Установка для получения микросферы из водно-зольного потока тепловых электростанций

(51) 03 5/64 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ наполнителей для сухих строительных смесей и материалов, при производстве пластмасс, в фармацевтике и других отраслях, содержащая приемный резервуар водно-зольного потока,присоединенный непосредственно к трубопроводам золосброса,перерабатывающие резервуары,которые соединены с емкостями для обезвоживания, содержащими в верхней части наклонную сетку, к которой примыкают песковые насосы, соединенные с общим отстойником микросфер, который связан с аэрофонтанной сушилкой, сушилкой до необходимой влажности и устройством затаривания высушенной микросферы,при этом отработанный водно-зольный поток возвращается в золопровод.(73) Акционерное общество ЭКО ЭКСПОРТ(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕРЫ ИЗ ВОДНО-ЗОЛЬНОГО ПОТОКА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ(57) Установка для получения микросферы из водно-зольного потока тепловых электростанций,используемая в сооружениях для переработки золы от сжигания угля с целью непрерывного круглогодичного производства алюмосиликатных микросфер, которые используются в качестве Полезная модель относится к сооружениям по переработке золы от сжигания угля с целью получения алюмосиликатных микросфер, которые используются в качестве наполнителей для сухих строительных смесей и материалов,при производстве пластмасс, в фармацевтике, для производства тампонажных растворов при обустройстве нефте и газодобывающих скважин и др. При сжигании углей в топках котлов ТЭС из минеральных примесей образуются алюмосиликатные полые микросферы - легкий сыпучий мелкодисперсный порошок, состоящий из отдельных сферических полых прочных частиц. Содержание полых микросфер в золе уноса на различных тепловых электростанциях (ГЭС) изменяется от десятых долей процента до нескольких процентов. Размер микросфер изменяется от 5 до 500 мкм. Преобладающее количество микросфер имеет диаметр 50-150 мкм. Несмотря на то, что микросферы являются незаменимым компонентом в строительных материалах и многих других ценных материалах, в настоящее время зольные микросферы вместе с золой уноса выводят на золоотвалы, где они скапливаются в больших количествах и создают дополнительную экологическую напряженность в районах электростанций. Одной из причин того, что микросферы на сегодняшний день не извлекаются в полном объеме из водно-зольного потока, является отсутствие надежного и эффективного способа выделения микросфер как товарного продукта из золы-уноса ГЭС. Известен способ получения алюмосиликатных микросфер из золошлаковых отходов теплоэлектростанций и печь для сушки алюмосиликатных микросфер(Патент РФ 2263634 от 11.10. 2004 года, аналог), по которому отделяют алюмосиликатные микросферы от золошлаковых отходов путем погружения названных отходов в жидкость, собирают алюмосиликатные микросферы с поверхности жидкости и сушат в две стадии, причем на первой стадии сушки выдерживают алюмосиликатные микросферы при температуре не ниже 2 С до достижения ими остаточной относительной влажности не более 30, а на второй стадии сушки нагревают алюмосиликатные микросферы до температуры 100-300 С в печи барабанного типа путем прямого контакта осушаемых алюмосиликатных микросфер с нагретыми от внешнего источника стенками барабана названной печи до достижения ими относительной влажности не более 3. Первая стадия сушки происходит естественным способом в гуртах, т.е снятую с поверхности водно-зольного потока микросферу складируют в удобном для этой цели месте в помещении склада. Относительная влажность микросферы при ее складировании превышает 50. Далее, при лежке при колебаниях температуры от 2 до 30 С, избыточная влага из микросферы испаряется, стекает с ее частиц, и по истечении 148 дней ее относительная влажность опускается ниже 30. После этого алюмосиликатную микросферу 2 отправляют на дальнейшую обработку. При этом ее очищают от различных нежелательных включений(частиц шлака, камней и др.) путем протирки,которую осуществляют, пропуская влажную микросферу через сито с размером ячеи 10-20 мм. После этого микросфера поступает на вибролоток сушильной печи и далее - в сушильную камеру. При этом стенки сушильной печи нагревают до температуры 280 С во входной зоне, 230 С в средней зоне и 190 С в выходной зоне. На выходе из сушильной камеры со шнека сходит алюмосиликатная микросфера,имеющая остаточную относительную влажность менее 3. Далее микросфера, выходящая из печи, охлаждается до 50 С, разделяется на фракции по размеру частиц путем просеивания через сито и пакетируется. Недостатками данного способа является, вопервых, длительный срок естественного испарения влаги с невозможностью осуществления непрерывного технологического процесса, а вовторых, при указанных температурах в сушильной печи фактически невозможно получить влажность микросферы меньше 3. В то же время, основным требованием потребителей микросферы является ее влажность не более 0,5. Известен способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций,включающий гидросепарацию водной суспензии при скорости нисходящего потока 5 - 7 м/ч, съем всплывших микросфер и их обезвоживание причем содержание твердой фазы в суспензии 8-25 мас.(Патент РФ 2013410 кл. С 04 В 18/10, В 03 В 5/64 от 30.05.1994 г прототип). В этом способе получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций,включающем гидросепарацию, съем всплывших микросфер и их обезвоживание, гидросепарацию суспензии осуществляют в нисходящем потоке при скорости его 5-7 м/ч, причем эта скорость достигается за счет применения системы резервуаров, соединенных между собою и позволяющих свободно перетекать суспензии из одного резервуара в другой. Исследованиями установлено, что при скорости нисходящего потока суспензии 5-7 м/ч гидросепарация в нем происходит наиболее эффективно наблюдается максимальный выход микросфер без применения флокулянта микросферы, скорость всплытия которых больше скорости нисходящего потока, концентрируются в верхнем слое суспензии, извлечение их составляет более 80. К примесям,загрязняющим микросферы, относятся частицы несгоревшего угля,частицы золы и микросферы плотностью более 1000 кг/м 3, от их содержания зависит качество материалов, в которых используются микросферы. Из практики известно, что допустимое содержание примесей, загрязняющих микросферы, не должно превышать 2. Наилучшие результаты при гидросепарации в нисходящем потоке суспензии достигаются при содержании твердого 8-25, так как происходит максимальное выделение примесей. Экспериментальным путем установлены и зависимости показателей извлечения микросфер, 1125 удельной производительности по жидкому аппарата для гидросепарации и относительной производительности его по выделению микросфер от скорости нисходящего потока суспензии. Оптимальные значения этих показателей получены при скорости нисходящего потока суспензии 5-7 м/ч- извлечение микросфер составляет более 80,относительная производительность аппарата для гидросепарации по выделению микросфер близка к единице, удельная производительность его по жидкому составляет ж 5-7 м 3/ч м 2. Удельная производительность аппарата по твердому может колебаться в широких пределах в зависимости от заданного содержания твердого в суспензии (С), при этом наибольшая удельная производительность его достигается при С 25, а минимально допустимая при С 8, которые соответственно составляют Недостатком данного способа является ограниченность его применения содержанием твердой фазы в суспензии в пределах 8-25 мас. ,(максимальная производительность при содержании золы 25 мас. ) в то время, как фактическое содержание золы (твердая фаза) в золосбросах различных ТЭС может находиться в гораздо меньших пределах. Кроме того, угольный недожог,разбитые микросферы и другие примеси не удаляются из продукта данным способом, а емкости для гидросепарации рекомендовано устанавливать на технологической площадке на территории ТЭС,что является недопустимым. К недостатку данного способа относится отсутствие описания надежного процесса обезвоживания и сушки микросферы для получения требуемой влажности. Известен способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы ТЭС гидросепарацией летучей золы ТЭС при избыточном давлении не менее 1,5 Атм, обезвоживание посредством сушки и выделения фракции микросфер 0,3 мм (Патент РФ 2017696. кл. С 04 В 18/10, В 03 В 5/64 от 15.08. 1994,). Недостатком данного способа является ограниченность выделения и применения фракции микросферы 0,3 мм,используемой для теплоизоляции тепловых агрегатов в металлургии,стройиндустрии, химической промышленности. Кроме того, не указан способ гидросепарации и подачи водно-зольного потока на гидросепарацию. Известен способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы тепловых электростанций включающий в себя гидросепарацию, съем всплывших микросфер, их обезвоживание, сушку. При этом съем всплывших микросфер производят мобильной установкой - эжекторным насосом с фильтрующей насадкой, при скорости всасывания водной суспензии 20-250 м 3/час с поверхности понтонного поддона площадью 5-100 м 2, прижатого к нижнему слою микросфер, а разделение полых микросфер по фракциям в многоступенчатом вращающемся барабанном классификаторе с самоочищающимися поверхностями сеток для рассева микросфер (Патент РФ 2257667, кл. С 04 В 18/10, 03 7/00 от 27.02. 2005 г.) Известен способ сбора мнкросфер из золы-уноса,согласно которому микросферы с водной поверхности золоотвала собирают с помощью плавающих бонов, центробежной мотопомпы с дальнейшей фильтрацией суспензии (Пат РФ 2407593, кл.В 03 В 7/00, Е 02 В 15/04, оп.20.06.2010 г.). Способ, также, как и описанный выше, не позволяет эффективно получить качественные микросферы. Авторы патентов США 4121945 и 4652433 предлагают выделять микросферы из водной суспензии летучей золы ТЭС добавлением в нее различных реактивов,перемешиванием в последовательно установленных смесителях с добавлением в последней стадии смешивания пенообразователя. На заключительной стадии выделения микросфер применяют флотацию для максимального удаления несгоревшего углерода,отстаивание и сгущение оставшейся части зольных уносов с концентрацией микросфер в сливе, съем и обезвоживание микросфер. Недостатками данных способов являются большие затраты и сложность получения микросфер, т.к. технология получения микросфер включает большое количество операций смешения,флотацию и удаление несгоревшего углерода с применением пенообразователя. Необходимость использования флоакулянтов для увеличения скорости всплытия микросфер приводит к удорожанию процесса. Известны способы выделения микросфер из водной суспензии зольных отходов ТЭС, в которых практически отсутствуют химические реактивы, а используются специальные конструкции классификаторов для выделения микросфер(Патенты РФ 2047379,2080934). По предложению авторов данных патентов разделение материалов по плотности можно проводить в специальной емкости, снабженной механическими приспособлениями для сбора микросфер, их отвода по трубопроводу с помощью системы коромыслов,противовесов и запорной арматуры. Предложенные приспособления по мнению авторов могут работать в непрерывном автоматическом режиме на ТЭС. Основным недостатком данных изобретений является неэффективность и низкая производительность по количеству получаемой микросферы. Известно устройство, при помощи которого сбор микросфер производится с помощью скрепленных друг с другом бонов, в нижней части снабженных приспособлением для удержания утяжелителя,центробежной помпы и тягового механизма. Это позволяет увеличить площадь сбора микросфер и уменьшить трудоемкость. На дамбе под МКР устанавливается специальный водоотводящий желоб, суспензия с которого поступает в дополнительный МКР, что позволяет более эффективно вести сбор микросфер в щадящем экологию режиме (Патент РФ 2407857). Известны способ и устройство сбора микросфер из золы уноса включает операции гидросепарации водной суспензии, извлечение микросфер и их обезвоживание. Причем сначала производят 3 рыхление отложений золоотвала. Сбор всплывших микросфер производят с помощью плавающих бонов и тяговой лебедки. Для сбора микросфер с поверхности золоотвала используют центробежную мотопомпу. При этом на дамбе под фильтрующим контейнером устанавливают водоотводящий желоб,суспензия с которого поступает в дополнительный фильтрующий контейнер. После чего производят окончательный водоотжим и дополнительное бонирование зоны сброса водной суспензии. Способ осуществляется с помощью устройства,включающего землесосный снаряд, скрепленные между собой полипропиленовые боны длиной около 30 м и шириной около 0,5 м, снабженные в нижней части приспособлением для удержания утяжелителя, тяговую лебедку и центробежную мотопомпу. На дамбе под фильтрующим контейнером установлен водоотводящий желоб, с возможностью поступления суспензии в дополнительный фильтрующий контейнер. Известен гидросепаратор для разделения материалов по удельному весу, в том числе для выделения микросфер из золошлаковых отходов ТЭС (Патент РФ 2033269 от 20.04.1995 г.),состоящий из чана с расположенным в его периферии сливным порогом, внутри которого установлено улавливающее кольцо и питающая труба по центру чана. Гидросепаратор снабжен конической обечайкой, расширяющейся книзу и прикрепленной к нижней части улавливающего кольца. Обечайка обеспечивает возможность сбора наиболее легких фракций микросфер. Недостатком данной конструкции является малый объем перерабатываемого водно-зольного потока в единицу времени, а также отсутствие приспособления или способа для принудительного отделения микросферы от частичек прилипшей золы,что значительно уменьшает объем извлеченной микросферы, которая уносится вместе с золой. Кроме того, данный гидросепаратор эффективно может работать только при высокой концентрации микросферы в водно-зольном потоке. Известно также устройство для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы (Патент РФ 2047379 от 10.11.1995 г.) состоящее из корпуса с патрубками подвода и отвода пульпы и приспособления для сбора микросферы,выполненного в виде коромысла с приемной емкостью на одном плече и противовесом на другом. Плечи коромысла связаны с клапанами,один из которых расположен в трубопроводе для отвода микросферы, а другой запирает патрубок для отвода пульпы. При разбалансировке коромысла,вызванного накоплением микросфер,осуществляется перемещение клапанов. Недостатком данной конструкции является сложность регулировки клапанов и их выход из строя в результате остаточной микросферы,удаление которой из клапана в процессе работы проблематично, а также способ и место установки самого устройства, которое должно устанавливаться непосредственно в зольной канавке котла ТЭС. Это может создать препятствие в виде нарушения 4 технологического режима работы ТЭС. К недостатку также относится отсутствие приспособления или способа для принудительного отделения микросферы от частичек прилипшей золы,что значительно уменьшает объем извлеченной микросферы, которая уносится вместе с золой. Кроме того, данное устройство эффективно может работать только при высокой концентрации микросферы в пульпе. Проведенный анализ показал, что в настоящее время на практике освоен только один способ получения алюмосиликатных микросфер из золы от сжигания углей на ТЭС при гидроудалении золы это сбор с водной поверхности золоотвала (Патент РФ 20213410 кл. С 04 В 18/10, В 03 В 5/64 от 30.05. 1994 г., прототип). При достаточной глубине озера происходит - естественная флотация микросферы,т.к. ее объемный вес значительно меньше, чем у воды. Однако таким образом удается собрать лишь незначительную часть образовавшихся при сгорании угля микросфер. Во-первых, таким способом можно собрать микросферы только в теплое время года - от 5 до 6 месяцев. Во - вторых, в естественном состоянии всплывают не все микросферы, от 0,5 до 1 от количества сжигаемого угля. Кроме того, такие микросферы имеет примеси аналогичных легких частиц, а также несгоревших частиц угля. Технический результат,достигаемый предлагаемой полезной моделью, состоит в максимальном извлечении микросферы из воднозольного потока ТЭС. Решаемая техническая задача состоит в том,чтобы создать эффективную установку для выделения и сушки микросфер из зольных уносов ТЭС с использованием доступных средств,получить товарные фракции данного продукта с заданными характеристиками. Целью предлагаемого изобретения является эффективность,техническая надежность и интенсификация извлечения микросфер за счет создания стационарной установки,которая располагается не на технологической территории ТЭС, работает круглосуточно в течение года,забирая водно-зольный поток золосброса ТЭС,перерабатывая его и возвращая на золоприемник. Технический результат и поставленная цель достигаются ниже описываемой конструкцией установки для получения полых алюмосиликатных микросфер из водно-зольного потока тепловых электростанций,включающей в себя гидросепарацию, съем всплывших микросфер, их обезвоживание, сушку и затаривание. Сущность полезной модели (схема 1) установка модульного типа для получения микросферы из водно-зольного потока ТЭС содержит общий приемный резервуар 1 принимающий воднозольный поток по патрубку 5 из золопровода 6 ТЭС,а каждый модуль состоит из трех каскадно расположенных цилиндрических резервуаров 2, 3 и 4, имеющих патрубки 7 ввода и вывода воднозольного потока и вывода микросферы 10, общий отстойник водно-зольной смеси 8 с трубопроводом 9 возврата водно-зольного потока в золопровод 6,кроме того, общий отстойник микросферы 11,аэрофонтанную сушилку предварительного обезвоживания микросферы 12, печь окончательной сушки микросферы 13 и цех затаривания 14. Это признаки ранее известных устройств. Отличительными признаками является устройство для одновременного съема микросферы и ее обезвоживания (схема 2). Устройство состоит из емкости 2 с присоединенным Песковым насосом 3 и шламовым насосом 5, при этом емкость имеет патрубок 1 для ввода смеси микросферы с воднозольным потоком и наклонную сетку 6 с ячейками не менее 10 мкм, установленную под углом не менее 30. Установка работает следующим образом(схема 1) водно-зольный поток из золопровода 6 ТЭС по патрубку 5 подается в приемный резервуар 1, откуда насосом по патрубкам 7 подается в каскадом установленные резервуары 2,3 и 4. В этих резервуарах происходит всплытие и съем микросферы, которая по патрубкам 10 подается в отстойник 11. Освобожденная от микросферы водно-зольная смесь подается в отстойник 8 и далее по трубопроводу 9 возвращается в золопровод 6. Таким образом, замыкается цикл подачи воднозольной смеси от ТЭС в золоприемник, а на установке остается извлеченная микросфера. Из отстойника водно-зольной смеси всплывшая микросфера также подается в отстойник 11, а из него осевшая водно-зольная смесь подается в отстойник 8. Из отстойника 11 влажная микросфера подается в аэрофонтанную сушилку микросферы 12,а затем в печь окончательной сушки 13 и далее в цех затаривания 14. Каждый из резервуаров 2, 3, 4 и 8 соединен с емкостями (схема 2) 2, в которые по патрубку 1 стекает выделенная смесь микросферы 4 с воднозолытой смесью, которая фильтруется на сетке 6. расположенной под углом не менее 30. Таким образом, происходит обезвоживание микросферы,которая откачивается Песковым насосом 3, а отстоявшаяся водно-зольная смесь откачивается шламовым насосом 5 в общий поток. Предлагаемая установка может присоединяться к трубам золосброса ТЭС в любом месте, работает непрерывно в течение года, из водно-зольного потока извлекается практически вся микросфера и за счет этого количество собираемой микросферы увеличивается минимум в 2,5 раза по сравнению с существующими и предлагаемыми способами,реализованными на ранее предлагаемых устройствах,а после обезвоживания в аэрофонтанной сушилке и сушки в печах влажность микросферы может быть достигнута любого результата, в частности не более 0,5. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Установка для получения микросферы из водно-зольного потока тепловых электростанций гидросепарацие й, включающая резервуары для переработки водно-зольного потока, устройства для съема микросфер, их обезвоживания, сушки и затаривания, отличающаяся тем, что резервуары для переработки водно-зольного потока соединены с емкостями для обезвоживания, содержащими в верхней части наклонную сетку, к которой примыкают песковые насосы, соединенные с общим отстойником микросфер, который связан с аэрофонтанной сушилкой. 2. Установка для получения микросфер по п.1,отличающаяся тем,что емкость с присоединенными песковыми насосами и шламовым насосом 5 (схема 2) имеет патрубок 1(схема 2), служащий для ввода смеси микросферы с водно-зольным потоком. 3. Установка для получения микросфер по п.1,отличающаяся тем,что выполнена с возможностью присоединения к трубам золосброса ТЭС в любом месте посредством патрубка 1 (схема 2), и с возможностью непрерывной работы в течение года во всех климатических сезонах. 4. Установка для получения микросфер по п.1,отличающаяся тем, что является устройством для одновременного съема микросферы и ее обезвоживания. 5. Установка для получения микросфер по п.1,отличающаяся тем, что наклонная сетка снабжена ячейками не менее 10 мкм. 6. Установка для получения микросфер по п.1,отличающаяся тем, что наклонная сетка с ячейками установлена под углом не менее 30.