ПРОМЫШЛЕННАЯ ОЧИСТНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2011 года по МПК B08B3/00 F02G5/00 

Изобретение относится к промышленной очистной установке, оснащенной минимум одной рабочей камерой для очистки предметов, загрязненных масло-, жиросодержащими и прочими остатками от обработки, которые чистятся в средах, требующих для улучшения результатов обработки технологического тепла, например, для нагрева жидких моющих средств, промывочных жидкостей, например чистой воды, или воздуха для сушки в воздушном потоке.

Описание подобной очистной установки приводится в DE 4208665 А1. Представленная там установка оснащена одной рабочей камерой, в которой друг за другом отрабатываются циклы мойки, промывки и сушки; эти процессы отрабатываются в контурах мойки, промывки и сушки. Очистка, мойка и сушка также могут отрабатываться в отдельных рабочих камерах. При этом контур очистки питается из щелочного резервуара, содержащего водянистую моющую жидкость с добавлением моющего вещества. Промывочный контур питается из промывочного резервуара, содержащего свежую воду. Отработанная моющая жидкость и/или промывочная жидкость фильтруется и при помощи испарителя и теплообменного контура возвращается в процесс, где она снова подается в щелочной и/или промывочный резервуар. При этом отходящее тепло из теплообменного контура используется для нагрева моющей и/или промывочной жидкости или воздушного потока для сушки.

Для эксплуатации контура очистки известной установки в щелочном резервуаре необходимо нагревательное устройство с электрическим приводом, которое нагревает моющую жидкость до рабочей температуры.

В контуре очистки предусмотрены электродвигатели, насосы с электрическим приводом различной конструктивной формы, в частности насосы низкого и высокого давления, клапана и заслонки с электрическим приводом, а также электрические/электронные измерительные приборы, устройства управления и регулирующие контрольные устройства для измерения, управления, регулирования и контроля контура очистки. При помощи этих электрических устройств производятся перемещение, поворот и вращение рабочей камеры или перемещение, поворот и вращение предметов в рабочей камере за счет электрического привода. Кроме того, названные электрические устройства необходимы для своевременной подачи нагретой моющей жидкости в рабочую камеру, удержания в ней во время обработки и затем, после обработки, для последующей откачки и подачи на водоподготовку, в частности на фильтрацию или дистилляцию.

Для эксплуатации контура очистки известной установки требуются аналогично трудоемкие операции, чтобы промывочной жидкостью смыть с очищенных деталей налипшие на них остатки моющего вещества. С этой целью в промывочном резервуаре установлено электрическое нагревательное устройство. Система промывочной жидкости оснащена и управляется промывочным контуром, конструкция которого аналогична контуру очистки.

В режиме сушки в нагретом потоке воздуха наряду с воздухонагревателями с электрическим приводом необходимы также дополнительные электрические агрегаты, как компрессоры и вентиляторы. За счет регенерации тепловой энергии из отходящего тепла дистилляции покрывается лишь часть необходимой энергии для работы очистной установки.

В итоге можно сделать заключение, что электроэнергия, используемая для работы подобной очистной установки, большей частью расходуется на нагрев технологических сред (вода, углеводороды, воздух и т.д.), и лишь небольшое количество энергии идет на работу электромеханических агрегатов (насосы, двигатели, клапана, компрессоры, вентиляторы, электрические и электронные устройства управления установки).

Экономический баланс подобной установки, работающей на электроэнергии, в значительной степени зависит от действующих цен на электроэнергию и на имеющиеся в распоряжении горючие энергоносители, такие как уголь, газ и нефть. С экономической точки зрения каждый киловатт-час электроэнергии из сети загрязняет окружающую среду за счет выброса определенного количества СO₂ так же, как обычная электростанция.

Альтернативой использования моноэлектрической энергии могло бы служить раздельное использование: с одной стороны, электроэнергия из сети для работы электромеханических агрегатов и электронных устройств управления установкой, с дугой стороны, производство технологического тепла при помощи газа или нефти. С экономической и экологической точки зрения это даст определенные преимущества по сравнению с использованием моноэлектрической энергии, однако для работы установки принципиально требуется внешнее подключение к источнику тока.

Известны когенерационные системы (комбинированная выработка электрической и тепловой энергии), позволяющие одновременно производить механическую энергию при непосредственном преобразовании ее в электрическую энергию и полезное технологическое тепло. Таким образом, одновременно производятся электроэнергия и тепло, причем необходимое количество тепла определяет весь процесс. Преимуществом когенерации является высокий коэффициент использования первичной энергии в пределах 85%.

В DE 29504464 U1 приводится описание установки по переработке бывшей в употреблении древесины для производства гомогенного горючего материала для вращающихся печей в цементной промышленности. Речь идет об агрегате, приводимом в действие за счет двигателя внутреннего сгорания, производящем приводную энергию для механических устройств установки. Для сушки размельченной бывшей в употреблении древесины имеется сушилка, обогреваемая выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания. Дополнительно для нагрева может использоваться охлаждающая жидкость двигателя внутреннего сгорания. Конструктивное решение установки реализовано в форме блочной теплоэлектроцентрали.

В DE 10039495 А1 приводится описание офсетной печатной машины с сушильной установкой для сушки свежеотпечатанного бумажного полотна. Предусмотрена когенерация. При этом горячие выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания через теплообменник направляются к нагревательному устройству сушильной установки. Охлаждающий контур двигателя внутреннего сгорания служит для отопления здания, в котором находится установка. Дополнительный охлаждающий контур служит для привода в действие холодильной машины.

Целью изобретения является создание промышленной очистной установки, конструкция которой позволила бы значительно улучшить экономический и экологический баланс.

Согласно изобретению эта цель реализуется мерами, приведенными в формуле изобретения 1. Описание усовершенствованных вариантов изобретения приводится в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предметом изобретения является комбинация двух установок: одна установка работает на технологическом тепле и электроэнергии (в данном случае - очистная установка), а вторая установка производит необходимое технологическое тепло и электроэнергию за счет использования первичной энергии, как газ или минеральное масло (в данном случае - когенерационная установка).

Преимущество изобретения состоит в том, что установки, производящие и расходующие технологическое тепло и электроэнергию, могут объединяться в компактный блок. В особенности в регионах со слабо развитой инфраструктурой электрических энергосетей такая комбинация установок может обеспечивать независимость, т.е. независимость от электросети, одновременно позволяя оптимально использовать первичную энергию, такую как газ или нефть. Благодаря высокому коэффициенту использования первичной энергии комбинация установок позволяет значительно повысить экономичность. Использование такой комбинации позволяет в значительной мере улучшить экологический баланс. Эмиссия СO₂ составляет для малых и средних установок около 5-8 кг/час. Если исходить из того, что годовая продолжительность работы такой комбинации установок составляет около 5000 часов, достигается эффект экономии в размере около 35-40 тонн в год.

В частности, охлаждающий контур когенерационной установки и нагревательный контур очистной установки соединены между собой так, что когенерационная установка производит технологическое тепло для технологических сред очистной установки. Отдача технологического тепла когенерационной установки к технологическим средам очистной установки может производиться через теплообменники, которые в однокамерной очистной установке могут удачно интегрироваться в резервуар для моющей и/или промывочной жидкости. В многокамерных установках теплообменники могут устанавливаться в соответствующие рабочие камеры.

Когенерационные установки работают особо экономично при 70-процентной выработке тепловой энергии и 30-процентной выработке электроэнергии. Распределение потребности очистной установки в технологическом тепле и электроэнергии целесообразно согласовывать с производством технологического тепла и производством электроэнергии когенерационной установкой.

На начальной фазе процесса чистки, т.е. при пуске установки, когда требуется в первую очередь тепло, произведенная электроэнергия может использоваться для дополнительного производства технологического тепла за счет электронагревательных элементов. Для этого электронагревательные элементы целесообразным образом выполнены в качестве погружных нагревательных элементов и установлены в соответствующие резервуары с моющей жидкостью и/или промывочные резервуары. Благодаря этому достигается практически 100-процентное использование выработанной энергии. За счет тепла, возникающего при выработке электроэнергии, охлаждающий контур когенерационной установки непосредственно или параллельно через теплообменники нагревает технологические среды. При работе установки электрический ток когенерационной установки используется электрическими агрегатами, в частности насосами и компрессорами. Тепло из охлаждающего контура когенерационной установки используется для поддержания рабочей температуры технологических сред.

При помощи электрического или электронного устройства управления возможно регулирование использования доли технологического тепла.

Когенерационная установка имеет целесообразную конструкцию в форме блочной теплоэлектроцентрали с двигателем внутреннего сгорания жидкостного охлаждения. В качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода, углеводород или термомасло. Рабочая температура очистной установки с водянистой моющей жидкостью составляет от 50°С до 90°С. В замкнутых контурах технологического тепла рабочая температура может составлять свыше 100°С. Чтобы не устанавливать отдельные теплообменники в контурах, охлаждающая жидкость двигателя внутреннего сгорания может использоваться как моющая или промывочная жидкость и соответственно проводиться через резервуар с моющей и промывочной жидкостью.

Далее в форме структурных схем приводится более подробное описание двух примеров исполнения.

Представлены:

Фиг.1: Однокамерное исполнение очистной установки;

Фиг.2: Очистная установка с тремя рабочими камерами.

Изобретение в исполнении согласно фиг.1 является комбинацией очистной установки 1 с когенерационной установкой 2. Очистная установка 1 имеет однокамерное исполнение, т.е. она оснащена одной рабочей камерой 3, в которой не представленные здесь предметы или детали последовательно чистятся, промываются и сушатся при помощи поворотного или вращающегося откидного зажима 4. Когенерационная установка 2 состоит из двигателя внутреннего сгорания 5 и генератора 6. Когенерационная установка 2 выполнена в форме блочной теплоэлектроцентрали и интегрирована в контур очистной установки 1. Первичной энергией для двигателя внутреннего сгорания 5 служит газ или дизельное топливо. Когенерационная установка 2 производит технологическое тепло для технологических сред (моющая жидкость, промывочная жидкость и теплый воздух для сушки) и электроэнергию для привода электрических агрегатов (насосы, клапана), а также для всего электрического и электронного устройства управления 7.

Изобретение в исполнении согласно фиг.2 является очистной установкой 1а с несколькими рабочими камерами, в частности с очистительной камерой 3а, промывочной камерой 3б и сушильной камерой 3в, в которые детали помещаются друг за другом и подвергаются по отдельности очистке, промывке или сушке. При этом могут использоваться ваннообразные резервуары, куда погружаются подлежащие обработке детали, которые при обработке поворачиваются или вращаются.

Очистная установка 1 согласно фиг.1 наряду с рабочей камерой 3 оснащена еще и резервуаром для моющей жидкости 8, резервуаром для промывочной жидкости 9, испарителем 10 и улавливающим резервуаром 11 для произведенного в испарителе 10 дистиллята.

Конструкция и принцип действия когенерационной установки достаточно широко известны, поэтому нет необходимости приводить здесь подробное описание когенерационной установки 2. Важно, что все отходящее тепло двигателя внутреннего сгорания, в том числе выхлопные газы, могут использоваться для производства технологического тепла. Для передачи технологического тепла к очистной установке 1, 1а служит трубопроводная сеть с первичной ниткой трубопровода 12 и вторичной ниткой 13. При этом речь идет о закрытом тепловом контуре. Для передачи технологического тепла от двигателя внутреннего сгорания 5 к резервуару с моющей жидкостью 8, резервуару с промывочной жидкостью 9 или к очистительной камере 3а, к промывочной камере 3б и воздухонагревателю 14, а также к испарителю 10 используется преимущественно термомасло или углеводород. Эти среды передачи позволяют достичь в очистной установке 1 технологическую температуру свыше 100°С, благодаря этому даже испаритель 10 может эксплуатироваться в основном за счет технологического тепла и лишь в верхних температурных диапазонах может потребоваться дополнительная первичная энергия.

Передача технологического тепла к моющей жидкости, промывочной жидкости и воздуху для сушки, а также к среде испарителя, которой в данном случае служит отработавшая моющая или промывочная жидкость, осуществляется за счет теплообменников 15, 16, 17, 18, которые установлены в резервуаре для моющей жидкости 8 или в очистительной камере 3а, в резервуаре для промывочной жидкости 9 или в очистительной камере 36, в воздухонагревателе 14, а также в испарителе 10. Теплообменник 15 с первичной стороны за счет трубопроводов 19, 21, насоса 20 и электрического клапана 22 подключен к первичной нити трубопровода 12, с вторичной стороны подключение к вторичной нити трубопровода 13 реализуется за счет трубопровода 23. Теплообменник 16 с первичной стороны за счет трубопровода 24, насоса 25 и клапана 26 подключен к первичной нити 12. Подключение к вторичной нити 13 реализуется за счет трубопровода 27. Аналогичное подключение имеет теплообменник 18 в испарителе 10. Однако может потребоваться подключить этот теплообменник 18 отдельно или через байпас к первичной нити 12 и вторичной нити 13, чтобы иметь возможность раздельного управления каждым теплообменником 15, 16, 18. То же самое относится к теплообменнику 17 в воздухонагревателе 14, который в данном случае с первичной стороны подключен к первичной нити 12 трубопроводом 28, 24, насосом 25 и клапаном 26. Подключение к вторичной нити 13 реализуется за счет трубопровода 29, 27.

В примерах осуществления изобретения дополнительно к теплообменникам 15, 16 и 18 в резервуаре для моющей жидкости 8, в очистной камере 3а, в резервуаре для промывочной жидкости 9, в промывочной камере 3б и в испарителе 10 установлены электрические нагревательные устройства 30, 31, 32, которые за счет электрических соединительных проводов 33, 34, 35 и соединительных магистралей 36, 37, 38 подключены к центральному вводно-распределительному устройству 39 генератора 6. Вводно-распределительное устройство 39 также включает в себя электрическое и/или электронное устройство управления 7 установкой, которое позволяет при помощи сенсоров контролировать все компоненты и технологические циклы комбинированной установки и управлять ими. Соответствующие линии управления не приводятся в целях сохранения обзорности чертежа. Нагревательные устройства 30, 31, 32 могут подключаться, например, на начальной фазе работы очистной установки, чтобы она как можно быстрее стала готовой к работе. В зависимости от цикла очистки и потребности в технологическом тепле эти устройства могут в любое время подключаться или отключаться в процессе работы или работать постоянно.

Рабочая камера 3 согласно фиг.1 оснащена распылителями и форсунками 40, между которыми расположен поворотный зажим 4 с электроприводом; в этом зажиме находятся не представленные здесь детали, подлежащие очистке, например различные мелкие детали или крупные заготовки, такие как детали двигателей. Из резервуара с моющей жидкостью 8 моющая жидкость через трубопровод 44, 45, 46 при помощи электрического насоса 47 при необходимости впрыскивается или распыляется в рабочую камеру 3. По окончании цикла очистки насос отключается, и клапан 48 закрывается. Отработавшая моющая жидкость отсасывается насосом 49 и подается на очистной агрегат 50. Очистным агрегатом 50 может служить фильтровальная установка. Клапан 51 с электрическим приводом открывается и пропускает очищенную жидкость, которая по трубопроводу 52 снова подается в резервуар с моющей жидкостью 8. Отработавшая промывочная жидкость может аналогичным образом из резервуара для промывочной жидкости 9 за счет трубопровода 53 и насоса 54 подаваться в очистной агрегат 50 и, как представлено в примере осуществления, закачиваться в резервуар с моющей жидкостью 8 для освежения моющей жидкости. Соответствующим образом регулируются насосы 54 и 49, а также клапана 55 и 55а. В режиме промывки установки 1 насос 47 отключен, а насос 56 работает. При открытом клапане 57 промывочная жидкость по трубопроводу 58 из резервуара для промывочной жидкости 9 направляется через распылитель или форсунку 59 в рабочую камеру 3. Следует упомянуть, что чистый дистиллят из испарителя 10 по трубопроводу 60 и - при необходимости - через промежуточный конденсатор попадает в сборный резервуар 11. Оттуда он по трубопроводу 61, через клапан 62 и насос 63 добавляется в промывочную жидкость. Кроме того, следует упомянуть, что испаритель 10 питается отработавшей промывочной жидкостью через трубопровод 64.

Очистная камера 3а и промывочная камера 3б на фиг.2 представляют собой ванны, наполненные моющей и промывочной жидкостями. В очистную камеру 3а и промывочную камеру 3б установлены поворотные или вращающиеся зажимы 4а для подлежащих чистке изделий, которые поворачиваются или вращаются в жидкостной ванне при помощи не представленного на чертеже электродвигателя. 3а счет системы трубопроводов 53а, клапанов 55б и 55в и насоса 49 отработавшая моющая жидкость или промывочная жидкость может из очистной камеры 3а или промывочной камеры 3б направляться через очистной агрегат 50, при этом очищенная жидкость, в данном случае по трубопроводу 52, снова подается в очистную камеру 3а. Независимо от этого моющая жидкость в очистной камере 3а может освежаться промывочной жидкостью из промывочной камеры 3б, поступающей по трубопроводу 53 (фиг.2).

К рабочей камере 3 (фиг.1) и сушильной камере 3в (фиг.2) подключен воздуховод 41, который вдувает нагретый воздухонагревателем 14 воздух для сушки в рабочую камеру 3 или сушильную камеру 3в. Электрический двигатель внутреннего сгорания с наддувом 42 соединен соединительным трубопроводом 43 с вводно-распределительным устройством 39. Альтернативно процесс сушки может быть реверсивным, т.е. в безнаддувочном режиме. В сушильную камеру 3в также установлен зажим 4а для подлежащих очистке деталей, он приводится электродвигателем 65. Для заполнения камер 3а, 3б свежей водой предусмотрен насос 63.

На чертеже не представлено обозначение некоторых электрических соединительных проводов насосов и клапанов. Однако следует заметить, что все не обозначенные соединительные провода подключены к вводно-распределительному устройству 39 генератора 6; управление и контролированное регулирование соответствующего электрооборудования производится при помощи устройства управления 7.

Изобретение относится к промышленной очистной установке. В установке предусмотрены резервуар для моющей жидкости и резервуар для промывочной жидкости, из которых при помощи электрических устройств производится запитка рабочих камер. Дистилляция позволяет превратить отработавшую моющую и промывочную жидкость в практически чистую жидкость, которая регенерируется за счет испарителя и снова смешивается с одной из рабочих сред. Производимое установкой количество технологического тепла покрывает потребность очистной установки в технологическом тепле, это тепло также может дополнительно использоваться для нагрева рабочих сред. Производимое когенерационной установкой количество электроэнергии покрывает потребность в электроэнергии электрического/электронного оборудования. Изобретение обеспечивает создание промышленной очистной установки, конструкция которой позволила бы значительно улучшить экономический и экологический баланс. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Промышленная очистная установка (1, 1a) для очистки с использованием технологического тепла предметов, загрязненных масло-, жиросодержащими продуктами, в рабочих средах, требующих для улучшения результатов обработки технологического тепла, оснащенная, по крайней мере, одной рабочей камерой, электрическим и электронным оборудованием для эксплуатации установки, отличающаяся тем, что дополнительно включает контур технологического тепла, состоящий из когенерационного блока (2) с контуром охлаждающей жидкости (1, 1a), используемым для нагрева рабочих сред, а электроэнергия, производимая когенерационной установкой (2), при работе установки, используется электрическим и электронным оборудованием, при этом предусматривается для покрытия пиков потребления, в особенности на начальной фазе работы установки, электроэнергию, производимую когенерационной установкой (2) в целях создания технологического тепла, дополнять для нагрева рабочих сред электрическими нагревательными устройствами (30, 31, 32).

2. Очистная установка по п.1, отличающаяся тем, что потребность очистной установки (1, 1a) в технологическом тепле и потребность в электроэнергии согласована с соотношением между произведенным технологическим теплом и выходной электрической мощностью когенерационной установки (2).

3. Очистная установка по п.2, отличающаяся тем, что потребность очистной установки (1, 1a) в энергии может раздельно покрываться до 70% технологическим теплом и минимум на 30% электроэнергией из когенерационной установки (2).

4. Очистная установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что носители технологического тепла находятся в замкнутом контуре когенерационной установки (2), технологическое тепло передается на рабочие среды очистной установки (1, 1a) за счет теплообменников (15, 16, 17).

5. Очистная установка по п.4, отличающаяся тем, что дополнительно включает испаритель (10), с помощью которого отработавшая моющая или промывочная жидкость регенерируется за счет дистилляции, при этом технологическое тепло когенерационной установки (2) используется в испарителе (10) через теплообменник (18).

6. Очистная установка по п.5, отличающаяся тем, что для нагрева выпарной жидкости в испарителе установлен электрический нагревательный элемент (32), использующий электроэнергию, вырабатываемую когенерационной установкой (2).

7. Очистная установка по п.4, отличающаяся тем, что дополнительно включает резервуар с моющей жидкостью (8) и резервуар с промывочной жидкостью (9), в которых установлены электронагревательные элементы (30, 31).

8. Очистная установка по п.4, отличающаяся тем, что дополнительно включает очистную камеру (3а) и промывочную камеру, при этом в рабочей камере (3а), в очистной камере (3а) и в промывочной камере (3b) установлены электронагревательные элементы (30, 31).

9. Очистная установка по п.4, отличающаяся тем, что в резервуарах для моющей жидкости (8) или в резервуарах для промывочной жидкости (9) установлены теплообменники (15, 16).

10. Очистная установка по п.4, отличающаяся тем, что в воздухонагревателях (14) установлен теплообменник (17).

11. Очистная установка по п.4, отличающаяся тем, что в рабочей камере (3), в очистной камере (3а) и в промывочной камере (3б) установлены теплообменники (15, 16).

12. Очистная установка по п.1, отличающаяся тем, что когенерационная установка (2), выполненная в виде блока теплоэлектроцентрали, оснащена двигателем внутреннего сгорания (5) с жидкостным охлаждением и генератором (6).

13. Очистная установка по п.12, отличающаяся тем, что охлаждающая жидкость двигателя внутреннего сгорания (5) служит моющей и промывочной жидкостью.

14. Очистная установка по п.12 или 13, отличающаяся тем, что охлаждающий контур двигателя внутреннего сгорания (5) проходит через резервуар для моющей жидкости или через резервуар для промывочной жидкости (8, 9).

15. Очистная установка по п.13, отличающаяся тем, что охлаждающий контур двигателя внутреннего сгорания (5) проходит через рабочую камеру (3), очистную камеру (3а) и промывочную камеру (3б).