Установка для сгущения суспензий Советский патент 1984 года по МПК B01D27/00 

СХ) 4

4

4;ik

Изобретение относится к устройствам для повышения концентрации взвешенных частиц в жидкости путем отделения жидкой фазы и предназначено для попутного сгущения хвостовой пульпы при ее транспортировке от пульпонасосных .станций перекачки до /Хвоето хранилища.

Известен сгуститель для сгущения суспензий, состоящий из трубчатого корпуса, внутри которого установлены дугообразно изогнутые фильтрующие поверхности, образующие вместе с основным корпусом несколько изолированнЬк один от другого отсеков, в которые через фильтруняцую поверхность поступает отфильтрованная жидкость, а остающийся в центральной части корпуса исходный продукт за счет потери жидкой фазы сгущается и в этом виде выходит из сгустителя. 4чнльтрующая поверхность периодически очищается от налипших частиц твердой фазы обратной проьаывкой, для чего полости отсеков поочередно подключаются к коллектору, откуда под давлением поступает пром шочная жидкость Cl Ц.

Недостатком устройства является то, что дли суспензий, в которых твердая фаза представлена мелкими тверды- ми частицами, оно малопригодно, так как ввиду малых скоростей течения исходной пульпы относительно фильтрующих поверхностей на последних очень быстро образуется малопроницаемый 35 слой, который может удаляться только обратной промывкой, и в этом случае циклы последней становятся слишком частши с большим расходом промывочной жидкости.40

Известно также фильтрующее устройство, представляющее собой кожух, .внутри которого расположены трубчатые фильтрующие элементы, расположенBbie каждый в охватывающей его водоне 5 проницаемой трубе, причем исходная жидкость подается в полости, образованные зазорами между корпусами фильтров и охватывающими их трубами, фильтрат проходит через фильтрующие 50 элементы внутрь их и отводится за пределы кожуха, а твердые частицы, находившиеся в исходной жидкости, останавливаются у поверхности фильтрующих элементов, и так как количество жид-55 кости уменьшается, а количество твердых частиц неизменно, смесь становится более концентрированной и в этом

виде выводится из кожуха по отдельному каналу Г2 Д. .

Недостатком устройства является то, что перед фильтрующей поверхностью накапливаются частицы твердой фазы, прижимающиеся к ней, и так как этот процесс непрерыве. фильтрующая поверхность покрывается все возрастающим слоем отложений, уменьшающих, пропускную способность фильтра по очищаемой жидкости и, как следствие, ухудшающих его сгущающую способность по взвесям. Увеличение скорости течения жидкости в канале перед фильтрующим элементом, способное обеспечить отрьш частиц твердой фазы от поверхности фильтрукицего элемента, прижимаемых к последней напором жидкости, приводит к слишком быстрому прохождению жидкости зоны фильтрации, увеличению габаритов устройства и энергоемкости процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для сгущения пульпы, которая включает ряд полых секций или фильтров, послeдoвaтeJ ьнo подключенных к пульповоду, перфорированные каркасы с фильтровальным материалом, установленные внутри каждой секции и разделяющие . ее полость на проточный (змеевидный) канал и камеру осветленной воды. Камеры осветленной воды параллельно подключены к отводящему трубопроводу. Преимуществом описанного устройства является то, что его многосекционная конструкция обеспечивает при сравнительно высокой скорости пульпы достаточно большое время контакта .с. «i фильтровальным материалом и высокую степень отделения жидкой фазы Сз J.

Недостатком известного устройства является то, что на поверхности перфорированного корпуса постепенно осаждаются и образуют слой частицы пульпы. Этот слой существенно снижает скорость разделения фаз и производительность устройства в целом. Для хотя бы частичного срыва налипших частиц в проточном канале внутрипроточной части (для пульпы) устанавливаются обтекаемые тела, турбулизирующие поток. Однако такие элементы вследствие интенсивного абразивного износа сравнительно быстро истираются. Эффективность турбулизации резко падает, а отложения пульпы на каркасе растут и снижают скорость ф1р1ьтрации. Устройство необходимо отключать и производить профилактический ремоит, хотя все остальные детали могут хорошо работать в 5-10 раз дольше. Кроме того, установка допол- j нательных турбулизаторов значительно усложняет конструкцию устройства и технологию его изготовления.

Целью изобретения является увеличения межремонтного срока службы. ю

Поставленная цель достигается тем, что установка для сгущения суспензий, содержащая трубопровод для подачи исходной суспензии, последовательно подключенные к нему фильтры,t5 выполненные в виде вертикальных цилиндрических корпусов, внутри которых концентрично установлены перфорированные каркасы обтянутые фильтровальной тканью, трубопровод для отво 20 да сгущеной суспензии, подключенный к последнему фильтру по его оси, и коллектор для отвода осветленной жидкости из фильтров, последние снабжены обтекаемыми дорнами, установленными 25 концентрично внутри каркасов, и перфррация каркасов имеет вид прямоугольников, большая сторона которых перпендикулярна оси фильтра.

Кроме того, дорны выполнены одина- овой высоты и с диаметром, увеличи ающимся в каждом последовательно подлюченном фильтре.

При такой конструкции и параметрах ерфорированного каркаса исчезает не 35 бходимость в выполнении жестких турулизаторов Их функцию выполняет алики, образующиеся из пульпы на щеевидныХ отверстиях. Эти валики хорошо турбулизуют пограничный слой потока i ульпы и в то же время не изнашиваютя Или, что более правильно, самовосстанавливаются за счет транспОртируе-л мого материала. Эффект образования турбулизирующих валиков наблюдается 45 особо интенсивно при наличии дорна в Кольцевом канале. Указанный фактор пЬзволяет упростить конструкцию перфорированного каркаса и в несколько раз увеличить межремонтный срок его 50 службы. Самовосстановление, как процесс, обеспечивающий возвращение геометрических размеров валика к первоначальному, происходит при разрушении валика крупным включением в пуль- .55 пе (например частицей щебня, металла, дерева и т.д.). В этом случае в районе разрушенного валика степень турбулизации потока снижается, прижимающи силы на частрицы в пограничном слое валика превьшают отрываюпще, в резултате чего его размеры возрастают до величины, обеспечивающей при сопутствукнцем увеличении степени турбулизации потока пульпы наступление динамического равновесия частиц на поверхносГи валика, имевшее место до его разрушения (или деформации).

Выполнение фильтров и каркасов в них идeнтичны IИ с дорнами различного диаметра обеспечивает постоянртво скорости потока и взаимозаменяемость элементов.

На фиг.1 представлена установка, общий вид, на фиг.2 - участок перфорированного каркаса, на фиг.З - то же, при работе установки.

Установка для сгущения суспензий содержит фильтры 1-4. К фильтру 1 подключен пульпопровод 5. Фильтры 1-4 последовательно подключены один к другому патрубками 6-8. Внутри каждого фильтра установлены перфорированные каркасы 9 с фильтровальным

материалом 10, разделяющие полость соответствующего фильтра на проточ ный канал 11 и камеру 12 для осветI ленной воды. Установка содержит такiже отводящий коллектор или трубопрсвод 13, к которому параллельно подключены патрубками 14-17 камеры 12 всех фильтров.

Отверстия 18 каждого перфорированного каркаса 9 выполнены щелевидными и ориентированы длинными кромками перпендикулярно или под острым углом к вертикальной оси проточного канала 11, Отношение суммарной площади перфорированного каркаса 9 составляет от 0,3 до 0,7. Расчеты и проработка показывают, что при большем соотношении против щелевидных отвергстий, с уменьшением шероховатости поверхности-, а при меньшем снижается эффективность турбулизации и уменьшается эффективная площадь фильтрации.

Внутри проточных каналов 11 установлены обтекаемые дорны 19-22, поверхность каждого из которых эквидистантна внутренней поверхности соответствующего перфорированного каркаса. Для обеспечения взаимозаменяемости фильтров они имеют одинаковые размеры, а дорны выполнены разного диаметра. При этом дорн 19 имеет

наименьягай диаметр и, следовательно, площадь проходного сечения канала It в этом фильтре максимальна. Диаметр обтекаемого дорна 20 фильтра 2 превышает диаметр дорна V9 и т.д. Таким 5 образом, максимальный диаметр имеет дорн 22, следовательно зазор между ним и перфорированным каркасом минимален. Это позволяет соблюдать требуемую гидродинамику движения пульпы 10 при уменьшении ее объема по мере обезвоживания.

. Работает установка следующим образом.,

По пульпопроводу 5 подлежащая 15 сгущению суспензия (пульпа) Поступает в проточный канал 11 фильтра 1. При прохождении пульпы по проточному каналу 11 жидкая фаза начинает поступать через фильтровальный материал 20

10в камеру осветленной щоды 12.в связи с наличием, перепада давления между жидкостью в проточном канале

11и в камере осветленной воды 12.

. Перед фильтрую11(им материалом начиНа- 25 ют откладываться твердые частицы из пульры, которые повышают степень очистки осветленной воды, но увеличивают сопротивление фильтрующе1:о перехода и уменьшают производительность, зо Твердые частицы непрерывно накапливаются около фильтрухнцего материала, . так как этот материал занимает только часть поверхности каркаса, последняя со стороны проточной части приобрету--, ет волнообразный вид, вызванный тем, что твердые частицы накапливаются в виже валиков только против окон с фильтрующим материалом, а на водоне-i проницаемых участках твердые частицы не задерживаются. С течение времени высота валиков твердых частиц увеличивается, что приводит к росту турбулентности потока и, следовательно. к увеличению отрывакицих сил, действующих на периферийные частици.Л « кой-то момент отрывающие к прижинаюоие силы уравниваются и с этого момета валики остаются практически посто янными по размерам, в этом режиме периферийные частищд, находящиеся в неустойчивом равновесии, будут непрерывно отрываться и уходить в поток, а на их место будут подходить другие частицы из пульпы. Осветленная за. счет напорной фильтрации через слой твердых отложений в валике жидкая фаза поступает в камеру 12.

Остальные фильтры работают аналогичНьм образом. Осветленная вода из камер 12 всех фильтров поступает в отводящий трубопровод 13. Сгущенна пульпа выводится из фильтра 4. ОбтеKaetOJe дорны 19-22 формируют кольцевой поток пульпы в каждой секции с тем, чтобы обеспечить условия турбулизации lio всей толщине потока.

Преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключается в том, что использование для турбулизации потока otnoжений сгущенной пульпы позволяет обойтись без ранее изготавливавшихся жестких устройств для турбулизации. Помимо существенного упрощения конСТРУКШ1И и технологии изготовления перфорированно|Го каркаса это обеспечивает ряд других преимуществ. В частности, межремонтный срок службы устройства может быть увеличен в 3-5 раз, так как валики из пульпы по мере разрушения самовосстанавливаются. Жесткие завихрители в прежних конструкциях не имеют такой способности и Изнашиваются намного раньше остальных деталей. Устранение износа турбулизирующих элементов позволяет сохранять высокую производительность устройства на протяжении всего межремонтного периода, в то время как в известных конструкциях она падает по мере разрушения выступов. Фиг. 1

Фи1.3

1. УСТАНОВКА ДНЯ СГУЩЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ, содержащая трубопровод для подачи исходной суспензии, последовательно подключенные к нему фильтры, выполненные в виде вертикальных цилиндрических корпусов, внутри которых концентрично установлены перфорированные каркасы, обтянутые фильтровальной тканью трубопровод для от:вода сгущенной суспензии, подключенный к последнему фильтру по его оси, и коллектор для отвода осветленной жидкости из фильтров, отличающаяся тем, что, с целью увеличения межремонтного срока службы, фильтры снабжены обтекаемыми дорнами, установлен1Ш1ми .концентрично внутри каркасов, и перфорация каркасов имеет вид прямоугольников, большая сторона которых перпендикулярна или располо-жена под острым углом к оси фильтра. .2. Установка по п. 1, отли чающаяся тем, что.дорны выполнены одинаковой высоты и с диаметром, увеличивающимся в каждом последовательно подключенном фильтре.