СИСТЕМА ПОДАЧИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ Российский патент 2022 года по МПК C02F1/00 

Изобретение относится к области обезвреживания и термического уничтожения отходов классов опасности с 2 по 5, а именно к системам подачи жидких отходов в инсинераторные установки и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической отраслях и в других сферах народного хозяйства.

Заявленное устройство применяется совместно с любой подовой, ротационной или вихревой инсинераторной установкой соответствующей тепловой мощности.

Известно изобретение SU1457994A1 «Устройство для ввода и распыления охлаждающей воды и поверхностно-активных веществ в многокамерную трубную мельницу», МПК В02С 19/00, содержащее два трубопровода, расположенные аксиально один внутри другого. Внутренний трубопровод заканчивается форсункой и служит для ввода и распыления раствора в первой камере. Наружный трубопровод заглушен с торца. К нему присоединен периферийный трубопровод с форсункой для ввода и распыления охлаждающей воды во второй камере. Оба трубопровода вращаются вместе с мельницей. Трубопровод является несущим и снабжен опорами. Опора установлена на загрузочной течке и содержит сферический самоустанавливающийся подшипник, опора расположена в трубошнеке и содержит обойму и гибкий элемент.

Недостатком вышеописанного технического решения является отсутствие возможности применения устройства для подготовки и подачи жидких отходов в инсинераторные установки разных типов.

Известно изобретение RU2157484C1 «Устройство для подачи водотопливной эмульсии в топку котла», МПК F23D 11/16, МПК F23K 5/00, содержащее распылитель с топливным соплом, распылитель содержит второе топливное сопло, при этом оба топливных сопла выполнены из термостойкого материала, установлены соосно и встречно относительно друг друга, а также присоединены к спиральным теплообменникам резьбовыми термостойкими соединениями (муфтами), а теплообменники прикреплены к общей трубе, имеющей возможность перемещения в горизонтальном направлении и поворота вокруг своей оси и присоединенной к источнику водотопливной эмульсии, кроме того, топливные сопла соединены между собой с помощью стержня, установленного соосно с соплами, имеющего диаметр, не перекрывающий выходные отверстия сопел, и снабженного на концах резьбой разного направления (левая и правая), при этом в соплах закреплены крестовины, имеющие соосные с соплами отверстия с резьбой левого и правого направления, в которые ввинчены концы стержня.

Недостатком вышеописанного технического решения является отсутствие возможности применения устройства для подготовки и подачи жидких отходов в инсинераторные установки разных типов.

Из известных технических решений близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является изобретение RU2134840C1 «Способ подготовки и подачи водотопливной эмульсии в топку котла и устройство для его осуществления», МПК F23D 11/16, содержащее распылитель с топливным соплом и установленный напротив него на штанге конусный рассекатель, ориентированный вершиной в сторону сопла, имеющий сквозной цилиндрический канал, подключенный через штангу к источнику воды, при этом штанга установлена с возможностью продольного перемещения и поворота вокруг своей оси, отличающееся тем, что рассекатель выполнен как второе распылительное топливное сопло, установленное соосно и встречно относительно сопла первого распылителя, при этом распылители присоединены к спиральным теплообменникам резьбовыми соединениями (муфтами) из термостойкого материала с резьбой разного направления (левая и правая нарезки), объединенными общими скобами, а теплообменники присоединены к общей трубе, имеющей возможность перемещения в горизонтальном направлении и поворота вокруг своей оси и подсоединенной к источнику водотопливной эмульсии.

Недостатком вышеописанного технического решения является отсутствие возможности применения устройства для подготовки и подачи жидких отходов в инсинераторные установки разных типов.

Целью изобретения является обеспечение подготовки и подачи жидких отходов в камеру сгорания инсинераторной установки для дальнейшего их обезвреживания и термического уничтожения.

Технической задачей для достижения вышеописанной цели является разработка системы подачи жидких отходов конструкция, которой обеспечит выполнение комплекса мероприятий по подготовке жидких отходов с последующей подачей в камеру сгорания инсинераторной установки.

Сущность изобретения

Поставленная техническая задача решается за счет того, что технологическая линия системы подачи жидких отходов содержит следующие основные элементы: подготовительную емкость (1) фиг. 1,2, винтовой нанос (2) фиг. 1,2, как минимум два абонентских фильтра (3) фиг. 1,2, компрессор (4) фиг. 1,2, как минимум одну двухфазную форсунку (5) фиг. 1,2, блок управления (6) фиг. 1,2.

Подготовительная емкость (1) фиг. 1,2, состоящая из стального сварного корпуса прямоугольной или цилиндрической формы, установленного на опоры, содержит мешалку (1.1) фиг. 1,2 пропеллерного типа для разбивания крупных механических примесей, циркуляционный насос (1.2) фиг. 2 для гидравлического диспергирования жидких отходов, ТЭН (1.3) фиг. 2 для нагрева жидких отходов с целью повышения текучести, дыхательный клапан (1.4) фиг. 1,2 для предотвращения повышения давления или образования вакуума внутри емкости. Уровень заполнения подготовительной емкости (1) фиг. 1,2 контролируется датчиком уровня жидкости (1.5) фиг. 1,2 индукционного типа. Подготовительная емкость (1) фиг. 1,2 оборудована инспекционным люком (1.6) фиг. 1,2 для ревизии и обслуживания узлов, расположенных внутри. В частном случае исполнения подготовительная емкость (1) фиг. 1,2 вместо мешалки (1.1) фиг. 1,2 и циркуляционного насоса (1.2) фиг. 1,2 может быть оборудована барботажной системой перемешивания отходов, состоящей из распределительного коллектора и труб с отверстиями, проложенных по дну емкости. Перемешивание осуществляется сжатым воздухом, проходящим через слой отходов. Применение барботажной системы обусловлено при подготовке жидких отходов, содержащих жидкости с высокой химической активностью, вызывающие разрушение механических мешалок и насосного оборудования. В частном случае исполнения подготовительная емкость (1) фиг. 1,2 может содержать теплоизоляционное покрытие для уменьшения теплопотери при нагреве жидких отходов.

Подачу жидких отходов к двухфазной форсунке (5) фиг. 1,2 обеспечивает винтовой насос (2) фиг. 1,2, предназначенный для перемещения жидкостей в том числе высоковязких с содержанием твердых (абразивных) частиц. Винтовой насос (2) фиг. 1,2 является эксцентриковым насосом объемного действия, позволяющим равномерно перемещать жидкость под высоким давлением, обладая низкими шумовой и вибрационной характеристиками.

Предохранительная линия (2.1) фиг. 1,2, установленная на участке линии подачи жидких отходов после винтового насоса (2) фиг. 1,2, предназначена для аварийного сброса жидких отходов в подготовительную емкость (1) фиг. 1,2. При засорении двухфазной форсунки (5) фиг. 1,2 давление в линии подачи превышает предельно допустимое значение и во избежание повреждения узлов и агрегатов линии подачи жидких отходов происходит аварийный сброс через предохранительный клапан (2.1.1) подрывного типа. Датчик давления (на фигуре не показан), считывающий превышение давления до аварийного уровня, отправляет сигнал на блок управления (6) фиг. 1,2 для выключения системы подачи жидких отходов.

Как минимум два абонентских фильтра (3) фиг. 1,2, установленные в линию подачи жидких отходов между подготовительной емкостью (1) фиг. 1,2 и винтовым насосом (2) фиг. 1,2, осуществляют очистку жидких отходов от механических примесей, размер твердых частиц которых превышает размер сечения двухфазной форсунки (5) фиг. 1,2. Производительность и размер ячейки фильтрующего элемента подбирается в зависимости от вида отходов.

Для подачи сжатого воздуха в двухфазную форсунку (5) фиг. 1,2 система подачи жидких отходов оборудована компрессором (4) фиг. 1,2 поршневого типа. В частном случае исполнения система подачи жидких отходов может быть оборудована компрессором винтового типа.

Блок подготовки воздуха (4.1) фиг. 1,2, установленный на линии подачи воздуха, осуществляет очистку воздуха от масла посредством, как минимум, одного масляного сепаратора (4.1.1) фиг. 1,2, и влаги посредством, как минимум двух влагоотделителей (4.1.2) фиг. 1,2. Регулятор давления (4.1.3) фиг. 1,2 с электронным управлением, установленный на линии подачи воздуха после влагоотделителей (4.1.2.) фиг. 1,2, обеспечивает поддержание необходимого давления на постоянном уровне.

Как минимум одна двухфазная форсунка (5) фиг. 1,2 внешнего смешивания, установленная на конце линии подачи жидких отходов, предназначена для мелкодисперсного распыления жидких отходов в камеру сгорания инсинераторной установки. Двухфазная форсунка (5) фиг. 1,2 крепится к камере сгорания инсинераторной установки посредством фланцевого соединения таким образом, что сопло форсунки направлено в центральную часть камеры сгорания. Двухфазная форсунка (5) фиг. 1,2 имеет центральный канал для подачи жидкого отхода из подготовительной емкости (1) фиг. 1,2 и боковые, радиально расположенные, каналы для подачи сжатого воздуха компрессором (4) фиг. 1,2. Смешивание воздуха и жидкости происходит вне форсунки. Воздушные потоки, выходящие из, радиально расположенных, каналов окружают жидкость, нагнетаемую через центральный канал, таким образом создавая высокое сопротивление течению, что вызывает диспергирование жидкости в аэрозоль. Применение форсунки данного типа обусловлено эффективным распылением загрязненных жидкостей с высокой степенью вязкости. В частном случае исполнения система подачи жидких отходов может быть оборудована двухфазной форсункой внутреннего смешивания для жидкостей с малой степенью вязкостью и загрязнения. В случае применения двухфазной форсунки внутреннего смешивания система подачи жидких отходов дополнительно комплектуется фильтром мешочного типа для удаления всех механических примесей из отходов. Фильтр мешочного типа устанавливается на линию подачи жидких отходов после абонентских фильтров (3) фиг. 1,2. В зависимости от требуемой производительности системы подачи жидких отходов количество форсунок может быть увеличено.

Регулятор давления «до себя» (5.1) фиг. 1,2, установленный на участке линии подачи жидких отходов перед двухфазной форсункой (5) фиг. 1,2, обеспечивает поддержание необходимого давления жидкости на постоянном уровне посредством открытия/закрытия подпружиненного клапана внутри регулятора давления «до себя» (5.1) фиг. 1,2. Регулятор давления «до себя» (5.1) фиг. 1,2 является нормально закрытым и при нормальном рабочем давлении пропускает через себя весь объем жидких отходов к двухфазной форсунке (5) фиг. 1,2. Превышение рабочего давления приводит к открытию подпружиненного клапана, через который происходит сброс избыточного давления по обратной линии (5.2) фиг. 1,2 в подготовительную емкость (1) фиг. 1,2. После нормализации давления в линии подачи подпружиненный клапан закрывается.

Управление техпроцессом подготовки и подачи жидких отходов осуществляется блоком управления (6) фиг. 1,2, содержащим цветной сенсорный экран. Визуальный контроль параметров работы и управление системой подачи жидких отходов осуществляется посредством двухмерного анимированного интерфейса, отражающего в реальном времени состояние и этапы подготовки отходов.

Вышеописанный вариант изобретения не ограничивает варианты исполнения конструкции осуществимые без отступления от сущности и объема изобретения.

Технический результат предлагаемого решения заключается в обеспечении подготовки жидких отходов, включающей в себя их подогрев ТЭНом для снижения вязкости, перемешивание механическим и гидравлическим способами для получения однородной структуры, очистку фильтрами от механических примесей, исключающую засорение и повреждение оборудования, и их подачи двухфазной форсункой в камеру сгорания инсинераторной, позволяющей осуществлять мелкодисперсное распыление отходов с высокой степенью вязкости.

Краткое описание чертежей:

На фиг. 1 представлено изображение системы подачи жидких отходов (изометрический вид). На фиг. 2 представлено изображение системы подачи жидких отходов (вид сверху).

Краткое описание конструктивных элементов:

1 - подготовительная емкость;

1.1 - мешалка;

1.2 - циркуляционный насос;

1.3- ТЭН;

1.4- дыхательный клапан;

1.5 - датчик уровня жидкости;

1.6 - инспекционный люк;

2 - винтовой насос;

2.1 - предохранительная линия;

2.1.1 - предохранительный клапан;

3 - абонентский фильтр;

4 - компрессор;

4.1 - блок подготовки воздуха;

4.1.1 - масляный сепаратор;

4.1.2 - влагоотделитель;

4.1.3 - регулятор давления;

5 - двухфазная форсунка;

5.1 - регулятор давления «до себя»;

5.2 - обратная линия;

6 - блок управления.

Осуществление заявленного решения:

Производят заполнение подготовительной емкости (1) фиг. 1,2 жидкими отходами. ТЭН (1.3) фиг. 2 осуществляет нагрев жидких отходов до необходимой температуры, определяемой видом и степенью вязкости отходов. Нагрев отходов сопровождают перемешиванием мешалкой (1.1) фиг. 1,2 и циркуляционным насосом (1.2) фиг. 1,2 с периодичностью их включения/отключения, заданной на экране блока управления (6) фиг. 1,2. Далее отходы из подготовительной емкости (1) фиг. 1,2 подают по линии подачи жидких отходов в абонентские фильтры (3) фиг. 1,2, где проходят очистку от крупных механических примесей после чего, винтовой насос (2) фиг. 1,2 подает отходы в центральный канал двухфазной форсунки (5) фиг. 1,2. Постоянный уровень давления в линии подачи жидких отходов обеспечивает регулятор давления «до себя» (5.1), осуществляющий сброс избыточного давления по обратной линии (5.2) фиг. 1,2 в подготовительную емкость (1) фиг. 1,2. Одновременно с подачей отходов винтовым насосом (2) фиг. 1,2 в центральный канал, компрессор (4) фиг. 1,2 нагнетает воздух в боковые, радиально расположенные, каналы двухфазной форсунки (5) фиг. 1,2. Нагнетаемый воздух очищают от масла и влаги маслоотделителем (4.1.1) фиг. 1,2 и влагоотделителями (4.1.2) фиг. 1,2, входящими в состав блока подготовки воздуха (4.1) фиг. 1,2,. Постоянный уровень давления в линии подачи воздуха обеспечивает регулятор давления (4.1.3) фиг. 1,2. Смешивание воздуха и жидкости происходит вне двухфазной форсунки (5) фиг. 1,2. Воздушные потоки выходят из, радиально расположенных, каналов и окружают жидкость, нагнетаемую через центральный канал, таким образом создают высокое сопротивление течению, что вызывает диспергирование жидкости в аэрозольный факел, который распыляют во внутренний объем камеры сгорания инсинераторной установки.

При достижении минимального уровня отходов к подготовительной емкости (1) фиг. 1,2, блок управления (6) фиг. 1,2, получает сигнал отдатчика уровня жидкости (1.5) фиг. 1,2 и далее выключает систему подачи жидких отходов и блокирует ее запуск до тех пор, пока подготовительная емкость (1) фиг. 1,2 не будет заполнена.

При возникновении засорения двухфазной форсунки (5) фиг. 1,2 срабатывает предохранительный клапан (2.1.1) фиг. 1,2, и осуществляет сброс избыточного давления по предохранительной линии (2.1) фиг. 1,2 в подготовительную емкость (1) фиг. 1,2. Датчик давления (на фигуре не показан) отправляет сигнал в блок управления (6) фиг. 1,2 для выключения системы подачи жидких отходов. После устранения засорения производят повторный запуск системы подачи жидких отходов.

Изобретение относится к области обезвреживания и термического уничтожения отходов классов опасности с 2 по 5, а именно к системам подачи жидких отходов в инсинераторные установки, и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической отраслях и в других сферах народного хозяйства. Система подачи жидких отходов состоит из подготовительной емкости, содержащей мешалку, циркуляционный насос, ТЭН, дыхательный клапан, датчик уровня жидкости, инспекционный люк, винтового насоса, установленного на линии подачи жидких отходов, предохранительной линии, содержащей предохранительный клапан, установленной на участке линии подачи жидких отходов после винтового насоса, абонентских фильтров, установленных на линии подачи жидких отходов между винтовым насосом и подготовительной емкостью, компрессора, блока подготовки воздуха, установленного на линии подачи воздуха, содержащего масляный сепаратор, влагоотделители и регулятор давления, двухфазной форсунки, установленной на конце линии подачи жидких отходов, регулятора давления «до себя», установленного на участке линии подачи жидких отходов перед двухфазной форсункой и подключенного к обратной линии сброса избыточного давления в подготовительную емкость, блока управления. Технический результат изобретения – обеспечение подготовки жидких отходов для подачи в камеру сгорания инсинераторной установки с высокой степенью вязкости. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система подачи жидких отходов, состоящая из подготовительной емкости, содержащей мешалку, циркуляционный насос, ТЭН, дыхательный клапан, датчик уровня жидкости, инспекционный люк, винтового насоса, установленного на линии подачи жидких отходов, предохранительной линии, содержащей предохранительный клапан, установленной на участке линии подачи жидких отходов после винтового насоса, абонентских фильтров, установленных на линии подачи жидких отходов между винтовым насосом и подготовительной емкостью, компрессора, блока подготовки воздуха, установленного на линии подачи воздуха, содержащего масляный сепаратор, влагоотделители и регулятор давления, двухфазной форсунки, установленной на конце линии подачи жидких отходов, регулятора давления «до себя», установленного на участке линии подачи жидких отходов перед двухфазной форсункой и подключенного к обратной линии сброса избыточного давления в подготовительную емкость, блока управления.

2. Система подачи жидких отходов по п.1, отличающаяся тем, что количество двухфазных форсунок увеличено.

3. Система подачи жидких отходов по п.1, отличающаяся тем, что подготовительная емкость оборудована барботажной системой.

4. Система подачи жидких отходов по п.1, отличающаяся тем, что подготовительная емкость содержит теплоизоляционное покрытие.

5. Система подачи жидких отходов по п.1, отличающаяся тем, что оборудована компрессором винтового типа.

6. Система подачи жидких отходов по п.1, отличающаяся тем, что оборудована двухфазной форсункой внутреннего смешивания.

7. Система подачи жидких отходов по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно оборудована фильтром мешочного типа.