Установка эжекционного типа для разделения жидкой и твердой фаз

 

Изобретение предназначено для сгущения и обезвоживания суспензий, а также может быть использовано в качестве контактного аппарата для выделения газовых включений при водоподготовке. Установка включает гидроциклоны с цилиндроконическими корпусами, тангенциальным входным патрубком, патрубками вывода осветленной и сгущенной фракций, эжектирующие устройства, бак чистой воды и струйный насос. Цилиндроконические корпуса гидроциклонов выполнены с общим входным тангенциальным патрубком, к которому подключены выпускные патрубки эжектирующих устройств под острыми углами к оси тангенциального патрубка, а к всасывающим патрубкам эжектирующих устройств подключены источники перегретого пара и/или озоновоздушной смеси. Такая конструкция установки позволяет повысить производительность и эффективность в работе установки, а также расширить ее функциональные возможности. 4 ил.

Изобретение относится к разделению суспензий под действием центробежных сил с использованием эжекционного эффекта и может быть использовано в различных отраслях промышленности для сгущения и обезвоживания суспензий, а также в качестве контактного аппарата в озонной технике для выделения газовых включений при водоподготовке.

Известен гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус, тангенциальный патрубок с соплом и средством подачи исходной суспензии, сливной и песковый патрубки. Сопло установлено в месте соединения тангенциального патрубка с цилиндрическим корпусом, а тангенциальный патрубок в полости корпуса выполнен в виде расширяющейся спирали ( а.с. СССР N 1667935, М.Кл⁵ B 04 C 5/02 от 28.03.89 г., опубл. 07.08.91 г., БИ N 29).

Насосом в тангенциальный патрубок подают под напором чистую воду или часть осветленной жидкости, выходящей из патрубка. Выходя из сопла, чистая вода засасывает исходную высококоцентрированную суспензию, подаваемую самотеком. Суспензия разбавляется чистой водой и по расширяющемуся раструбу поступает на разделение в цилиндрический корпус гидроциклона.

Однако, производительность и эффективность разделения высококонцентрированных суспензий в данном гидроциклоне ограничена пределом текучести сгущенного продукта.

Наиболее близким решением к заявляемому по технической сущности является установка эжекционного типа для разделения жидкой и твердой фаз по заявке Японии N 62-51664, М.Кл⁴ B 04 C 5/04, заявл. 25.04.83 г., опубл. 30.10.87 г.

Установка содержит внутренний бак, с центральной нижней частью которого соединен перепускной патрубок, и эжектирующее устройство для подачи воды под высоким давлением, выход которого соединен со струйным насосом.

Выпускной патрубок струйного насоса, по оси которого расположено сопло насоса, входит в центральную часть бака через его стенку со смещением относительно центра бака.

Через всасывающий патрубок эжектирующего устройства подсасывается обрабатываемая среда, которая подхватывается скоростным потоком жидкости, вытекающей с высокой скоростью из сопла. Далее засасываемая суспензия, разбавляясь водой, тангенциально поступает на разделение в цилиндроконический корпус установки. Сгущаемая под действием центробежных сил твердая фаза в цилиндроконическом корпусе сбрасывается, уплотняясь в коническую его часть, а вода, отводимая сверху корпуса, направляется через гидроструйный насос на циркуляцию.

Недостатком этой установки является значительное сопротивление на входе в цилиндроконический корпус сужающегося ввода сепарирующего устройства, вследствие этого эффективность работы и производительность устройства занижены, а функциональные возможности ограничены.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности и эффективности работы установки, расширению ее функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что установка эжекционного типа включает гидроциклоны с цилиндроконическими корпусами, тангенциальным входным патрубком и патрубками вывода осветленной и сгущенной фракций, бак чистой воды, соединенный трубопроводом через струйный насос с эжектирующими устройствами, трубопровод подачи суспензии. Новым в установке является то, что цилиндроконические корпуса гидроциклонов выполнены с общим входным тангенциальным патрубком, к которому подключены выпускные патрубки эжектирующих устройств под острыми углами к оси тангенциального патрубка, а к всасывающим патрубкам эжектирующих устройств подключены источники перегретого пара и/или озоновоздушной смеси.

В результате проведения тематического поиска не обнаружены конструкции установки эжекционного типа аналогичной заявляемой, следовательно, изобретение соответствует условию "новизна".

Выполнение цилиндроконических корпусов гидроциклонов с общим входным тангенциальным патрубком, к которому подключены выпускные патрубки эжектирующих устройств под острыми углами к оси тангенциального патрубка, а также подключение источников перегретого пара и озоновоздушной смеси к всасывающим патрубкам эжектирующих устройств приводит к техническому эффекту, не вытекающему с очевидностью из предлагаемых конструкционных решений установки, а именно: в полость гидроциклонов "врывается" более мощный скоростной поток суспензии и, следовательно, повышается эффективность их работы и производительность установки в целом. При подаче через эжектор сухого перегретого пара происходит мгновенное испарение капельной влаги и в гидроциклонах в их коническую часть будет сбрасываться сухой осадок, а водяной пар будет отводиться на производственные нужды.

При подключении к эжектору озоновоздушной смеси при высокоскоростном диспергировании потока жидкости в рабочих камерах гидроциклонов будут происходить высокоэффективные контактные процессы. При эффективной диспергации воды и ее высокой скорости перемещения в полости аппаратов происходит эффективнейшее газообразование, вода освобождается от нежелательных газовых включений. Такую воду можно использовать даже в питьевых целях.

Таким образом, заявляемое изобретение обладает изобретательским уровнем.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена установка эжекционного типа в общем виде; на фиг. 2 - общий вид гидроциклонов; на фиг. 3 - вертикальный разрез гидроциклона; на фиг. 4 - разрез по А-А.

Установка состоит из гидроциклонов 1, эжектирующих устройств 2,2', выпускаемые патрубки 3,3' которых примыкают к общему входному тангенциальному патрубку 4 гидроциклонов 1 под острыми углами α к оси патрубка 4. К всасывающим патрубкам 5,5' эжектирующих устройств 2,2' примыкает трубопровод подачи суспензии 6, а напорные патрубки 7,7' соплами 8,8' подключены к напорной линии центробежного насоса 9, всасывающая линия которого подключена к баку 10 с чистой водой. В бак 10 направлен трубопровод 11 осветленной воды из гидроциклонов 1 с целью рециркуляции. Обезвоженный в гидроциклонах твердый продукт сбрасывается в бункер 12. К всасывающим патрубкам 5,5' эжектирующих устройств 2,2' подключены трубопровод сухого перегретого пара 13 с температурой пара более 100^oC и трубопровод 14 с озоновоздушной смесью. Шламовые патрубки 15 установлены в конической части гидроциклонов, а влажный пар из гидроциклонов отводится через сливной патрубок 16.

Установка работает следующим образом.

В бак 10 заливают чистую воду и включают насос 9. Вода под напором поступает в эжектирующие устройства 2,2', в которых она через напорные патрубки 7,7' набирает скорость и с высокой скоростью истекает через сопла 8,8'. При этом при мгновенном расширении, истекая из сопел, диспергируется и мощным капельным потоком направляется через выпускные патрубки 3,3' в общий тангенциальный патрубок гидроциклонов 1.

При истечении с большой скоростью воды из сопел в полости эжектирующих устройств 2,2' возникает разряжение, с помощью которого через всасывающие патрубки эжектирующих устройств 5,5' подсасывается суспензия из трубопровода 6, подхватывается мощным водяным потоком, истекающим из сопел 8,8', и направляется в выпускные патрубки 3,3'. Поскольку эти патрубки примыкают к входному тангенциальному патрубку 4 под острыми углами к его оси, то два скоростных потока соударяются в полости этого патрубка и объединяются между собой в направлении движения, получая мощное ускорение в направлении движения в полость гидроциклонов. При векторном сложении скорости V₁ + V₂ = V видно, что суммарная скорость потоков суспензии в тангенциальном входном патрубке 4 будет равна большой диагонали параллелограмма. Это наглядно представлено на фиг. 4. Вследствие этого, в полостях гидроциклонов также увеличатся линейные скорости вихревых потоков суспензии, а следовательно повысится эффективность разделения жидкой и твердой фаз.

При одновременном подключении к всасывающим патрубкам 5,5' источника перегретого пара с температурой пара с температурой более 100^oC, полученного, например при ТЭНа, в высокодиспергированном потоке суспензии при высоких скоростях движения происходит мгновенное испарение влаги и обезвоженный твердый продукт под действием центробежных сил сбрасывается в коническую часть гидроциклонов и далее через шламовые патрубки на выгрузку в бункер 12.

При одновременном подключении к всасывающим патрубкам 5,5' эжектирующих устройств 2,2' еще и источника озоновоздушной смеси в условиях высокоскоростного диспергированного жидкостного потока, в тангенциальном входном патрубке 4 и рабочих полостях гидроциклонов происходит эффективный контактный газожидкостный процесс с выделением очищаемой жидкости и воздушной смеси, это возможно в связи с тем, что при высокоскоростном истечении воды из сопел эжектирующих устройств при мгновенном расширении струи, вода диспергируется на мелкие капли, а при соударении их под острым углом в тангенциальном входном патрубке этот эффект усиливает в достаточной степени и в этих условиях из воды происходит эффективное газовыделение, которое интенсифицируется в рабочих полостях гидроциклонов с выделением газовой фазы к осям аппаратов и отводом ее через сливные патрубки.

Таким образом, предлагаемая установка расширяет диапазон применения: ее можно применять не только для эффективного разделения твердой и жидкой фаз суспензии, но и получения обезвоженного твердого осадка, а также как контактный аппарат при водоподготовке для эффективного выделения газовых включений из воды.

Как видно из описания изобретения, выполнение цилиндроконических корпусов гидроциклонов с общим входным тангенциальным патрубком с подключенными к нему под острыми углами выпускаемыми патрубками эжектирующих устройств, а также подключение источников перегретого пара и озоновоздушной смеси вкупе с известными конструктивными элементами установки, обеспечивают выполнение поставленной цели, а именно: повышается производительность установки и эффективность ее работы, т.к. при работе в полость гидроциклонов врывается более мощный скоростной поток, и расширяются ее функциональные возможности.

Формула изобретения

Установка эжекционного типа для разделения жидкой и твердой фаз, включающая гидроциклоны с цилиндроконическими корпусами, тангенциальным входным патрубком и патрубками вывода осветленной и сгущенной фракции, бак чистой воды, соединенный через струйный насос трубопроводом с эжектирующими устройствами, трубопровод подачи суспензии, отличающаяся тем, что цилиндроконические корпуса гидроциклонов выполнены с общим входным тангенциальным патрубком, к которому подключены выпускные патрубки эжектирующих устройств под острыми углами к оси тангенциального патрубка, при этом к всасывающим патрубкам эжектирующих устройств подключены источники перегретого пара и/или озоновоздушной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4