Установка для сгущения суспензий

 

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.

СОНИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3459 В 01 0 27 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3485343/23-26 (22) 23.08.82 (46) 07.04.84. Бюл. У 13 (72) Л.И.Гребан (71} Государственный проектный институт "Укрводоканалпроект" (53) 66.067.23(088.8) (56) 1. Патент ФРГ В f082575, кл. 12 d 24/01, 1970.

Z. Патент ФРГ Ф 2800425, кл. В 01 D 29/20, 1978.

3. Патент ФРГ У 1134968, кл. 12 d 24/01, 1965. (54) (57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ СГУЩЕНИЯ

СУСПЕНЗИЙ, содержащая трубопровод для подачи исходной суспензии, последовательно подключенные к нему фильт" ры, выполненные в виде вертикальных цилиндрических корпусов, внутри кото"

„,SU. 1084044 А рых концентрично установлены перфорированные каркасы, обтянутые фильтровальной тканью трубопровод для отвода сгущенной суспензии, подключенный к последнему фильтру по его оси, и коллектор для отвода осветленной жидкости из фильтров, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения межремонтного срока службы, фильтры снабжены обтекаемыми дорнами, установленными .концентрично внутри каркасов, и перфорация каркасов имеет вид прямоугольников, большая сторона которых перпендикулярна или располо-. жена под острым углом к оси фильтра.

О .2. Установка по п. 1, о т л и — Е ч а ю щ а я с я тем, что дорны выполнены одинаковой высоты и с диамет- 1/У ром, увеличивающимся в каждом последовательно подключенном фильтре.

Ф с

1084044

Ф

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 хвосто хранилища. . -.Ф

Известен сгуститель для сгущения суспензий, состоящий из трубчатого корпуса, внутри которого установлены дугообразно изогнутые фильтрующие поверхности, образующие вместе с основным корпусом несколько изолированных один от другого отсеков, в которые через фильтрующую 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. Фильтрующая поверхность периодически очищается от налипших частиц твердой фазы обратной промывкой, для чего полости отсеков поочередно подключаются к коллек- 5 тору, откуда под давлением поступает промывочная жидкость 1.1 1.

Недостатком устройства является то, что для суспензий, в которых твердая фаза представлена мелкими тверды-ЗО 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 частыми с большим расходом промывочной жидкости. 40

Известно также фильтрующее устройство, представляющее собой кожух, .внутри которого расположены трубчатые фильтрующие элементы, расположенные каждый в охватывающей его водоне 45 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 становит.ся более концентрированной и в этом

2 виде выводится из кожуха по отдельному каналу 2 g.

Недостатком устройства является то, что перед фильтрующей поверхностью накапливаются частицы твердой фазы, прижимающиеся к ней, и так как этот процесс непрерывен;, фнльтрующая 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 отрыв частиц твердой фазы от поверхности фильтрующего 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, последовательно 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..:, фильтровальным материалом и высокую степень отделения жидкой фазы (3 ).

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 внутрипро,— точной части (для пульпы) устанавливаются обтекаемые тел@, 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 фильт- з 10840

O рации. Устройство необходимо отключать и производить профилактический ремонт, хотя все остальные детали могут хорошо работать в 5-10 раз дольше. Кроме того, установка дополнительных турбулизаторов значительно усложняет конструкцию устройства и .. технологию его изготовления.

Целью изобретения является увейичения межремонтного срока службы. . 10

Поставленная цель достигается тем, что установка для сгущения сус" пензий, содержащая трубопровод для подачи исходной суспензии, последовательно подключенные к нему фильтры,д ,выполненные в виде вертикальных цилиндрических корпусов, внутри кото% рых концентрично установлены .перфорированные каркасы обтянутые фильтро" . вальной тканью, трубопровод для отво щ да сгущеной суепензии, подключенный к последнему фильтру по его оси,.и коллектор для отвода осветленной жидкости из фильтров, последние снабжены обтекаемыми дорнами, установленными концентрично внутри каркасов, и перфорация каркасов имеет вид прямоугольников, больйая сторона которых перпен-. дикулярна оси фильтра.

Kp0Ne того, дорны выполнены одина-30 ковой высоты и с диаметром, увеличи вающимся в каждом последовательно под-, .ключенном фильтре.

При такой конструкции и параметрах перфорированного каркаса исчезает не:35 обходимость в выполнении жестких.турбулиэаторов. Их функцию выполняет валики, образующиеся иэ пульпы на ще левидных отверстиях. Эти валики хорошо турбулизуют пограничный слой потока < 40 пульпы и в то же время не изнашивают - . ся или, что более правильно, самовос, стайавливаются эа счет транспортируе-r мого материала. Эффект образования . турбулизирующих валиков наблюдается 45 особо интенсивно при наличии дорна - в кольцевом канале. Указанный фактор . пбзволяет упростить конструкцию пер.-. форированного каркаса и в несколько раз увеличить межремонтный срок его:50 службы. Самовосстановление, как процесс, обеспечивающий возвращение геометрических размеров валика к перво" начальному, 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 турбу44 лизации потока снижается, прижимающие силы на частрицы в пограничном слое валика превышают отрывающие, в реэуль. тате чего его размеры возрастают до величины, обеспечивающей при сопутствующем увеличении степени турбулизации потока пульпы наступление динамического равновесия частиц на поверхности валика, имевшее место до

его разрушения (или деформации).

Выполнение фильтров и каркасов в них идентичными с дорнами различного диаметра обеспечивает постоян;тво скорости потока и взаимозаменяемость элементов.

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

Установка для сгущения суспенэий 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

1 соответствующего фильтра на проточный канал 11 и камеру 12 для освет ленной воды. Установка содержит такIже отводящий коллектор или трубопровод 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 О,З до 0,7. Расчеты и проработка показывают, что при большем соотношении против щелевидных отвер.стий, с уменьшением шероховатости поверхности; а при меньшем снижается эффективность турбулиэации 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. Прн этом дорн 19 имеет

Ф . 10840 наименьший диаметр и, следовательно, площадь проходного сечения канала 11 в этом фильтре максимальна.. Диаметр обтекаемого дорна 20 фильтра 2 превышает диаметр дорнд 19 и т.д. Таким образом, максимальный диаметр имеет дорн 22 ° следовательно зазор между ним и перфорированным каркасом миаимален, Это позволяет.соблюдать требуемую гидродинамику движения пульпы t0 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.

Прн прохождении пульпы по проточному каналу 11 жидкая фаза начинает поступать через фнльтровальный материал 20

t0 s камеру осветленной воды 12.в связи с наличием. перепада давления между жидкостью в проточном канапе 11 и в камере осветленной воды 12.. .Перед фильтруинйим материалом начина- 25 ют откладываться твердые частицы из пульпы, которые повышают степень очистки осветленной воды, но увеличивают сопротивление фильтрушщего перехода и уменьшают производительность. З, Твердые частицы непрерывно накапли" ваются около фильтрующего материала, так как этот материал занимает только часть поверхности каркаса, последняя со стороны проточной часты приобретает волнообразный вид, вызванный тем, что твердые частицы накапливаются в виже валиков только против окон с фильтрующим материалом, а на водонеПройицаемых участках твердые частицы 40 не задерживаются. С течение времени высота валиков твердых частиц увеличивается, что приводит к росту турбулентности потока и, следовательно, к увелнчению отрывающих сил, действу 45 ющих на периферийные частицы. 43ма6 кой-то момент отрывающие и прижимаю--. щие силы уравниваются и с этого момента валики остаются практически постоб яиными по размерам, в этом режиме периферийные частицы, находящиеся s 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 t2.

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

Преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключается в том, что использование для турбулизации потока отло» жений сгущенной пульпы позволяет обойтись без ранее нзготавливавшихся жестких устройств для турбулизации.

Помимо существенного упрощения конструкции и технологии изготовления перфорированноГо каркаса это обеспе чивает 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 ао мере разрушения выступов.

1084044

1084044 . Составитель С. Красносельская

Редактор Т.Колб Техред Т.дубинчак Корректор А.Ильин

Заказ 1855/6 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4