CS207690A2 - Method of slag and fly ash gathering, transportation and deposition - Google Patents

Description

- 2 -

Vynález se týká způsobu shromaždo- ίϊ> . vání, transportu a ukládání etrusky a popílků z tepelných '1 . elektráren při úspoře vody a za současného využití fyzikál-ních a chemických vlastností těchto odpadových materiálů. Při shromažďování strusky a popílkuse stanoví podmínky pro možnost využití chemických látek^které jsou ve strusce a popílku obsaženy a jsou rozpustnéve vodě a také fyzikální vlastnosti zrn strusky a popílku,jichž je možno využít při transportu těchto látek v potrubí.Dalším požadavkem je, aby místo, v němž se tyto materiályukládají, splňovalo ekologické požadavky.

Je známo, že v tepelných elektrárnách,v nichž palivem je práškované uhlí nebo mour, vzniká z ne-spalitelných částí tohoto uhlí po jejich spálení struskaa popílek ve formě pevného granulovaného agregátu. Struska,která padá směrem dolů přímo z topeniště, má průměr částic0 až 20 mm, popílek je strháván spolu s kouřovými plyny avelikost jeho Částic je 0 až 0,5 mm po vysrážeňí z těchtokouřových plynů. Strukka a popílek obsaMjí anorganické 1 složky, pocházející z hlušiny v použitém uhlí a může tedy j .. J dojít k rů?nýBVpoměrům v odpadovém materiálu, které vznika- jí v důsledku fíivu-pxidační atomsféry v popelišti na tyto • 1« * . . , · součásti hlušiny. - 3 - V hlušině se nejčastěji vyskytujínásledující anorganické látky: Jílovité látky: kaolinit M.2 (OH) ^.Si^Oj haloinit Al2(0fi,nSi2°5· montmorilonit M. £(OH)^Sí^O^q Minerály typu uhličitanu vápenec CaCO3 siderit ' ř2C03 magnesit MgCOj dolomit CaMg(CO3)2 ankerit FeKjí«n(CaCO3)2

Minerály typu sulfidů

pyrit V F^s2 .. .... '3 melnikovit * '••freS2(H2O) n markasit ..es,:.··. . fc J sirník olovnatý -PbS chalkopyrit' .. * u GufeSg sirník zinečnatý./ *·.··· ZnS - 4 -

Oxidy: křemen

Soli: chlorid sodný NaCi sylvit KCl sádra CaSO^. 2(1^0) V topeništích uvolňují jílovité látky fi vodu ve formě páry, kdežto sulfidy s obsahem železa uvolňu- jí v plynné fcrmě síru. Kovy, jako hliník, železo nebo měň,dále křemen a soli sodíku a draslíku se v topeništi taví apři chlazení se v proudu kouřových plynů vytváří malé gra-nulární duté kulovité roztavené útvary s infcluzemi plynů,kdežto z křemene se vytvářejí sklovité kulovité útvary,které rovněž obsahují plynné inkluze. 2 těchto útvarů sepak tvoří mnoho stěnné nebo jehlovité útvary etrusky s ostrý-mi hranami· VětSí zrna tohoto materiálu, která stále jeStěv roztaveném stavu padají z topeniětě·směrem dolů se do-stávají do chladicí vody, kde v důsledku rychlého zchlazení Jdochází ke tvqrb.ě porézních zrn etrusky s uzavřenými inklu- Jzemi,vzduchu, takže k jejich tvarování dochází působenímpáry. Tento jev se odráží také na hustotě zrn etrusky,protože hustota těchto zrn, vytvořených z téhož minerálu

Si02 * - 5 - závisí na velikosti zrna. Dále uvádíme pro informaci hus- >1 totu zrn strusky, která byla odebrána z topeniště jedné i. - r z elektráren; Vzhledem k obdobným poměrům v topeništích . *t . · .' tepelných elektráren se patrně poměry v jiných topeništíchnebudou příliš odlišovat.

Zrnitost mm hustota g/cm^ >10 1,014 10 - 6 1,053 6-3 1,150 3-1 1,629 1 - 0,5 1,647 0,05 - 0,25 1,824 0,25 - 0,1 2,012 0,1-0,063 2,120 pod 0,063 2,176 « Je zřejmé,: že nižší hustota u vět--.-ších zrn je způsobena převážně inkluzemi vzduchu a tímvysokou porozitou, hlavní vlastností těchto zrn z ťýzi-kálního^hled^lc^Á je .tedy,skutečnost, že zrna nejsou kom-paktní, jsou křehkáa snadno'dochází k jejich rozdrcení.

Anorganické látky typu uhličitanu uvolňují oxid uhličitý. Obsažené oxidy železa se rovněž *ř·-· . 6 - taví a současně vytváří vápník a hořčík ve formě svých oxidů pevné agregáty, a to jak při teplotě topeniště, tak ve zchlazeném stavu po smísení se zrny nebo roztavenými kovy, křemen a soli, které mohou také lnout k povrchu

těchto agregátů se mohou dostávat do etrusky a do popil- ku spolu s nimi nebo odděleně. Dále bude uvedena podrobná charakte- r i štika etrusky a popílku, pokud jde 0 jejich chemické složení: SiO2 25 -55 « ?e2°3 6 - 25 % Al2°3 5 - 55 % CaO 1 - 50 % MgO 3 - 15 % . .. SO3 3 - 25 % P2°3 0 - 0,5 % tío3 0,2 x 2,5% K20 .* 0,2-3% ·- ^2° ' ·*/ '..0 - 16 • •.v-K Dále bude uvedena zrnitost etruskya popílku z jedné z tepelných elektráren. - 7 -

Zrnitost popílkuί zrnitost mm % hmotnostní nad 0,5 0,02 0,5 - 0,25 0,95 0,25 - 0,1 15,36 0,1 - 0,063 14,89 0,063 - 0,030 24,18 pod 0,03 44,60

Zrnitost etrusky: zrnitost om % hmotnostní nad 10 1,41 10-6 2,05 6-3 , 2,48 3-1 3,56 i - 0,5 . 4,80 0,5 - 0,25 14,48 0,25 - 0,1 31,61 0,1 - 0,063; ...... - 20,57 ti'·1’-· 0,063 - 0,03 . 11,26 pod 0,03 7,78 - 8 -

Teplota zrn etrusky, padajících ztopeniště bude stanovena teplotou vody v lázni pod tope-ništěm, která se obvykle pohybuje v rozmezí 30 až 60 °C.

Teplota zrn popílku po yysrážení vsypkém stavu z kouřových plynů je přibližně stejná jakoteplota kouřových plynů, což znamená, Se se do sběrnýchnádrží srážecího zařízení obvykle dostává popílek s teplo-tou 80 až 140 °C. V důsledku obsahu anorganických látek,teploty, tvaru zrn a jejich struktury se složení shromáždě-né struskya popílku liSÍ svými fyzikálními a také chemický-mi vlastnostmi. Některé z těchto vlastností jsou vy-užívány při výrobě cementu, ve stavebnictví, při výstavběsilnic, při melioracích a podobně. Znalost fyzikálních achemických vlastností těchto materiálů je nezbytné taképro dopravu etrusky a popílku spolu s vodou v potrubíchna místa, na nichž mají být tyto materiály uloženy. Dříve struska v tepelných elektrár-nách padala do vody pod tápeniStěm, pak byla zchlazena avětěí kusy byly drceny v příslušných zařízeních. Popílekβ-většími částmi, mechanický oddělený od kouřových plynůbyl obvykle odplavóván proudem vody. PopJJek s jemnějšímičásticemi, získaných v odlučovacích z kouřových plynů se i'·. ...-./ - 9 - obvykle shromažďuje v pevném stavu a podle svých vlastnostíse využívá v cementárnách jako plnivo nebo v závodech navýrobu pěnového betonu jako přísada a podobně.

Jemný popílek, který nebyl využit ji-nak se obvykle mísí se struskou a směs těchto materiálů svodou se pak dopravuje potrubím na místa koneSné skládky,na kaliětě. V důsledku smísení etrusky, popílku a vody seponěkud změní fyzikální a chemické vlastnosti výslednésměsi. Při míšení s vodou dochází ke zchlazení zrn, sou-časně vyluhuje voda anorganické soli, obsažené ve směsi. VSávlslosti na stupni tohoto vyluhování se mění fyzikálnía chemické vlastnosti směsi. Zejména může dojít k tomu,že vyluhované anorganické soli mění složení vody.

Vynález je zaměřen na směsi etruskya popílku, dopravované potrubím k uložení na velké plochýbez dalšího využití. Jde zejména o podmínky zpracování,transportu a ukládání těchto materiálů. K tomuto účeluje nezbytné znát chemické a fyzikální, vlastnosti těchtomateriálů. . -*···-<->.. · ·

Jsou známy postupy, při nichž se , struska a popílek míši s voddu v 'tepelné elektrárně a —•'iíía-· : ·. vzniklá směs se 'dopravuJe^^píftrubím na místo příStího ulo-žení, kde je rozprostřela na poměrně velký povrch a/nebo*dochází k oddělení pevného podílu ve směsi od přimíšené - 10 - vody. Tyto postupy se obvykle uvádějí jako hydraulickézpůsoby shromažďování, transportu a ukládání uvedenýchmateriálů. Dříve nejěastějí používaný postupspošívá v tom, že se materiál mísí s poměrně velkým množ-stvím vody a ukládá se ve velmi zředěném stavu. Při pro-vádění tohoto postupu se etruská a popílek v závislostina technických parametrech použitého zařízení mísí s vo-dou v poměru 1 : 2 až 1 J 20 (pevný materiál ku kapalině).Takto získaná vysocezředěná směs se převádí tlakovým po-trubím na místo uložení, kde se pevná a kapalná fáze od-dělí. Struska a popílek se nyní již v pevném stavu uloží,kdežto kapalná fáze se odvádí z místa uložení do sběrnénádrže, v některých případech se však nechává prosakovataž do spodiny půdy.

Hydraulické postupy pro shromažďo-vání, dopravu a ukládání strusky a popílku, v nichž jemnožství vody přibližně stejné jako množství pevného ma-teriálu nebo je dokonce menší jsou poměrně nové. Při těch- . i 'ft to postupech se přidává ke strusce ta popílku pouze takovémnožství vody, J^hoJt je zapotřebí k .vazbě, tj. k hásledu- « V » ·»···, jícímu ztuhnutí uloženého,materiálu. V těchto případech se obvykle užívámíšení, v jehož důsledku má směs strusky, popílku a vody - 11 - vlastnosti, které jsou typické pro těžké kapaliny. Z hle- diska dopravy potrubím je nutno uvést, že je možno dopra- vovat po smísení s vodou i strusku a popílek v sypkém sta-" vu, v tomto případě vSak záleží zejména na rozměru a husto- tě zrn těchto materiálů.

Je dobře známo, že v případě dopravykalů v potrubí je možno dopravovat podstatně zředěný kal,tj. kal, v němž pevný podíl a kapalina jsou v hmotnostnímpoměru 1 í 2 aS 1 ϊ 10 za podmínek, které jsou charakteris-tické pro průtok heterogenních aěsí. i v případě, že směs neproudí dosta-tečně rychle v důsledku hmotnosti větších zrn, dochází kjejímu rozložení na původní složky, to znamená, že se pev-ný materiál oddělí od kapalné fáze a počne se usazovat vpotrubí. To znamená také, že tento typ směsi může prouditpotrubím pouze s takovou rychlostí, která vyvolává tzv.turbulentní proudění. Rozsah této turbulence je dán tzv. f - - "kritickou rychlostí", při níž se udržují v pohybu i nej-větší zrna dopravovaného materiálu. Tato kritická rychlosttedy představuje nejhfžší hraniční hodnotu turbulentního f proudění. V případě-.děravý strusky s popílku tato hodno- 'r ' “· ·’ - ta leží v rozmezí 1,5 až 1,6 m/s. Pod touto hranicí seprůtok materiálu v potrubí zastavuje, je tedyz^ejmé, žeje nezbytné udržovat rychlost průtoku směsi nad touto - 12 - hranicí. V případě, že se sníží množství pevného materiálu,je třeba doplnit toto množství vodou. Při těchto pOstupebhneexistuje možnost měnit množství směsi v daném potrubí v íSirSím rozmezí. Jak již bylo uvedeno, je v závislosti naprůměru potrubí a složení materiálu vždy nutno udržovatalespoň kritickou rychlost směsi.

Je také známo, že v průběhu míšenímateriálů s vodou tak, že množství pevného materiálu je ···-·'stejné jako množství vody nebo je i vySSÍ, hmotnostní po-měr pevného materiálu k vodě se tedy pohybuje v rozmezí1 : 1 až 3 i 1, je možno využívat fyzikálních vlastnostíjemného popílku, protože pouze při přimíšení materiálu sezrnitostí O až 0,5 mm vzniká možnost dosáhnout rovnoměrné-ho rozdělení malého množství vody v agregátu za současnéhomíchání, při němž vzniká tzy. molekulární vrstva vody napovrchu částic. V důsledku dynamického míšení se směs udr-žuje v kapalném stavu a má v podstatě vlastnosti těžkýchkapalin, takže jé možno jt^čerpat a dopravovat potrubím.

Známým fyzikálním jevem je skutečnost, v že při dopravě kapalných materiálů pomocí potrubí ovlivňuje ?teplota kapalného.prostředí tzv. "ztrátu tření v potrubí" ,·’ |a tím i parametry potrubí, jako transportního prostředku. Při zvýšení teploty dochází zejména ke snížení viskositykapalných materiálů. K podstatné změně viskozity dochází -13 - zejména v případě kapalin s vysokou viskozitou jako joropa, mazut a podobně. V případě dopravy strusky a popílkuspolu s velkým množstvím vody, která se přidává k horkéetrusce a popílku nedochází k tak velkému vzestupu teplo-ty, aby bylo nutno s tímto vlivem počítat, protože viskozi-ta výsledné směsi se blíží viskozitě čisté vody.

Bylo navrhováno užít užSího potrubí,například s průměrem 100 až 200 mm za současné tepelné iso-lace nebo uložení do půdy tak, aby nemohlo dojít ke zmrznu-tí vzhledem k tomu, že směs s teplotou 10 až 30 °C může vevelmi chladných dnech s vysokou rychlostí větru zmrznout,zejména v případě, Že se materiál dopravuje na větší vzdále-nost 10 až 20 km.

Jsou také známy ekologické požadavky,zejména jde o technická řešení, odstraňující prašhost ploch, í na nichž se materiál o velkém množství ukládá a také o Vy-loučení chemického znečištění spodní vody a hlubších "vrstevpůdy látkami, vyluhovanými vodou z materiálu. Λ.

Aby bylo možno'odstranit prašnost, · je nutno povrch ploch, na nichž kjjkládáiíí dochází, překrýt' ' <' ' - .·' - vodou nebo jinak zajistit bezprašný povrch. Aby, bylo možnopředejít znečištění^spodních-vrstev půdy a spodní vody,která má většinou kvalitu pitné vody, je zapotřebí isolovat - 14 - prostory pro skladování použitá vody tak, aby byly vodo-těsně isolovány, přičemž tato ochrana by měla poskytovatúplnou bezpečnost i po skončeném používání ukládacích ploch·

Pokud jde o ukládání, Je jednou znejcharaktirističtějSích vlastností strusek a popílkůschopnost vázat vodu, která je výsledkem obsahu uhličita-nů a také rozměru Částic a jejich struktury, přičemž dalSívlastností je hustota a "propustnost pro vodu*. Tyto vlast-nosti navzájem úzce souvisí a stanoví spojitost možnostiuložení v závislosti na půdních podmínkách a na směru prů-toku a obsahu spodních voď. K vazbě vody ve strusce a popílkupři nízkém obsahu oxidu vápenatého a hořeČnatého nedochá-zí, mísí-li se tyto materiály dříve známým způsobem s vel-kým množstvím vody, protože v důsledku toho zrna etrusky apopílku k sobě nelnou, takže proud vzduchu odnáší jemnázrna s povrchu uložené vrstvy a její povrch je tedy prašný.Současně dochází v průběhu usazování zrn etrusky a popílku ι·1 z vody k jejich oddělování podle jejich rozměrů v souvis-- losti s topografií místa· uložení, takže, dochází ke vzniku kyseliny s různým rozměrem zrn v různých místech, také per- í—2 *3 meabillta pro vodu (K =,1Q“ ‘ a ž lO*J cm/s) bude různá, tak-že dojde také k velmi různému způsobu prosakování vody dospodních vrstev. Koeficient hustoty uloženého materiálue - 0,9 až 4,0. - 15 - Při použití systémů, v nichž je směsetrusky a popílku podstatně zředěna vodou dochází k tomu,že se část solí, uvolněná z těchto materiálů dostává vrozpuštěném stavu do vody, použité k transportu a tak ido půdy a do spodní vody, která je pak znečištěna nežádou-cími anorganickými sloučeninami a stopovými prvky. V pří-padě ukládání do šachet, v jejichž blízkosti leží místaprůtoku spodních vod, spojená s půdními vrstvami, vedou-cími vodu, je vždy možno ověřit tyto typy kontaminace.

Podle zkušeností je známo, že ulože-né materiály, v nichž bylo při transportu uloženo vysokéhopodílu pevných, látek nikdy nemají formu volných zrn, avšakv závislosti na obsahu oxidu vápenatého a oxidu hořečnaté-ho je možno naměřit kompresivní tlak 1 až 5,0 kg/cm · Agre-gát tohoto typu má koeficient propustnosti pro vodu o něko-lik řádů nižší, K = lO“^ až 10"6 cm/s. Nedochází k usazová-ní z velkého množství vody v místě ukládání, takže ani vo- .... . .. .. ...... · da s obsahem škodlivých anorganických látek nemůže prosako-vat do spodních vrstev půdy, ani se netvoří prašná vrstvana povrchu uloženého materiálu, takže vrstva materiálu je -harmoničtější,. pokud;, jde o požadavky na životní prostředí..Přesto že v tomto .'případě není povrch uloženého materiálupřikryt vodou, avšak vzhledem k vzájemnému lnutí mezi čás-ticemi je tvrdý, nedochází ké vzniku prašnosti. Jednotlivá ** zrna nejsou uvolňována^ takže vrstva je homogenní z hlediska - 1$ - permeability, hustotu uložené vrstvy je možno charakteri-zovat přidruženým koeficientem e = 0,45 až 0,85. Svrchu

deštové vody a vody z tajícího sněhu pronikne uloženýmivrstvami do spodních vrstev půdy nebo do spodní vody amůže být znečištěna rozpuštěnými anorganickými solemi.

Způsoby pro výrobu homogenních kalů jsou rovněž známy. Jako příklady je možnouuvést postupy,popsané v polském patentovém spisu č. 185 413. V tomtopřípadě se vkládá suchý popílek a voda do mísícího zaří-zení, v němž dochází k jejich promísení, při použití ale-spoň dvou takových zařízení, pracujících střídavě se zís-kává směs popílku a vody v poměru 1 : 1 až 3 J 1. Tentopostup je doplněn postupem, popsaným v dalším polskémpatentovém spisu č. 185 795, podle tohoto postupu se dosměsi popílku a vody přidává struska a takto získaná směsse potrubím dopravuje na místo uložení.

Další postup je znám z polského pa-tentového spisu δ. 245 Ϊ99, v průběhu tohoto postupuvzniká směs strusky, popílku a vody s vysokým obsahem I ' ' “ ^pevných látek, .míšení .popílku s vodou se provádí konti-nuálně a v konečné fázi se ke vzniklé směsi přidávástruska z topeniště. Toto řešení doplňuje způsob podle - 17 - polského patentového spisu S. 246 465, v němž se navrhu-je proudové mísící zařízení k realizaci svrchu uvedenéhopostupu. V maďarské patentové přihlášce δ.7293/83 a 7928/84 a 15492/87 se dále rozvíjí postupypodle uvedených polských patentových spisů tak, Se senavrhují kontinuálně pracující zařízení a míšením etrus-ky s vodou se získává vysoce koncentrovaná směs etrusky,popílku a vody.

Polský patentový spis S. 181 295se týká ukládání etrusky a popílku z tepelnýcn elektrá-ren. Postup spořívá v tom, Se se směs popílku a vody sobsahem pevného materiálu v poměru k vodě 1 ί 1 až 2,5 : 1přivádí na místo uložení, přičemž maximální permeabilitapro vodu K = 10 cm/s, síla smrštění je alespoň 3,0 kg/cm V případě, že podmínky okolního pro-středí vyžadují ještě větší sílu smrštění, je možno při-dávat v množství až 6 % hmotnostních známé materiály,například hydraulické vápno, hašené vápno a jiné chemic-ké látky, tyto látky zvyšují nebo nahrazují účinek původ- • ' ‘ · - * *.· * nich vazných materiálů jako. oxidu vápenatého a-oxidu ho- "· ře Sňatého/ V maďarské patentové přihlášce S.2343/88 se popisujé mocnost ukládání směsi .str.usky a - 18 - popílku s vysoký» obsahem pevného podílu, účel je využít Λ vlastností viskozních kapalin při průtoku materiálu po-trubím na místo uložení. ?

Podle polských patentových spisů jezákladním předpokladem skutečnost, Že v průběhu přepravysměsi popílku a vody s vysokým obsahem pevného podílu as příměsí strusky je zapotřebí udržet v postuhí rychlost průtoku 1,1*- 1,2. V případě, že se tato rychlost sníží,------------ dojde k usazování větěích částic,strusky, které se pakoddělí od směsi popílku a vody. V případě, že není možnézajistit tjito minimální rychlost průtoku, nezbývá nežprovádět postup přeruSovaně. To váak znamená, že je nut-no provozovat vedlejěí skládky pro skladování popílku astrusky v suchém stavu tak dlouho, až je možno je přepra-vit v daném potrubí požadovanou rychlostí.

Je zřejmé, Že v případě mísících po-stupů podle polských patentových spisů se užívá k míšenípopílku s vodou průmyslová voda, která pochází ze systé-mu tepelné elektrárny. Aby teplota vody odpovídala co nej-rvíce okolnímu prostředí, je užito k chlazení popílku &amp; s vysokou teplotou takové množství vody, že potrubíjOdvádějící směs na delSí vzdálenost již není chráněnaproti mrazu, protože teplo, obsažené v popílku a strusce .již není možné využít. - 19 - Žádný « madarských patentových spi-sů, týkajících se postupů i zařízení neobsahuje prvky,které by zajištovaly zněny v průtoku v daném potrubí,umožněné produkci směsi s vyšší teplotou a také zajiš-tovaly snížení propustnosti jednotlivých úložných plochpro vodu natolik, aby uloženou vrstvu bylo možno považo-vat za nepropustnou pro vedů.

Vazné materiály s obsahem oxidu vá-penatého a oxidu hořečnatého vyžadují oxid uhličitý zevzduchu k Uskutečnění vazby. Avšak, jak je známo za zku-šenosti, ve vrstvách s větší tlouštkou není možno tutovazbu uskutečnit vzhledem k nedostatku vzduchu, a to aniv případě, že se přidají přísady podle polského patento-vého spisu č* 22i 769, takže není možno dosáhnout u sil-nějších vrstev ani dostatečné pevnosti, ani úplné nepro-pustnosti pro vodu. Ke ztuhnutí v těchto případech dojdepouze na povrchu vrstvy, takte se vytváří bezprašný po- 4E\" *'***** * ’ Or vrch na uložáné vrstvě. -

Vynález je založen na poznání, žepři vypadávání etrusky z topeniště se vlhká směs posmísení s popílkem může ukládat za ekologicky vhodnýchpodmínek v případě, Že sě využije fyzikálních a chemie- V . . kých vlastností obou míšených materiálů, a to jak strusky,tak popílku. - 20 -

Bylo zjištěno, že v průběhu míšenísměsi Strusky a popílku s vysokou koncentrací v kalovémčerpadle s rotujícími lopatkami a v potrubí a dostatečněvysokou rychlostí dochází k rozmělnění větších částicstrusky i popílku a r důsledku toho se zúží distribucevelikosti částic těchto materiálů· Toto rozmělnění jemožno podporovat bud delším míšením nebo zvýšením inten-zity míšení a průtoku. V důsledku rozmělnění ee také změnírheologické vlastnosti směsi, částečně proto, že většíČástice se rozdrtí a směs tedy obsahuje větší množstvímenších částic, částečně také proto, Že při intenzivněj-ším míchání dojde ke stejnoměrnějšímu rozložení vody popovrchu menších částic. Vzhledem k této změně dojde kesnížení viskozity směsi, takže směs bude snadněji prochá-zet potrubím. Tato směs má pak určité vlastnosti, charak-teristické pro průtok holocenních kalů (tzv. Binghamskýchplastických kalů), to znamená, že je možno v potrubí do-sáhnoutllaminárního i turbulentního průtoku a teoretickyneexistují hranice, které by mohly omezit průtok částic. V důsledku toho je možno měnit hus-totu a množství homogenních kalů s uvedenými vlastnostmiv tomtéž potrubí. - V průběhu zkoušek bylo možno proká- t zat, že existuje stanovitelná souvislost mezi viskozitou - 21 - a distribucí velikosti částic ve směsi. V průběhu labo-ratorních zkoušek bylo možno prokázat, že v důsledku roz-mělnění částic je možno tento jejich kapalný stav odliáitod viskozity, vznikající v důsledku vodní vrstvy, pokrý-vající tyto částice. Tímto způsobem je možno pro každýmateriál z tepelných elektráren podle předběžných labo-ratorních měření určit rozsah hodnot viskozity, který jecharakteristický pro různé hodnoty distribuce velikostiČástic, Tíato způsobem je možno kontinuálním měřením vis-kozity zjištovat také stupen rozmělnění částic pro celýrozsah distribuce velikosti částic s uspokojující míroupřiblížení.

Jak již bylo uvedeno, rozmělněnístrusky a popílku ovlivňuje propustnost uložených vrstevpro vodu, přidružený koeficient a pevnost povrchu taktouložené vrstvy. V případě směsí s velikostí zrn struskya popílku v jemnější oblasti je možno připravit při po-užití téhož materiálu za využití jeho vlastností vrstvy,jejichž propustnost je nižší o celý řád, takže vrstvyjsou prakticky pro vodu nepropustné. Vhodným způsobemmíšení je tedy možno splnit požadavky na takové vlast-nosti úložných ploch, aby nedocházelo ke kontaminacipůdy, . /·. . ... Bylo rovněž zjištěno, že i nejpřísněj· ší požadavky ha nepropustnost pro vodu je možno splnit - 22 - tak, Se se v průběhu míšení přidají ke směsi strusky apopílku předem správně připravené materiály s koloidní-mi vlastnostmi, například mletý jíl, bentonit a podobněv množství 3 a 5. Fři míšení materiálu v koloidním stavu,například bentonitu dochází při míšení k rovnoměrné dis-tribuci tohoto materiálu mezi pevnými částicemi struskya popílku, takže štěrbiny mezi těmito částicemi jsou vy-plněny a je možno dosáhnout nepropustnosti. Vzhledem ktomu, že bentonit nezvyšuje pevnost, dojde k tvorbě elas-tické izolační vrstvy s menším koeficientem smrštění nežv případě vrstvy jílu. Nepropustnost pro vodu do určitémíry závisí na intenzitě míšení, takže optimální propust-nosti je možno dosáhnout v závislosti na podmínkách míše-ní tak, aby štěrbiny mezi Částicemi strusky a popílkubyly vyplněny bentonitem v koloidním stavu. Při použitístrusky a popílku ve směsi s tentonitem je možno podobnějako v případě pro vodu nepropustných vrstev jílu získatvrstvu optimální tlouštky, zejména na ploše, nově otevře-né pro ukládání k zajištění ochrany spodních vrstev půdy * · ** > a spodní vody, avšak i na dříve otevřených úložných plo- chách je tímto způspbesí možno zajistit nepropustnou spod-ní vrstvu k vyloupení průniku deštové vody. ^zolačnívrstvy je možno vytvářet v průběhu ukládání tak, abybyly splněny požadavky na ochranu životního prostředí.Bylo také zjištěno, je možno uložit vrstvy s přidruže-ným koeficientem, podstatně sníženým. - 23 - V důsledku takto sníženého přidruže-ného koeficientu je možno uložit pevný podíl v množství,zvýšeném až o řád.

Bylo také zjištěno, že i když teplotastrusky a popílku je vysoká, nebylo dosud nikdy uvažová-no o ^využití tohoto tepla při shromaždování, transportua ukládání materiálů. V průběhu zkoušek bylo možno proká-zat, že při průtoku homogenní směsi strusky, popílku a vo-dy docházelo současně se vzestupem teploty o 10 °C ke sní-žení síly, nutné k míšení o 20 áž 30 # a v případě, žepotrubím protékala homogenní směs s vyšší teplotou, bylomožno počítat s menšími ztrátami v dlsledku tření. Ztrá-ty třením jsou při dopravování homogenní směsi v tomtosmyslu, jsou větší než ztráty při dopfcavě heterogenníchsmyslů, je tedy zřejmé, že v případě dopravy homogenníchsměsí s vyšší teplotou je možno v potrubí od sáhnout pod·?statných úspor energie při Čerpání těchto směsí.

Další výhoda přepravy, směsí s vyššíteplotou spočíváš nehraně potrubí proti zamrznutí, ze-jména y případě dopravy na delší vzdálenost ÍO; až-'20 km.

Je tedy zřejmě vhodné použít teplot strusky a_pópílku amísit tyto materiály-takovým způsobem, při němž je tepelnáztráta co nejmenší. to - 24 -

Bylo rovněž prokázáno, že je vhodnéskutečně využít veškeré množství oxidu vápenatého a hořeČ-natého, přítomné ve strusce a popílku. Oba tyto materiályjsou rozpustné ve vodě, rozpuštění vyžaduje určitou dobu aurčité množství vody s určitou teplotou, z tohoto důvoduje vhodné shromažďovat strusku a popřípadě hrubší popílekpři použití vody , aby bylo možno zajistit dostatečnou dobua dostatečnou teplotu pro rozpuštění uvedených oxidů. Tímtozpůsobem je možno dosáhnout podmínek pro hydraulickou vazbustrusky a popílku v místě jejich uložení.

Byly již získány zkušenosti v tepel-ných elektrárnách vzhledem k tomu, Že u většiny z nich seužívá vody pro dopravu strusky a popílku. Jde však většinouo tvrdou vodu s obsahem uhličitanů, v níž obsah oxidu vápe-natého a hořeČnatého je příliš vysoký, v důsledku toho do-chází k sedimentaci v nádržích, v nichž se struska a popí-lek shromažďuje, což ztěžuje provedení postupu.

Bylo prokázáno, že v hydraulickémsystému pro shromažďování uvedených materiálů by mělo býtužito změkčené vody s vysokou hodnotou pH, toto změkčeníje možno provést při využití oxidu vápenatého ve struscenebo hrubém popílku. 4 Ϊ '* ' . ‘ * , ’ * - ' *·*

Bylo pozorování, že při použití změk- čené vody je možno dosáhnout snížení tření v potrubí, - 25 - takže použití změkčené vody má za následek úsponu energiepři čerpání·

Mimoto bylo zjištěno, že využití che-mických a fyzikálních vlastností etrusky a popílku je možnápouze při použiti komplexního postupu, který umožňuje shro-mažďování strusky a popílku z elektráren, v nichž se užívápráškové uhlí tak, aby došlo k úsporám vody a k uloženítěchto látek při splnění ekologických požadavků·

Vynález se tedy týká způsobu shromaž-ďování, transportu a ukládání strusky a popílku z tepelnýchelektráren, v nichž se užívá práškového uhlí při úspoře vo-dy a za současného využití fyzikálních a chemických vlast-ností těchto materiálů, při němž struska padá z topeništěkotle do chladicí nádrže a pak je vedena Částečně přepadema částečně hrabicovým dopravníkem do kondenzátoru, současněse hrubší popílek vede potrubím nebo kanálem z promývacíhozařízení rovněž do kondenzátoru a jemný popílek se po oddě-lení na elektrostatickém zařízení nebo ve filtrační komořevede od elektroflitru vzdušným potrubím nebo přes zásobníkdo mísící nálevky, v níž se mísí struska a hrubší popílek','nesený proudem-.yo^y a jemný popílek, nesený vzduchem, na-čež se hlavní podíl vzniklá směsi uvádí do oběhu t-ak, žetlačí míchacím čerpadlem a míchacím potrubím z mísícíhoprostoru míchací nálevky zpět do míchací nálevky, přičemž - 26 - v míchacím potrubí vzniká v důsledku proudění homogenní směs s charakteristickým prouděním, menSÍ podíl homogenní směsi strusky a popílku se vede z mísícího prostoru na skládku po- $ trubím pod tlakem a voda, spotřebovaná při postupu se nahra- dí z chladicí nádrže.

Novost způsobu podle vynálezu spočíváv tom, že shromažďování strusky z topeniště kotle a hrubší- ’ -it-· - - · . . ho popílku se po oddělení v kondensátoru mechanickým způso-bem nechá cirkulovat v systému s daným objemem s množstvímvody, určeným dobou do maximálního rozpuštění přítomnéhomnožství oxidu vápenatého ve strusce a hrubším popílku, zkondenzátoru se etruská a/nebo hrubší popílek čerpají potru-bím s množstvím vody menším, než je hmotnost jemného popílku,který má být přimíšen, a míšení se provádí tak, že v potrubídojde k rozmělnění větších částí strusky a hrubšího popílkuturbulencí a v mísící® prostoru se ze strusky, hrubšího po-pílku a jemného popílku vytváří směs s nižším středním prú-měrem částic s 80 % částic v rozmezí 0,1 až 0^3 mm, roz-mělnění strusky a popílku i jednom nebo větším počtu potru-bí je podporováno zvyšující se rychlostí proddění směsi . a/nebo zvýšením množství obíhající směsi až do dosažení f —-i'-'· ’ , takového složení a distribuce částic homogenní směsi a po- . .λ·..,.-·- ' ' "pilku v potrubí mezi mísícím prostorem a skládkou, jaké je . nutné pro předepsaný koeficient permeability pro vodu ve tV·. - .. .. .........; . ‘ , ^skládce a pro Theologické- parametry v potrubí , současně sě - 27 - volí množství homogenní směsi etrusky a popílku, přiváděnéke skládce spolu s vodou tak, Že je možno přepravit různémnožství strusky a popílku, vytvořené v elektrárnách, mi-moto je možno stanovit složení a distribuci částic směsi aTheologické parametry na základě předběžných laboratorníchukoušek kontinuálním měřením viskosity, množství materiálua tlaku a vyhodnocením pomocí počítače, jako konečné vrstvypro překrytí uložených vrstev se užijí vrstvy s koeficientempropustnosti pro vodu podle ekologických požadavků, kdežtostřední vrstvy nejsou pro vodu nepropustné a v průběhu vy-tváření povrchu se upraví skloněné plochy, jimiž je možnoodvádět deštovou vodu s povrchu v průběhu ukládání a po na-plnění skládky s její následnou rekultivací.

Další nová vlastnost způsobu podle vy-nálezu spočívá v tom, že v průběhu shromažďování, akumulacetepla ze strusky a hrubšího popílku a rozpouštění oxidu vá-penatého, který v nich je obsažen, se získá změkčená vodao pH 8 až 11 a připraví se ze strusky, hrubého popílku ajemného popílku hoqjo^enní směs s teplotou 60 až 80 Pc- kte-rá se vede neizolovaným potrubím na místo uložení." ’; .·; výhodné přidat, ke směsi strusky,jemného popílku a hrubšího popílku 1 až 5 % hmotnostníchkoloidního materiálu , Čímž je možno zvýšit nepropastnosthomogenní vrstvy 'pro. vodu a snížit koeficient propustnosti. j *►·. · - 28 - V případě, že se k cirkulaci užije •ť. ·.»< eměkčené vody o pH 1 až 11, je možno zabránit tvorbě usazenin? V množství vody, která se spotřebuje *při shromažďování, transportu a ukládání, je doplněna čis- tou vodou při využití tlaku čerpadla.

Praktické provedení způsobu podle vy-nálezu bude tvorbou příkladů osvětleno v souvislosti s při-ložeitfm výkresem.

Na obr. 1 je schematicky znázorněnopraktické provedení způsobu podle vynálezu při použití běž-ného zařízení. Částice strusky, které spadají dolůz topeniště 1 tepelné elektrárny, v níž se používá práškovéuhlí, se dostávají do chladicí nádrže 5 pod kotlem, zchla-zené částice se vybírají z vody hrabieovým dopravníkem 4do drtiče 6 a pak do kondenzátoru 9, kdežto Částice strus-ky, usazené v chodící nádrži ve formě suspenze se dostáva-jí přepadem 9 spolu s vodou rovněž do kondenzátoru 9. Hru-bý popílek, mechanicky oddělený od kouřových plynů se při-vádí do sběrací nálevky‘5 a promývacin září ženin 30 a potru- .bím 31 spbtu s vodou rovněž do kondenzátoru 9. ď •:··' * " Voda, která vytéká z kondenzátoru 9 je Čerpána oběhovým-čerpadlem 33 a potrubím 32 do promývá- i čího zařízení 30 aj&amp;iebp. do chladicí nádrže 5, takže voda z kondenzátnímu 9 kontinuálně obíhá. - 29

Popílek z elektrofiltru 3 je^hnánvzdušným kanálem 12 do zásobníku 35. Pod zásobníkem 35 je

I ť uložena mísící nálevka l6, ze zásobníku 35 se přivádí stej- noměrně jemný popílek. Struska a hrubý popílek z kondensátoru9 se čerpají kalovým Čerpadlem 10 do mísící nálevky l6 po-trubím 11 a 34, přičemž vzhledem k vysoká rychlosti průtokudochází k rozmělnění velkých částic etrusky.

Počet otáček kalového Čerpadla 10 sevolí tak, aby strusky a hrubý popílek byly přiváděny z kon-denzát oru 9 dó mísící nálevky 16 v množství vody, které jenižší než množství jemného popílku, přiváděného ze zásobní-ku 35 do mísící nálevky 16·. V mísící nálevce lť> se mísí jemný po-pílek ze zásobníku 35, struska a hrubý popílek z potrubí 11a 34 a změkčená a teplá voda s obsahem etrusky a hrubšíhopopílku. Podíl strusky, hrubého popílku a jemného popílkuje až 80 56 v případě," že střední průměr částic je v rozmezí0,1 až 0,3 mm. ·--

Směs, prornísená v mísícím prostoru15 mísící nálevky 16 se čerpá„míchacím čerpadlem 19 a pakrecirkuluje, takž.e 2/3 až. 3/4 původního množství se dostá-vá ,míchacím potrubím 17 do mísící nálevky 16. V míchacím • A · ^ · ..... potrubí 17 pokračuje rozmělnění strusky a hrubšího popílku tak; že se získá homogenní směs strusky a popílku. - 30 - Μβηδί část kalu se míchacím čerpadlem ti; 19 přes míchací prostor 15 mísící nálevky l6 odvádí plnicím C' zařízením 20 a potrubím 2l do skládky 29. |!$>

Kontinuální úprava nepropustnosti ulo-žených vrstev pro vodu a Theologické parametry potrubí seupravují pomocí zařízení 27, které je uloženo před míchacímpotrubím 17, takže po změření množství, viskozity a tlaku jemožno postup přesně upravovat" při využití počítače.

Plnicí zařízení 20 se uvádí do činnostičerpadlem 24, které přivádí potrubím 25 čistou vodu, kdežtovoda z plnicího zařízení 20 se odvádí výtokovým potrubím28 bud do chladicí nádrže 5 nebo do nádrže 23 pro čistouvodu. Z nádrže 23 se odebítá čistá voda, které je do ní při-váděna přívodním potrubím £6.

Homogenní směs etrusky a popílku prou-dí potrubím 21 na skládku 29 laminárně. Při ukládání spodníchvrstev pro ochranu půdy a pro· vodu nepropustných horních vr-stev se přidává ze zásobníku 36 do mísící nálevky 16 bento- ,nit, kdežto střední vrstvý^jsou vykládány bez hentonitu. •

Claims (5)

- 31 patentové

1. Způsob shromažďování, transportua ukládání strusky a popílku z tepelných elektráren v nichžse užívá práákového uhlí při úspoře vody a za současnéhovyužití fyzikálních a chemických vlastností těchto mate-riálů, při němž struska padá z topeniště kotle do chladicínádrže a pak je vedena částečně přepadem a částečně hrabi-covým dopravníkem do kondenzátoru, současně se hrubší popí-lek vede potrubím nebo kanálem z promývacího zařízení rov-něž do kondenzátoru a jemný popílek se po oddělení na elek*troštetickém zařízení nebo ve filtrační komoře vede od elek-troflitru vzdušným potrubím nebo přes zásobník do mísící ná-levky, v níž se mísí struska a hrubší popílek, nesený prou-dem vody a jemný popílek, nesený vzduchem, načež se hlavnípodíl vzniklé směsi uvádí do oběhu tak, Že tlačí míchacímČerpadlem a ^ícha.cím potrubím z mísícího prostoru míchacínálevky zpět do míchací nálevky, přičemž v míchacím potrubívzniká v důsledku proudění homogenní směs s charakteristic-kým prouděním, menší podíl homogenní?směsi strusky a popílku

se vede z mísícího prostoru na skládku potrubím pod tlakema voda, spotřebovanápři postupu se nahradí z chladicí ná-drže, vyznačující se tím, že shromaždovací Strusky z tope- niště kotle a hrubšího popílku se po oddělení v kondenzáto- Cj &amp;> c· tX)· I > i t í cc - 32 - ru mechanickým způsobem nechá cirkulovat v systému s daným ; objemem s množstvím vody, určeným dobou do maximálního roz- * re puštění přítomného množství oxidu vápenatého ve strusce ahrubším popílku, z kondenzátoru se struska a/nebo hrubšípopílek čerpají potrubím s množstvím vody menším, než jehmotnost jemného popílku, který má být přimíšen, a míšeníse provádí tak, Že v potrubí dojde k rozmělnění větších Čás-tí etrusky a hrubšího popílku turbulencí a v mísícím prosto-ru se ze strusky, hrubšího popílku á jemného popílku vytvá-ří směs s nižším středním průměrem částic a s 80 Ϊ částic vrozmezí 0,1 až 0,3 mm, rozmělnění strusky a popílku v jednomnebo větším počtu potrubí je podporováno zvyšující se rych-lostí proudění směsi a/nebo zvýšením množství obsahující smě-si až do dosažení takového složení a distribuce částic homo-genní směsi a popílku v potrubí mezi mísícím prostorem askládkou, jaké je nutné pro předepsaný koeficient perměabi-lity pro vodu ve skládce a pro theologické parametry* v po-trubí, současně se’volí množství homogenní směsi strusky a popílku, přiváděná ke skládce spolu s vodou tak, že je mož-* no přepravit různé množství strusky a popílku,, vytvořenév elektrárnách, mimoto je možno stanovit složení , a distri- ,,buci částic sjněš‘1 a Theologické parametry na základě před- běžných laboratorních zkoušek kontinuálním měřením vískozity, · . * množství materiálu a tlaku a'vyhodnocením pomocí počítače, jako konečné vrstvy~pro překrytí uložených vrstev se užijí - 33 - vrstvy s koeficientem propustnosti pro vodu podle ekolo-gických požadavků, kdežto střední vfcstvy nejsou pro vodunepropustňé a v průběhu vytváření povrchu se upraví sklo-něné plochy, jimiž je možno odvádět deštovou vodu a povr-chu v průběhu ukládání a po naplnění skládky s její násled-nou rekultivací. z)arojLv’

2. Způsob podle hodu 1, vyznačujícíse tím, že se v průběhu shromažďování strusky a hrubšíhopopílku a současně také tepla ze strusky a popílku a v prů-běhu rozpouštění oxidu vápenatého z hrubšího popílku připra-ví změkčená voda o pH 8 až 11 a ze změkčené vody, strusky,hrubého popílku a jemného popílku se připraví homogenní směss teplotou 60 až 80 °C, která se přivádí na ukládací plochupotrubím, uloženým volně bez izolace. rinrck-í/'

3» Způsob podle hodu 1, vyznačujícíse tím, že se. při.~shrpmažaování hrubšího popílku uvádí docirkulace změkčená voda o pH 8. až 11. . ' . fizrokv

’’~ -- 4. Způsob podle hodxr 1, vyznačující 4. se tím, že .se^přůhěhu přípra^ homogenní směsi strusky a . popílku přidávé. m&amp;teriál s koloidními> vlastnostmi, nebo se ' <’. ·. .· _ · v místě ukládání na vrstvu s obsahem strusky a popílku naná- ší roztok této kolo^dní íátiřý; formo U\ po střiku, přičemž ..··· ''’Λ·' " - 34 - množství tohoto postřikového materiálu se stanovují v zá-vislosti na požadavcích na nepropustnost homogenní vrstvypro vodu. nároku "

5. Způsob podle hodu 1, vyznačujícíse tím, že množství vody, jehož je zapotřebí pro shromážďo-téná, transport a ukládání se doplňuje čistou vodou při po- užití tlaku kalového čerpadla. 59 211/Kl

Zastupuje: