Аппарат для термического умягчения вод Советский патент 1981 года по МПК C02F1/02 C02F5/02 C02F9/10 C02F1/02 C02F101/10 C02F103/02 C02F103/08 

Изобретение относится к области термического умягчения сточных и других минерализованных вод, содержащих значительное количество ионов кальция и с ульфат-ионов, и может быть использовано для умягчения известкованных морских вод и нейтрализованных кислых сточных вод промышленных предприятий. Известен аппарат для термического умягчения вод, включающий вертикальный цилиндрический корпус со сферическим днищем я крышкой, сопло для ввода воды, закрепленное в крьппке по оси корпуса, патрубки для ввода пара и вывода воды и осадка, усеченный конус в нижней части корпуса и цилиндрическую обечайку с коническим верхним торцом,.соединенным с патрубком вывода воды, и коническим нижним торцом в виде усеченного конуса, на меньшем основании которого закреплен усеченный отражательный конус, внутри которого по оси корпуса установлен конический клапан с возможностью пере-, мещения в вертикальном направлении, а также подьемные эрлифтные трубы, соединенные с патрубками для ввода пара tI3 В аппарате такой конструкции отделение образовавшихся при нагреве кристаллов полугидрата от происходит путем отстаивания суспензии, а в цилиндрической обечайке вследствие гидравлической сепарации накапливаются самые мелкие кристаллы что ограничивает производительность аппарата. Для предотвращения схватывания осадка полугидрата необходимы частые продувки аппарата, приводящие к потере умягченной воды и тепла. Кроме того, при неизменном положении конического клапана и уменьшении расхода воды возможен вынос контактного слоя ангидрита из цилиндрической обечайки, нарушающий работу аппарата. Цель изобретения - повышение эффективности работы.

Постайленная цель достигается тем, что аппарат снабжен дополнительной трубой для перемещения осадка, установленной в верхней части корпуса, усеченный конус, расположенный в верхней части корпуса, сопряжен с корпусом, а сопло для ввода воды расположено тангенциально на днище, при этом клапан выполнен шаровым. Дополнительно аппарат снабжен наклонной перегородкой и теплообменным устройством, установленньм в нижнейчасти корпуса.

На чертеже изображен аппарат, продольный разрез,

Аппарат для термического умягчения вод состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 со сферическими днищем 2 и крышкой 3, сопла 4 дл ввода воды, закрепленного тангенциаль но на днище корпуса, патрубка 5 для подвода пара, парораспределительного устройства 6, коллектора 7 для t6opa воды и патрубков 8 и 9 для ее вьшода, устройства 10 для сбора шлама и патрубков 11 и 12 для его вьшода.

По оси аппарата установлен усеченный конус 13, которьш в нижней части снабжен наклонной перегородкой 14, соединенной с корпусой аппарата. Около стенок корпуса размещены трубы 15 и 16 для перемещения осадка, которые проходят через конусы 13 и 17. Внутри усеченного конуса 13 по оси установлен шаровой клапан 18 на гибко тяге 19 с возможностью перемещения в вертикальном направлении с помощью устройства 20, В зоне уплотнения осадка полугидрата, образованной корпусом 1, крьшкой 3 и конусом 17, установлен теплообменный аппарат 2 и устройстве 10 для сбора ишама. Патрубки 22 и 23 служат для подвода и отвода озслаждающей воды.

Аппарат работает следуюпщм образом Исходная вода через сопло 4 попадает тангенциально в нижнюю часть усеченного конуса 17 и нагревается за счет смещения с паром, подаваемым через патрубок 5 и парораспределительное устройство Ь. В результате повьппения температуры воды растворимость сульфата кальция yMeHbraaetcH и начинается выделение его из воды в форме полугидрата как путем образования новых кристаллов, так и путем роста образовавшихся ранее и находяощхся в конусе 17 во взвешенном состоянии. При про:(1жденип через взвешенный

слой осадка содержание сульфата кальция в воде понижается до растворимости полугидрата.

Частично умягченная вода отделяется от осадка и поступает в усеченный конус 13, где проходит через взвешенный слой ангидрита.

Так как содержание сульфата кальция в этой воде выше растворимости ангидрита, в конусе 13 происходит кристаллизация ангидрита на поверхности контактной массы и дальнейшее снижение концентрации сульфата кальция в воде.

После завершения процесса кристаллизации вода отделяется от осадка и отводится по патрубку 8, Избыток осадка из усеченного конуса 17 по трубам 15 поступает в зону шламоуплотнения, образованную корпусом 1. конусом 17 и днищем 2, и охлаждается за счет контакта с поверхностью теплообменника 21 до 100-106 °С.При этой температуре полугидрат сульфата кальция может находиться длительное время не схватьшаясь. По мере накопления и уплотнения шлама часть его через устройство 10 для равномерного сбора шлама и патрубок 11 периодически выводится из аппарата. Более низкая температура продуваемой воды и более высокое содержание в ней шлама уменьшает потерю умягченной воды и тепла. Избыток осадка из усеченного конуса .13 вместе с частью умягченной воды по трубам 16 поступает в зону, образованную корпусом I, конусом 3 и наклонной перегородкой 14. Здесь вода отделяется от осадка, собирается коллектором 7, выводится через патрубок 9.и смешивается с основной частью умягченной воды. Осадок после уплотнения выводится из аппарата через патрубок I2.

Отделение осадка в режиме осветления, а не отстоя, постоянное отведение наиболее мелких кристаллов из верхней части контактных слоев и осветление части воды в зоне под конусом 13 увеличивает производительность аппарата в 1,8-2 раза.

Шаровой клапан 18 поднимается под действием потока воды и его положение зависит от расхода воды. В случае прекращения расхода воды шаровой клапан под действием собственного веса опускается, перекрьшает отверстие и предотвращает самопроизвольный перепуск контактного слоя ангидрита из конуса 13 в конус 17. При необходимости выпуска осадка из ко нуса 13 шаровой клапан 18 поднимается за счет вращения устройства 20, с которым он соединен гибкой тягой 19.

Технико экономический эффект данной конструкции аппарата заключается в следующем.

Увеличивается в 1,8-2 раза производительность аппарата за счет увеличения на 25-30% площади сечения аппарата в зоне, где происходит вторая стадия кристаллизации, увеличения на 15-25% допустимой подъемной скорости за счет постоянного удаления мелких кристаллов из верхней части взвешенного слоя агнидрита, ограничивающих эту скорость, и отвода 40-45% згмягченной воды вместе с этими м&пккмн кристаллами и .осветление ее в зоне шламоуплотнения.

Установка шарового клапана на гибкой тяге вместо конического упрощает процесс регулирования проходного сечения и исключает самопроизвольное удаление присадки ангидрита из зоны кристаллизации.

1 результате при использовании апиаратов предлагаемой конструкции на установке со средней производительностью 100 т/ч, годовой экономический эффект составит от 41,8 до 61,7 тыс. руб.

Формула изобретения

I. Аппарат для терми- еского умягчения вод, включающий вертикальный цилиндрический корпус со сферическим днищем и крышкой, сопло для ввода воды, патрубки ввода пара и вывода воды и осадка, усеченные конуса, расположенные в нижней и верхней частях корпуса, регулирующий клапан, установленный по оси корпуса с возможностью пере.1ещения в вертикальном направлении, трубу для перемещения осадка, отличающийся

тем, что, с целью повьшения эффективности работы аппара-ч, он снабжен дополнительной трубой для перемещения осадка, установленной в верхней части корпуса, усеченный конус, расположенный в верхней части корпуса, сопряжен с корпусом, а сопло для ввода воды расположено тангенциально на днище, при этом клапан выполнен шаровым.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен наклонной перегородкой.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен

теплообменным устройством, установленным в нижней части корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР 632655, кл. С 02 В 3/04, 1977 (прототип).