойником со встроенной камерой флокуляции и водоводом, расположенным над корпусом радиального отстойника и обеспечивающим подвод воды на осветление сверху во встроенную камеру флокуляции. Напорные фильтры оборудованы расположенными в корпусе центральной вертикальной трубой с верхним дренажно-распределительным устройством, оснащенным колосниковой решеткой, двухслойной фильтровальной антрацито-кварцевой загрузкой с поддерживающим слоем из гранитного щебня, ложным днищем с нижним дренажно-распределительным устройством, расположенным под ложным днищем коллектором для подвода сжатого воздуха, а также расположенными в нижней части корпуса выводом центральной вертикальной трубы, патрубком для отвода отфильтрованной воды и патрубком для подвода промывной воды.

Дополнительное оборудование системы замкнутого оборотного водоснабжения системой фильтрования, установленной после системы осветления перед системой охлаждения и оснащенной приемным резервуаром осветленной воды, насосной станцией и напорными фильтрами, которые оборудованы расположенными в корпусе центральной вертикальной трубой с верхним дренажно-распределительным устройством, двухслойной фильтровальной антрацито-кварцевой загрузкой с поддерживающим слоем из гранитного щебня, ложным днищем с нижним дренажно-распределительным устройством, расположенным под ложным днищем коллектором для подвода сжатого воздуха, а также расположенными в нижней части корпуса выводом центральной вертикальной трубы, патрубком для отвода отфильтрованной воды и патрубком для подвода промывной воды позволяет обеспечить доочистку осветленной оборотной воды от накопившихся в ней высокодисперсных взвешенных веществ, что в свою очередь повышает эффективность очистки оборотной воды и работы системы замкнутого оборотного водоснабжения в целом.

Оборудование системы фильтрования приемным резервуаром осветленной воды с насосной станцией обеспечивает накопление предварительно осветленной воды и постоянный ее подвод под напором на фильтрование в напорные фильтры с обеспечением заданной производительности системы замкнутого оборотного водоснабжения в целом.

Использование напорных фильтров для доочистки осветленной оборотной воды в системе водоснабжения установки вакуумирования стали позволяет повысить эффективность ее работы при повышении эффективности очистки за счет выведения из оборотной воды высокодисперсных взвешенных веществ путем фильтрования через двухслойную антрацито-кварцевую загрузку, не допуская их накопления.

Напорные фильтры в системе фильтрования установлены с обеспечением подвода осветленной воды на фильтрование по параллельной схеме, что позволяет осуществлять фильтрование воды во всех фильтрах одновременно с возможностью беспрепятственного перевода отдельно взятого напорного фильтра в режим промывки фильтровальной загрузки при обеспечении постоянства заданной производительности системы фильтрования и системы водоснабжения в целом.

Расположение вывода центральной вертикальной трубы, патрубка для отвода отфильтрованной воды и патрубка для подвода промывной воды в нижней части корпуса напорного фильтра позволяет конструктивно просто сгруппировать вводы и выводы фильтра в нижней части его корпуса, повысить эффективность фильтрования и промывки, а также упростить эксплуатацию системы фильтрования при повышении эффективности работы системы водоснабжения в целом.

Расположение в корпусе фильтра центральной вертикальной трубы и вывода центральной вертикальной трубы в нижней части корпуса позволяет обеспечить фильтрование воды сверху вниз при подводе воды снизу. Это обеспечивается за счет подвода воды на фильтрование к корпусу фильтра снизу, ее направления в центральную вертикальную трубу восходящим потоком и фильтрования после ее выхода из верхнего дренажно-распределительного устройства сверху вниз через двухслойную фильтровальную антрацито-кварцевую загрузку, что повышает эффективность доочистки осветленной воды в напорных фильтрах от высокодисперсных взвешенных веществ при повышении эффективности работы системы водоснабжения в целом.

Оборудование центральной вертикальной трубы верхним дренажно-распределительным устройством, оснащенным колосниковой решеткой, позволяет обеспечить равномерное распределение фильтруемой воды по всему сечению фильтра над поверхностью фильтрующей загрузки, а также предотвращение попадания в корпус фильтра посторонних предметов, случайно оказавшихся в фильтруемой воде, и крупных включений.

Оборудование фильтра двухслойной фильтровальной загрузкой из слоя дробленого антрацита и кварцевого песка позволяет обеспечить фильтрование на повышенных скоростях при направлении потока фильтруемой воды сверху вниз от слоя крупнозернистой загрузки из дробленого антрацита к слою из более мелких зерен кварцевого песка. Это предотвращает образование поверхностного слоя осадка с большим сопротивлением и способствует повышению задерживающей способности загрузки при фильтровании воды с содержанием большого количества высокодисперсных взвешенных веществ.

Использование поддерживающего слоя из гранитного щебня предотвращает абразивный износ нижнего дренажно-распределительного устройства.

Оборудование каждого напорного фильтра коллектором для подвода сжатого воздуха и его расположение под ложным днищем позволяет проводить промывку фильтровальной загрузки в два этапа. Первый этап промывки осуществляется путем подвода сжатого воздуха по данному коллектору в поддренажное пространство корпуса и его последующее поступление в фильтровальную загрузку снизу вверх для барботирования зернистого фильтровального материала, что в свою очередь способствует разрыхлению загрузки и предварительному отделению задержанных частиц от зерен загрузки.

Расположение патрубка подвода промывной воды в нижней части корпуса обеспечивает на втором этапе промывки фильтра подвод промывной воды под напором в поддренажное пространство и ее последующее поступление под напором в фильтровальную загрузку снизу вверх для вымывания задержанных мелких твердых частиц из загрузки, что в свою очередь повышает эффективность промывки зернистого фильтровального материала и выведения высокодисперсных твердых частиц и, следовательно, повышает эффективность последующей очистки оборотной воды от высокодисперсных взвешенных веществ при повышении эффективности работы системы водоснабжения в целом. При этом взвешенные в среде промывной воды зерна фильтровального материала из-за разной плотности и разного фракционного состава, обусловленного двухслойностью фильтровальной загрузки из зерен с разным удельным весом и фракционным составом, автоматически распределяются по высоте в соответствии с удельным весом и последовательным уменьшением размера фракций сверху вниз. После прекращения подачи промывной воды зерна фильтровального материала оседают с образованием зернистой фильтровальной загрузки с уменьшением фракционного состава зерен сверху вниз по направлению потока фильтруемой воды. Таким образом, в процессе фильтрования предотвращается образование поверхностного слоя осадка с большим сопротивлением и повышается задерживающая способность загрузки при фильтровании воды с содержанием высокодисперсных взвешенных веществ.

Оборудование системы осветления сточных вод, по меньшей мере, одним радиальным отстойником со встроенной камерой флокуляции и водоводом, размещенным над корпусом радиального отстойника для подвода воды на осветление сверху во встроенную камеру флокуляции, позволяет повысить эффективность осветления оборотной воды, содержащей высокодисперсные взвешенные вещества, перед фильтрованием, что в свою очередь повышает эффективность работы системы фильтрования и системы замкнутого оборотного водоснабжения в целом.

Сущность заявляемой системы замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали поясняется графическим материалом:

фиг.1 - принципиальная схема системы замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали;

фиг.2 - напорный фильтр.

В конкретном примере выполнения заявляемая система замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали содержит установку вакуумирования стали 1, последовательно установленные приемный резервуар 2 горячей воды, которая отходит от установки вакуумирования стали 1, с насосами 3 (насосная станция), один радиальный отстойник 4 системы осветления со встроенной камерой флокуляции и подводом воды на осветление сверху, приемный резервуар 5 осветленной воды системы фильтрования, насосы 6 (насосная станция) системы фильтрования, десять напорных фильтров 7 системы фильтрования (четыре из которых имеют диаметр d_у=3400 мм и шесть из которых имеют диаметр d_у=3000 мм), односекционную вентиляторную брызгальную градирню 8 системы охлаждения, двухсекционную вентиляторную брызгальную градирню 8' системы охлаждения и насосы 9 (насосная станция) для подачи охлажденной воды на установку вакуумирования стали 1.

При этом каждый напорный фильтр 7 оборудован расположенными в корпусе 10 центральной вертикальной трубой 11 с верхним дренажно-распределительным устройством 12, последовательно расположенными сверху вниз: фильтровальным слоем 13 из дробленого антрацита, фильтровальным слоем 14 из кварцевого песка и поддерживающим слоем 15 из гранитного щебня, ложным днищем 16 с нижним дренажно-распределительным устройством, выполненным из установленных в ложным днищем 16 дренажных колпачков 17, расположенным под ложным днище 16 коллектором 18 для подвода сжатого воздуха, патрубком 19 для отвода из поддренажного пространства отфильтрованной воды и патрубком 20 для подвода в поддренажное пространство промывной воды.

Заявляемая система замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали работает следующим образом.

Нагретая в установке вакуумирования стали 1 вода поступает в приемный резервуар 2 горячей воды и насосами 3 подается на осветление в радиальный отстойник 4 со встроенной камерой флокуляции и подводом воды на осветление сверху. В радиальном отстойнике 4 происходит осветление воды, при котором крупные взвешенные вещества оседают на дно отстойника и выводятся из него, а осветленная вода с содержанием большого количества высокодисперсных взвешенных веществ самотеком направляется в приемный резервуар 5 осветленной воды и насосами 6 направляется под напором на фильтрование в напорные фильтры 7. В напорных фильтрах 7 происходит фильтрование воды, предварительно осветленной в радиальном отстойнике 4, при котором осуществляется очистка воды от высокодисперсных взвешенных веществ. Отфильтрованная в напорных фильтрах 7 вода под остаточным напором направляется на охлаждение в систему охлаждения, состоящую из двух параллельно работающих вентиляторных брызгальных градирен 8, 8', что позволяет обеспечить повышение надежности и непрерывности охлаждения оборотной воды при водоснабжении установки вакуумирования стали 1. Охлажденная вода накапливается в резервуарах охлажденной воды секций градирен 8, 8', откуда насосами 9 отбирается и снова подается на установку вакуумирования стали 1.

Для фильтрования осветленная вода под напором подводится к нижней части корпуса 10 напорного фильтра 7 и восходящим потоком по центральной вертикальной трубе 11, размещенной внутри корпуса 10, направляется в верхнее дренажно-распределительное устройство 12, через колосниковую решетку которого попадает в корпус 10, равномерно распределяясь по поверхности фильтровальной загрузки. За счет прохода воды через фильтровальную загрузку, состоящую их фильтровальных слоев дробленого антрацита 13 и кварцевого песка 14, происходит процесс ее фильтрования. Минуя поддерживающий слой 15 из гранитного щебня и проходя через установленные в ложном днище 16 дренажные колпачки 17 вода попадает в поддренажное пространство и по трубопроводу 19 под остаточным напором отводится на охлаждение в градирни 8 и 8'.

Фильтровальная загрузка в процессе эксплуатации напорного фильтра 7 загрязняется и требует промывки. Напорные фильтры 7 в режиме фильтрования гидравлически работают по параллельной схеме. При достижении заданной величины перепада давления в фильтровальной загрузке и/или истечении заданного времени работы отдельно взятый напорный фильтр 7 переводится в режим промывки при прекращении подвода осветленной воды на фильтрование и отвода отфильтрованной воды. Промывка фильтровальной загрузки для вымывания и удаления накопившихся в фильтре 7 загрязнений производится в два этапа путем обратной снизу-вверх подачи сначала сжатого воздуха, а затем потока промывной воды. Сжатый воздух подводится по коллектору 18, расположенному под ложным днищем 16, в поддренажное пространство и через дренажные колпачки 17 снизу-вверх направляется в фильтровальную загрузку, обеспечивая ее барботирование, после чего через вантуз, расположенный в верхней части корпуса, выводится наружу. Промывная вода подводится по патрубку 20 в поддренажное пространство и через дренажные колпачки 17 снизу-вверх направляется в фильтровальную загрузку, обеспечивая вымывание и окончательное удаление накопившихся в фильтре 7 загрязнений. Зерна фильтровального материала поднимаются вместе с промывной водой, в результате чего осуществляется их промывка с классификацией по удельному весу и фракционному составу. Далее промывная вода поступает в верхнее дренажно-распределительное устройство и нисходящим потоком по центральной вертикальной трубе выводится из фильтра. Наличие колосниковой решетки в верхнем дренажно-распределительном устройстве предотвращает унос зерен фильтровальной загрузки вместе с промывной водой. После завершения промывки зерна фильтровального материала оседают на ложное днище 16, образуя двухслойную загрузку, сформированную из зерен по удельному весу и фракционному составу, и фильтр 7 снова переводится в режим фильтрования.

Учитывая изложенное выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом, можно утверждать, что задача, поставленная в основу создания системы замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали, решена полностью, так как использование изобретения позволяет повысить эффективность работы системы замкнутого оборотного водоснабжения при повышении эффективности очистки оборотной воды от высокодисперсных взвешенных веществ.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано в металлургии. Система включает приемный резервуар для воды, отходящей от вакууматора, с насосной станцией, радиальный отстойник со встроенной камерой флокуляции и подводом воды на осветление сверху, приемный резервуар осветленной воды с насосной станцией, напорные фильтры, градирню и насосную станцию для подачи охлажденной воды на вакууматор. Напорные фильтры оборудованы центральной вертикальной трубой с верхним дренажно-распределительным устройством, двухслойной фильтровальной антрацито-кварцевой загрузкой с поддерживающим слоем из гранитного щебня, ложным днищем с нижним дренажно-распределительным устройством, коллектором для подвода сжатого воздуха и патрубками для отвода фильтрата и подвода промывной воды. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы системы при повышении эффективности очистки оборотной воды от высокодисперсных взвешенных веществ. 2 ил.

Система замкнутого оборотного водоснабжения установки вакуумирования стали, содержащая последовательно установленные приемный резервуар для воды, отходящей от установки вакуумирования стали, насосную станцию, систему осветления воды, систему охлаждения воды и насосную станцию для подачи охлажденной воды на установку вакуумирования стали, отличающаяся тем, что она дополнительно оборудована системой фильтрования осветленной воды, установленной после системы осветления воды, при этом система фильтрования осветленной воды оснащена приемным резервуаром осветленной воды, насосной станцией и напорными фильтрами, а система осветления воды оборудована по меньшей мере одним радиальным отстойником со встроенной камерой флокуляции и подводом воды на осветление сверху, напорные фильтры оборудованы расположенными в корпусе центральной вертикальной трубой с верхним дренажно-распределительным устройством, двухслойной фильтровальной антрацито-кварцевой загрузкой с поддерживающим слоем из гранитного щебня, ложным днищем с нижним дренажно-распределительным устройством, расположенным под ложным днищем коллектором для подвода сжатого воздуха, а также расположенными в нижней части корпуса выводом центральной вертикальной трубы, патрубком для отвода отфильтрованной воды и патрубком для подвода промывной воды.