SU1590449A1 - Установка обработки осадков природных и сточных вод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке осадков, образующихс  в процессе очистки природных и сточных вод, и может быть использовано при опреснении соленых вод. Цель изобретени  - повышение надежности работы установки за счет обеспечени  стабильных теплопередающих характеристик и сокращение эксплуатационных затрат. Установка снабжена экранами, установленными между цилиндром испарител  под наклоном к его вертикальным стенкам с зазорами между вертикальной стенкой и соответствующим экраном у крышки испарител  и у его основани  узел подачи хладагента снабжен установленным у основани  испарител  кольцевым перфорированным коллектором, а в узле удалени  осадка срезающие элементы с гибкими подборщиками расположены друг под другом со смещением в сторону, противоположную направлению вращени  узла нанесени  осадка. Кристаллизатор снабжен теплообменником, соединенным с узлом нанесени  осадка, рециркул ционной станцией и плавителем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к обработке осадков, образующихс  в процессе очистки природных и сточных вод, и может быть использовано при опреснении соленых .вод.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние надежности работы установки за счет обеспечени  стабильных теплопередающих характеристик и сокращение эксплуатационных затрат.

На фиг. 1 изображена установка обработки осадков природных и сточных вод; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Установка обработки осадков приводных и сточных вод включает крис31590 i 9

.таллизатор 1, плавитель 2, -расположенный непосредственно под кристаллизатором 1, компрессорный холодильный агрегат 3, св занный с кристаллизатором Г и через теплообменник-конденсатор с плавителем 2, соединенным с обезвоживающим аппаратом 5. В сос- . тав кристаллизатора 1 входит рецирхладагента между стенкой и экраном образуетс  пузырек газообразного хладагента, который начинает стесненное движение вверх под действием сил Архимеда и сил выталкивани ,- действующих в сторону увеличени  зазора, благодар  посто нному росту пузырька. При своем движении пузырек выполн ет

кул ционна  станци  6, котора  через д функции поршн , проталкива  наверх

15

25

теплообменник 7 соединена с испарителем 8. Испаритель 8 состоит из двух коаксиально расположенных вертикальных цилиндров 9, которые по торцам соединены крышкой 10 и основанием 11. Между цилиндрами 9 У их вертикальных стенок наклонно установлены экраны 12 с зазором между вертикальной стенкой и соответствующим экраном 12 у основани  11 испарител  8, наход щим- п с  в пределах от 1,0 до 1,5 мм. Зазор между вертикальной стенкой и соответствующим экраном 12 у крышки 10 испарител  8 находитс  в пределах от до 7,0 мм. На крышке 10 закреплен узел 13 подачи хладагента с кольцевым перфорированным коллектором 1 и узел 15 отвода хладагента. На валу 16 испарител  В закреплен узел 17 нанесени  осадка с двум  поливочными насадками 18 и узел 19 удалени  осад- .ка, который имеет по три срезающих элемента 20 с гибкими подборщиками 21 (фиг.2) на каждый цилиндр 9{фиг.1). В нижней части испарител  8 под поливочными насадками 18 установлен сбор- 35 ник 22, который закреплен на валу 1б. Вращение вала 1б осуществл етс  с по- мощью привода 23. планетарного вращени . Срезакдцие элементы 20 расположены друг под другом со смещением в сторону, противоположную направлению вращени  узла 17 нанесенного осадка. Плавитель 2 имеет бак 24 который оборудован перегородкой 25 и водо- отвод щим лотком 26, соединенным с насосом 27. Насос 27 св зан через теплообменник 7 и теплообменник-конденсатор k с оросительными форсунками

жидкий хладагент. У крышки пузыри лопаютс  и увеличенный ими жидкий хладагент сбрасываетс  в пространство между двум  экранами и затем вновь поступает за экраны к стенкам.

Дл  обеспечени  стесненного движени  пузырька зазор у основани  испарител  между стенкой и экраном должен быть равен

(Р О,Ц d (

кргде d,

кр

30

40

45

отрывной диаметр пузырька хладагента при давлении

р О р - f кр

критическое давление хладагента;

Р - давление, соответствующее заданной температуре кипени  хладагента в испарителе Зазор между стенкой и экраном у крышки испарител  определ етс  критическим диаметром пузырька, после чего происходит его разрыв, и равен Р 5-6 tT, .

Дл  наиболее распространенных хлад агентов (аммиак, хладон-12, хладон-22 зазор принимаетс  равным 1,0-1,5 мм а ,р 5,5-7,0 мм. .

При зазоре (Р меньше 1 ,0 мм поступление жидкого хладагента в пристенную область недостаточно и в ней образуютс  большие паровые полости, из-за чего продолжительность контакта жидкости со стенкой резко сокращаетс , а коэффициент теплоотдачи заметно снижаетс . При зазоре больше 1,5 мм не нaблtoдaeтc  снар дного режима движени  двухфазного потока и тепло28 , а также соединен со смывными форсунками 29. На днище бака 2k установ- 0 осуществл етс  как в известной

установке.

Уменьшение зазора у крышки испарител  по сравнению с предлагаемым знален шнек 30 с приводом и при мок 31.

Дл  достижени  посто нного коэффициента теплоотдачи пр всей высоте испарител  кипение хладагента происходит между стенкой и экраном со снар дным режимом движени  двухфазного потока пар - жидкость. При малом столбе подпитывающего жидкого

чением сРр создает сильное расплющива- 55 ние (деформацию) пузырька газообразного хладагента, что приводит к нежелательному увеличению поверхности его контакта со стенкой и замедлению скорости движени  двухфазного потока.

хладагента между стенкой и экраном образуетс  пузырек газообразного хладагента, который начинает стесненное движение вверх под действием сил Архимеда и сил выталкивани ,- действующих в сторону увеличени  зазора, благодар  посто нному росту пузырька. При своем движении пузырек выполн ет

функции поршн , проталкива  наверх

жидкий хладагент. У крышки пузыри лопаютс  и увеличенный ими жидкий хладагент сбрасываетс  в пространство между двум  экранами и затем вновь поступает за экраны к стенкам.

Дл  обеспечени  стесненного движени  пузырька зазор у основани  испарител  между стенкой и экраном должен быть равен

(Р О,Ц d (

кр

где d,

кр

отрывной диаметр пузырька хладагента при давлении

р О р - f кр

критическое давление хладагента;

Р - давление, соответствующее заданной температуре кипени  хладагента в испарителе.. Зазор между стенкой и экраном у крышки испарител  определ етс  критическим диаметром пузырька, после чего происходит его разрыв, и равен Р 5-6 tT, .

Дл  наиболее распространенных хладагентов (аммиак, хладон-12, хладон-22) зазор принимаетс  равным 1,0-1,5 мм, а ,р 5,5-7,0 мм. .

При зазоре (Р меньше 1 ,0 мм поступление жидкого хладагента в пристенную область недостаточно и в ней образуютс  большие паровые полости, из-за чего продолжительность контакта жидкости со стенкой резко сокращаетс , а коэффициент теплоотдачи заметно -- снижаетс . При зазоре больше 1,5 мм не нaблtoдaeтc  снар дного режима движени  двухфазного потока и тепло« мен осуществл етс  как в известной

Уменьшение зазора у крышки испарител  по сравнению с предлагаемым значением сРр создает сильное расплющива- ние (деформацию) пузырька газообразного хладагента, что приводит к нежелательному увеличению поверхности его контакта со стенкой и замедлению скорости движени  двухфазного потока.

51590 4 «9-6

Если зазор сГд больше 7,0 мм, то срезающих устройств может быть равно

пузырьки лопаютс , не дохол  до крышки испарител , и поэтому выброс жидкого хлалагента из пристенной области не осуществл етс , что приволит к нарушению режима теплообмена.

Дл  обеспечени  посто нного гидродинамического режима поступлени  жидкого хладагента за экраны к стенкам у основани  испарител  между цилиндрами установлен кольцевой перфорированный коллектор, который соединен с узлом подачи хладагента.

Установка экранов на определенном рассто нии от стенок цилиндров испарител  и кольцевого перфорированного коллектора обеспечивает посто нный коэффициент теплообмена со стороны хладагента по всей теплообменной поверхности стенок, а это повышает надежность работы установки обработки осадков природных и сточных вод. Устойчивый режим движени  двухфазного потока между стенкой и экраном зависит и от интенсивности теплопритока со стороны замораживаемого -осадка, а именно от ,температуры поступающего жидкого осадка и от состо ни  осадка перед его удалением с теплообменной поверхности.

Поддержание- температуры жидкого осадка посто нной и близкой к крио- скопической достигаетс  с помощью дополнительного теплообменника, куда

двум, а их смещение относительно друс друга не должно быть меньше 20 мм.

При смещении менее 20 мм удаление осадка протекает как в известной установке с получением осадка различного качества. При смещении срезающих устройств более 200 мм наблюда- д етс  длительное переохлаждение замороженного осадка, что приводит к . резкому снижению подвода тепла к хлад агенту на этом участке цилиндров испа- рител , нарушению устойчивого кипени  15 wiaflareHTa и, как следствие, к нарушению надежности работы установки. Поэтому установка по меньшей мере двух срезающих устройств с гибкими подборщиками с определенным смещением 20 друг относительно друга повышает надежность работы всей установки.

Известные установки обработки осадков природных и сточных вод характеризуютс  малой надежностью рабо- 25 ты ввиду получени  осадка различного качества из-за непосто нства теплового потока в процессе замораживани .

В предлагаемой установке введение экранов по меньшей мере двух срезаю- 30 щих устройств, кольцевого перфорированного коллектора и теплообменника позвол ет осуществл ть замораживание осадка при посто нном по всей поверхности цилиндров коэффициенте теплопередачи . Это дает возможность обра If . .v-K -H - J J 1 DUOMumnui, I ь uupd

подаетс  холодна  вода из плавител . 35 g,,,,, осадок при строго определен .1tf n OTRi OkJi Vl/LJi -v Tt .-т-l f..

Это дает возможность не зависеть от суточных перепадов температуры осадка , что повышает надежную работу установки.

Учитыва  криволинейный характер продвижени  фронта замораживани  осадка по высоте цилиндров испарител , узел удалени  осадка должен обеспечивать съем осадка с теплообменной поверхности по аналогичной кривой. С этой целью узел удалени  осадка имеет по меньшей мере два срезающих устройства, которые устанавливаютс  друг под другом со смещением, которое обеспечивает съем осадка по кривой замораживани .. В случае обработки осадков сточных вод, когда требуетс  плотность теплового потока до 500 Вт/м, скорость вращени  узла нанесени  осадка -незначительна , поэтому ;фронт нанесени  осадка и фронт замораживани  имеет небольшую кри- этом случае количество

ном значении плотности теплового пото ка, что стабилизирует высокое качество обработанного осадка и его гаран- Q тированное обезвоживание до влажности 60-75% с минимальными энергозатратами и при высокой производительности обез воживающего аппарата по сухому вещест ву осадка.

45 Предлагаема  установка работает следующим образом.

Обрабатываемый осадок поступает в рециркул ционную станцию 6 и затем v нагнетаетс  в теплообменник 7, где 50 он охлаждаетс  до температуры, близкой к криоскопической за счет теплообмена с холодной водой, поступающей из плавител  2 через насос 27. Из теплообменника 7 осадок через проточ- JJ ку в вале 1б поступает в узел 17 нанесени  осадка и поливочные насадки 18, расположенные у крышки 10. При планетарном вращении узла 17 нанесени  осадка относительно цилиндров 9

двум, а их смещение относительно друс друга не должно быть меньше 20 мм.

При смещении менее 20 мм удаление осадка протекает как в известной установке с получением осадка различного качества. При смещении срезающих устройств более 200 мм наблюда- етс  длительное переохлаждение замороженного осадка, что приводит к . резкому снижению подвода тепла к хладагенту на этом участке цилиндров испа- рител , нарушению устойчивого кипени  wiaflareHTa и, как следствие, к нарушению надежности работы установки. Поэтому установка по меньшей мере двух срезающих устройств с гибкими подборщиками с определенным смещением друг относительно друга повышает надежность работы всей установки.

Известные установки обработки осадков природных и сточных вод характеризуютс  малой надежностью рабо- ты ввиду получени  осадка различного качества из-за непосто нства теплового потока в процессе замораживани .

В предлагаемой установке введение экранов по меньшей мере двух срезаю- щих устройств, кольцевого перфорированного коллектора и теплообменника позвол ет осуществл ть замораживание осадка при посто нном по всей поверхности цилиндров коэффициенте теплопередачи . Это дает возможность обра . .v-K -H - J J 1 DUOMumnui, I ь uupd

g,,,,, осадок при строго определен .

ном значении плотности теплового потока , что стабилизирует высокое качество обработанного осадка и его гаран- Q тированное обезвоживание до влажности 60-75% с минимальными энергозатратами и при высокой производительности обезвоживающего аппарата по сухому веществу осадка.

45 Предлагаема  установка работает следующим образом.

Обрабатываемый осадок поступает в рециркул ционную станцию 6 и затем v нагнетаетс  в теплообменник 7, где 50 он охлаждаетс  до температуры, близкой к криоскопической за счет теплообмена с холодной водой, поступающей из плавител  2 через насос 27. Из теплообменника 7 осадок через проточ- JJ ку в вале 1б поступает в узел 17 нанесени  осадка и поливочные насадки 18, расположенные у крышки 10. При планетарном вращении узла 17 нанесени  осадка относительно цилиндров 9

715904 9

из поливочных насддок 18.изливаетс  осадок и poBHb iM тонким слоем наноситс  на теплообменные поверхности цилиндров . 9. Стекающий с поверхностей избыток осадка собираетс  в сборнике 22 и отводитс  обратно в рециркул ционную станцию 6.

Замораживание осадка происходит за счет теплообмена с хладагентом, ю кип щим между цилиндрами 9 и экранами 12, куда он поступает из перфорированного коллектора ,1 узла 13 пода- .чи хладагента. Образующиес  при кипе- пары хладагента поступают в узел 15 Т5 отвода хладагента и затем в компрессорный холодильный агрегат 3.

- Замороженный на цилиндрах 9 осадок удал етс  срезающими элементами 20, которые установлены друг под дру- 20 гом со смещением в сторону, противоположную вращению вала 1б по профилю кривой фронта замораживани . За каждым срезающим элементом 20 закреплен

8

пающего из рециркул ционной станции 6 в испаритель 8.

Нагрета  в теплообменнике-конденсаторе 4 и теплообменнике 7 вода поступает в оросительные форсунки 28. Избыток теплой воды сбрасываетс  в канализационный сток или используетс  дл  технологических целей.

Некоторое количество воды из насоса 27 поступает в смывные форсунки 29, с помощью которых твердые вещества осадка подаютс  к шнеку 30 и затем в при мок 31. Из при мка 31 твердые вещества осадка с небольшим количеством воды поступают в обезвоживающий аппарат 5. После обезвоживающего аппарата 5 обезвоженный осадок направл етс  на место складировани , а отфильтрованна  вода поступает в насос 27.

Благодар  оборудованию установки теплообменником 7, экранами 12, перфорированным коллектором 1, смещенгибкий подборщик 21, полностью очища- 25 ными друг относительно друга срезаю- юи4ий поверхность цилиндров 9 от замороженного осадка.

Срезанный осадок падает в бак 2 плавител  2, где за счет непосредственного теплообмена с теплой водой, 30 равномерно распредел емой оросительными форсунками 28, происходит оттаивание осадка. В процессе гравитационного отстаивани  в баке 2 осадок разщими элементами 20 создаютс  услови  дл  ведени  процесса замораживани  осадка при строго определенном тепловом потоке по всей поверхности цилиндров 9, что повышает надежность работы как отдельных узлов, так и всей установки в целом.

В предлагаемой установке обработки осадков природных и сточных вод по сравнению с известной теплообмен между осадком и хладагентом осуществл етс  при определенном значении коэффициента теплопередачи, что определ ет посто нное значение плотности теплового потока, ведение процесса замораживани  осадка в оптимальных услови х и, как следствие, повышение надежности работы установки и гарантированное обезвоживание осадка до влажности 60-75% при минимальных энергозатратах. Кроме того, удельный расход электроэнергии -на обработку осадка снижаетс  на 10%.

дел етс  на твердые вещества и воду. (Холодна  вода из зоны, образованной перегородкой 25, поступает в водоот- вод щий лоток 26, откуда забираетс  насосом 27« Основное количество воды поступает на подогрев в теплообмен- ник-конденсатор k и теплообменник 7. В теплообменнике-конденсаторе на- грев воды происходит за счет тепла конденсации парообразного хладагента поступающего из компрессорного холо- дильного агрегата 3. Подогрев воды в теплообменнике 7 осуществл етс  благодар  охлаждению осадка, посту

8

пающего из рециркул ционной станции 6 в испаритель 8.

Нагрета  в теплообменнике-конденсаторе 4 и теплообменнике 7 вода поступает в оросительные форсунки 28. Избыток теплой воды сбрасываетс  в канализационный сток или используетс дл  технологических целей.

Некоторое количество воды из насоса 27 поступает в смывные форсунки 29, с помощью которых твердые вещества осадка подаютс  к шнеку 30 и зате в при мок 31. Из при мка 31 твердые вещества осадка с небольшим количеством воды поступают в обезвоживающий аппарат 5. После обезвоживающего аппарата 5 обезвоженный осадок направл етс  на место складировани , а отфильтрованна  вода поступает в насос 27.

Благодар  оборудованию установки теплообменником 7, экранами 12, перфорированным коллектором 1, смещенными друг относительно друга срезаю-

щими элементами 20 создаютс  услови  дл  ведени  процесса замораживани  осадка при строго определенном тепловом потоке по всей поверхности цилиндров 9, что повышает надежность работы как отдельных узлов, так и всей установки в целом.

В предлагаемой установке обработки осадков природных и сточных вод по сравнению с известной теплообмен между осадком и хладагентом осуществл етс  при определенном значении коэффициента теплопередачи, что определ ет посто нное значение плотности теплового потока, ведение процесса замораживани  осадка в оптимальны услови х и, как следствие, повышение надежности работы установки и гарантированное обезвоживание осадка до влажности 60-75% при минимальных энергозатратах. Кроме того, удельный расход электроэнергии -на обработку осадка снижаетс  на 10%.

§)

- П ,

l-(-A-L

:3fSoda

12.

Составитель Л.Суханова

...Олийнык Корректор М.Кучер ва  Заказ 2611

Тираж 793

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород улГг1г1рйн1 7о7

Rh7J

;4t

Фиг г

Корректор

Подписное

м и откры наб., д.

Claims (2)

1. УСТАНОВКА ОБРАБОТКИ ОСАД,К0В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД, содержащая кристаллизатор с рециркуляционной станцией и испарителем, выполненным из двух коаксиально расположенных цилиндров, соединенных по торцам основанием и крышкой, закрепленные на валу привода планетарного вращения узел нанесения осадка с поливочными насадками и узел удаления осадка со срезающими элементами и гибкими подборщиками, расположенный под кристаллизатором плавитель, компрессор- ный холодильный агрегат, теплообменник-конденсатор, узлы подачи и отвода хладагента в кристаллизаторе и аппарат для обезвоживания осадка, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы установки за счет обеспечения стабильных теплопередающих характеристик и сокращения эксплуатационных затрат, она снабжена экранами, установленными между цилиндрами испарителя под наклоном к его вертикальным стенкам с зазорами между вертикальной стенкой и соответствующим экраном у крышки испарителя и у его основания, узел подачи хладагента снабжен уста- _с новленным у основания испарителя коль· ® цевым перфорированным коллектором, а в узле удаления осадка срезающие элементы с гибкими подборщиками расположены друг под другом со смещением в сторону, противоположную направлению вращения узла нанесения осадка.

2. Установка поп.1,отличаю щ а я с я тем, что кристаллизатор снабжен теплообменником, соединенным с узлом нанесения осадка, рециркуляционной станцией и правителем.

SU „,1590449