SU833154A3 - Способ регулировани процесса тепловой обработки шлама - Google Patents

Description

Изобретение относится к способу непрерывного кондиционирования шлама, в частности шлама сточных вод при повышенной температуре и повышенном давлении и может использоваться в очистных сооружениях.

Известен способ регулирования процесса тепловой обработки шлама путем отвода гаЗа из реактора в зависимости от его давления в верхней части реактора и подачи теплоносителя в зависимости от температуры шлама в реакторе [1] .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо- ’’ соб регулирования процесса тепловой обработки щлама, в котором давление устанавливают в отдельных ступенях при помощи газоспускных вентилей, _ при этом сначала на оснований задан- ²⁰ ного давления для реактора, в котором происходит кондиционирование, определяют оптимальные давления отдельных ступеней несоответственно, 25 устанавливают вентили так, что при превышении вычисленного давления соответствующее количество газа спускается [2] .

Однако если по какой-либо причине будет целесообразно изменить давленйе-^,и реактора, .то должны быть изменены давления также и в различных ступенях теплообмена. Отклонениям давления, при которых давление находится ниже ’ вычисленного оптимального давления, нельзя противодействовать. Чтобы скорректировать эти давления необходимы дополнительные приемы, как, например, вдувание пара в соответствующую ступень. Но это требует дополнительных капиталовложений и производственных расходов. Также и спуск газа из промежуточных ступеней, всегда связан с теплопотерями и поэтому должен быть ограничен до минимума. Но, определенный спуск газа является необходимым, так как атмосфера в отдельных ступенях, которая в идеальном случае должна состоять из чистого водяного пара, в действительности же обогащена более или менее инертным газом, прежде всего углекислотой, А инертный газ ухудшает теплоотдачу.

Цель изобретения - уменьшения теплопотерь.

Поставленная цель достигается тем, что отвод отработанного газа изменяют в зависимости от концентрации инертного газа в реакторе и теплообменниках, а концентрацию инертного газа определяют по разности температур неочищенного и очиненного шламов.

Образование инертного газа в отдельных ступенях является различным. Это образование особенно отмечается, прежде всего, в самых.холод- ных и в самых горячих ступенях. В средних ступенях, напротив, не появляется никакого инертного газа. В соответствии с этим при предлагаемом'способе регулирования можно почти полностью избежать теплопотерь в сред-‘^и них ступенях.

Для каждой ступени разница между температурой на выходе неочищенного шлама и температурой на выходе кондиционированного шлама является ме- 15 рой для концентрации инертного газа. Это приемлемЬ, так как указанная разница в' температуре является следствием несовершенства теплообмена, которая в первую очередь, обусловлена со- 20 держанием инертного газа.

На фиг. 1 показана схема кондиционерной установки; на фиг. 2 - схема регулирования прямого теплообменника.

Установка 1 включает три прямых теплообменника 2-4. Однако на практике, как правило, оказывается большее количество прямых теплообменников примерно до шести - как оптимальное. Прямые теплообменники состоят из прямо стоящих цилиндрических емкостей с вогнутыми днищами. Каждый прямой теплообменник разделен наклонными горизонтальными перегородками 5-7 на нижние 8-10 и на верхние 11-13 камеры. Через отверстия промежуточных пере- . ⁵ городок камеры сообщены друг с другом. Трубы 14-16, сваренные с краями отверстий, простираются от горизонтальных перегородок вверх. Между этими перегородками и наружными стенка- 40 ми прякых теплообменников имеются над перегородками кольцевые желоба. В камерах 11-13 расположены каскадные щитки 17-19.

Неочищенный шлам из резервуара 45 (не показан) идет по трубопроводу ' 20 через насос 21 высокого давления к верхнему днищу прямого теплообменника 3, который он проходит посередине . Соответствующие трубопроводы jq 22 и 23, каждый из которых имеет насос 24 и 25, выходят из желобов 26 прямых теплообменников 4 и 3 и присоединены к последующим прямым теплообменникам 3 и 2. ..

Предусмотрен трубопровод 27 с насосом 28,.который выходит от желоба прямого теплообменника 2 и входит сверху в реактор 29.

Реактор 29 в своей верхней части оборудован также каскадными щитками 60 30. Под каскадными щитками подключен трубопровод 31 для подачи постороннего пара.

От нижней части реактора 29 идет трубопровод 32, содержащий вентиль 65 для снижения давления, и входит с боковых сторон в камеру 8 прямого теплообменника 2. Соответствующие соединительные трубопроводы 34 и 35 с вентилями 3.6 и 37 соединяют соседние, прямые теплообменники. От прямого теплообменника 4 выходит наружу трубопровод 38 с вентилем 39.

Газопускные трубопроводы 40-43, оборудованные вентилями 44-47, присоединены к верхней части реактора 29 и прямых теплообмёнников 2-4 и соединены с коллектором 48.

Способ осуществляется следующим образом.

Неочищенный шлам подается насосом через трубопровод 20 в камеру 13 прямого теплообменника 4, где он при попадании на каскадные щитки 19 распределяется и нагревается при помощи теплоты конденсации выходящим из камеры 1.0 выпаром. Нагретый сырой шлам с выпарным конденсатом образует в желобе 26 сборник и подается оттуда насосом 24 через трубопровод 22 при повышенном давлении в следующий прямой теплообменник 3. В этом и в следующем прямом теплообменнике 2 описанный процесс повторяется. Подогретый таким образом сырой шлам доводится насосом 25 до давления реактора и вдавливается в него. Там он стекает тонкой струей-пеленой по каскадным щиткам вниз и при этом путем прямого теплообмена доводится встречным отработанным газом и поданным по трубопроводу 31 посторонним паром до температуры реактора. После необходимого времени нахождения в реакторе поданного сверху неочищенного шлама кондиционированный уже шлам выходит снизу через трубопровод 32 из реактора и в редукционном клапане' понижается давление до давления, имеющегося в прямом теплообменнике 2. При этом кондиционированный шлам охлаждается при парообразовании. В камере 8 прямого теплообменника кондиционированный шлам и пар отделяются друг от друга,. Выпары поднимаются в камеру 11 и перемешиваются там с менее горячим неочищенным шламом. Кондиционированный шлам образует на днище сборник, из которого он стекает через трубопровод 24, после этого в расширительном вентиле 36 давление снова снижается у него. В прямых теплообменниках 3 и 4 происходит соответствующий процесс и намного охлажденный, кондиционированный шлам выходит потом через трубопровод 35 из устройства.

У каждого прямого теплообменника в верхнем и нижнем сборнике имеется по одному термоэлементу 49 и 50, от которых один измеряет непрерывно температуру неочищенного шлама, стекающего в направлении реактора 29, а другой непрерывно измер.яет темпе833154 ратуру выходящего кондиционированного шлама. Термоэлементы 49 и 50 включаются с встречной последовательностью один против другого, создающаяся в результате разница в напряжении превращается преобразователем 51 из- меряемой величины в электрический сиг- ³ нал. Этот сигнал подводится для дальнейшей переработки к регулятору 52. Если возникает отклонение от установленного заданного значения, то регулятор 52 дает соответствующий ¹⁰ этому отклонению выходной сигнал в виде электрического сигнала электромагнитному преобразователю 53 сигналов. Этот преобразователь преобразует электросигнал в гидравлический 15 сигнал, который подается дальше пневматическому позиционному регулятору 54. Этот регулятор обеспечивает с помощью пневматического сервопривода 55 положение вентиля 45., соответствующее 20 выходному’сигналу регулятора 52.

Давление регулятора регулируется с· помощью поданного постороннего пара. Вследствие доли участия инертного газа температура шлама в реакторе 25 на несколько градусов ниже температуры насыщения. Температура шлама регулируется тем, что соответствующее количество отработанных газов , спускается через вентиль 44. Из от- -jg дельных прямых теплообменников 2-4 при помощи регулирующего устройства спускается столько газа, что разница в температуре, которая в отсутствии инертного газа при полном теплообмене была бы -весьма незначительной, не , превышает заданное максимальное значение. Это означает·, что концентрация инертного газа держится настолько низкой, что она-не ухудшает теплообмен свыше неизбежного, но возможно .40 незначительного размера. Таким образом, в прямых теплообменниках 2-4 давление и температура автоматически устанавливаются на оптимальные промежуточные значения так, что для 45 поступающего неочищенного шлама создается ступенчатое повышение, а для стекающего кондиционированного шлама ступенчатое понижение давления и температуры.

Разница в температуре является только мерой или показателем наличия инертного газа. Инертный газ является основной причиной ухудшения теплообмена. Поэтому, при другом варианте выполнения предлагаемого способа концентрация инертных газов применяется как регулируемая величина- Конечно, среди отдельных прямых теплообменников она не является постоянной, а возрастает снизу вверх. Поэтому, в' отработанном газе она наибольшая и там измеряется. При этом для всего потока отработанного газа каждого, прямого теплообменника или для одного из ответвленного от него частичного потока определяется содержание влаги.

Остаток представляет собой инертный газ. Регулирование происходит . соответствующим образом (фиг. 2) только с той разницей, что вместо разницы в температура концентрации инертйбго газа служит регулируемой величиной .

Claims (2)

1. ., . - . k - , Изобретение относитс  к способу непрерывного кондиционировани  шлама в частности шлама сточных вод при по вышенной температуре и повышенном давлении и может использоватьс  в очистных сооружени х. Известен способ регулировани  процесса тепловой обработки шлама путем отвода гаЗа из реактора в зависимости от его давлени  в верхней части реактора и подачи теплоносител в зависимости от температуры шлама в реакторе 1 . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ регулировани  процесса тепловой обработки шлама, в котором давле.ние устанавливают в отдельных ступен х при помощи газоспускных вентилей, при этом сначала на оснований заданного давлени  дл  реактора, в котором происходит кондиционирование, определ ют оптималь йые давлени  отдельных ступеней и, соответственно, устанавливают вентили так, что при превышении вычисленного давлени  со ответсмующее количество газа спус-каетс  12} . Однако если по какой-либо причин будет целесообразно изменить давлен реактора, .то должны быть изменены давлени  так-же и в различных ступен х теплообмена. Отклонени м давлени , при которых давление находитс  ниже вычисленного оптимального давлени , нельз  противодействовать. Чтобы скорректировать эти давлени  необходимы дополнительные приемы, как, например , вдувание пара в соответствующую ступень. Но это требует дополнительных капиталовложений и производственных расходов. Также и спуск газа из промежуточных ступеней, всегда св зан с теплопотер ми и поэтому должен быть ограничен до минимума. Но, определенный спуск газа  вл етс  не- . обходимым, так как атмосфера в отдельных ступен х, котора  в идеальном случае должна состо ть из чистого вод ного пара, в действительности же обогащена более или менее инертным газом, прежде всего углекислотой, А инертный газ ухудшает теплоотдачу. Цель изобретени  - уменьшени  теплопотерь . Поставленна  цель достигаетс  тем, что отвод отработанного газа измен ют в зависимости от концентрации инертного газа в реакторе и теплообменниках , а концентрацию инертного газа определ ют по разности температур неочищенного и очиценного ишамов. Образование инертного газа в отдельных ступен х  вл етс  различным . Это образование особенно отмечаетс , прежде всего, в самых.холодных и в самых гор чих ступен х. В средних ступен х, напротив, не по вл етс  никакого инертного газа, в с ответствии с этим при предлагаемс способе регулировани  можно почти полностью избежать теплопотерь в ср них ступен х. Дл  каждой ступени разница между температурой на выходе неочищенного шлама и температурой на выходе кондиционированного шлама  вл етс  мерой дл  концентрации инертного газа Это приемпемЬ, так как указанна  ра ница в температуре  вл етс  следстви ем несовершенства теплообмена, крто ра  в Первую очередь, обусловлена с держанием инертного газа. На фиг. 1 показана схема кондици онерной установки; на фиг. 2 - схем регулировани  пр мого теплообменник Установка 1 включает три пр мых теплообменника 2-4. Однако на практи ке, как правило, оказываетс  больше количество пр мых теплообменников примерно до шести - как оптимальное Пр мые теплообменники состо т из пр  мо сто щих цилиндрических емкостей с вогнутыми днищами. Каждый пр мой теп лообменник разделен наклонными горизонтальными перегородками 5-7 на ниж ние 8-10 и Hci верхние 11-13 камеры. Через отверсти  промежуточных перегородок камеры сообщены друг с другом . Трубы 14-16, сваренные с кра ми отверстий, простираютс  от грризо тальных перегородок вверх. Между эти ми перегородками и наружными стенками теплообменников имеютс  над перегородками кольцевые желоба В камерах 11-13 расположены каскадные щитки 17-19. Неочищенный шлам из резервуара (не показан) идет по трубопроводу 20 через насос 21 высокого давлени  к верхнему днищу пр мого теплообменника 3, который он проходит по середине . Сбответствующие трубопроводы 22 и 23, каждый из которых имеет насос 24 и 25, выход т из желобов 26 пр мых теплообменников 4 и 3 и присоединены к последукхцим пр мым теплообменникам 3 и 2. Предусмотрен трубопровод 27 с насосом 28,.который выходит от желоба пр мого теплообменника 2 и входит сверху в реактор 29. Реактор 29 в своей верхней части оборудован также каскадными щитками 30. Под каскадными щитками подключен трубопровод 31 дл  подачи постороннего пара. От нижней части реактора 29 идет трубопровод 32, содержащий вентиль 33 дл .снижени  давлени , и входит с боковых сторон в камеру 8 пр мого теплообменника 2. Соответствук цие соединительные трубопроводы 34 и 35 с вентил ми 36 и 37 соедин ют соседние , пр мые теплообменники. От прймого теплообменника 4 выходит наружу трубопровод 38 с вентилем 39. Газопускные трубопроводы 40-43, оборудованные вентил ми 44-47, присоединены к верхней части реактора 29 и пр мых теплообменников 2-4 и соединены с коллектором 48. Способ осуществл етс  следующим образом. Неочищенный шлам подаетс  насосом 21 через трубопровод 20 в камеру 13 пр мого теплообменника 4, где он при попаданиина каскадные щитки 19 распредел етс  и нагреваетс  при помощи теплоты конденсации выход щим из камеры 10 выпаром. Нагретый сырой шлам с выпарным конденсатом образует в желоба 26 сборник и подаетс  оттуда насосом 24 через трубопровод 22 при повьЕиенном давлении в следующий пр мой теплообменник 3, В этом и в следующем пр мом теплообменнике 2 описанный процесс повтор етс . Подогретый таким образом сырой шлам доводитс  насосом 25 до давлени  реактора и вдавливаетс  в него. Там он стекает тонкой струей-пеленой по каскадным щиткам вниз и при этом путем пр мого теплообмена доводитс  встречным отработанным газом и поданным по трубопроводу 31 посторонним паром до температуры реактора. После необходимого времени нахождени  в реакторе поданного сверху неочищенного шлама кондиционированный уже шлагл выходит снизу через трубопровод 32 из реактора и в редокционном клапане понижаетс  давление до давлени , имеющегос  в пр мом теплообменнике 2. При этом кондиционированный шлам охлаждаетс  при парообразовании. В камере 8 пр мого теплообменника кондиционированный шлам и пар отдел ютс  друг от друга.. Шпары поднимаютс  в камеру 11 и перемешиваютс  там с менее гор чим неочищенным шламом. Кондиционированный шлам образует на: днище сборник, из которого он стекает через трубопровод 24, после этого в расширительном вентиле 36 давление снова снижаетс  у него. В пр мых теплообменниках 3 и 4 происходит соответствующий процесс и намного охлажденный, кондиционированный шлам выходит потом через трубопровод 35 из устройства. У каждого пр мого теплообменника в верхнем и нижнем сборнике имеетс  по одному термоэлементу 49 и 50, от которых один измер ет непрерывно температуру неочищенного щлама, стекающего в направлении реактора 29, а другой непрерывно измер. ет температуру выход щего кондиционированного шлама. Термоэлементы 49 и 50 вклю чгиотс  с встречной последовательностью один против другого, создающа с  в результате разница в напр жении превращаетс  преобразователем 51 измер емой величины в электрический си нал. Этот сигнал подводитс  дл  дальнейшей переработки к регул тору 52 Зсли возникает отклонение от установленного заданного значени , то регул тор 52 дает соответствующий этому отклонению выходной сигнал в виде электрического сигнала электромагнитному преобразователю 53 сигналов . Этот преобразователь преобра зует электросизгнал в гидравлический сигнал, который подаетс  дальше пнев матическому позиционному регул тору 34. Этот регул тор обеспечивает с по мощью пневматического сервопривода 5 положение вентил  45., соответствукнце выходномусигналу регул тора 52. Давление регул тора регулируетс  .С помощью поданного постороннего пара . Вследствие доли участи  инертного газа температура шлама в реакторе на несколько градусов ниже температуры насыщени . Температура шлама регулируетс  тем, что соответствующее количество отработанных газов спускаетс  через вентиль 44. Из отдельных пр мых теплообменников 2-4 при помощи регулирующего устройства спускаетс  столько газа, что разница в температуре, котора  в отсутствии инертного газа при полном теплообмене была бы -весьма незнач-ительной, не превышает заданное максимальное значение . Это означает., что концентраци инертного газа держитс  настолько низкой, что она не ухудшает теплообмен свыше Неизбежного, но возможно незначительного размера. Таким образом , в пр мых теплообменниках 2-4 давление и температура автоматически устанавливаютс  на оптимальные промежуточные значени  так, что дл  поступающего неочищенного шлама создаетс  ступенчатое повышение, а дл  стекающего кондиционированного шлама ступенчатое понижение давлени  и температуры . Разница в температуре  вл етс  только керой или показателем наличи  инертного газа. Инертный газ  вл етс  основной причиной ухудшени  теплообмена. Поэтому, при другом варианте выполнени  предлагаемого способа концентраци  инертных газов примен етс  как регулируема  величина- Конечно, среди отдельных пр мых теплообменников она не  вл етс  посто нной , а возрастает снизу вверх. Поэтому, в отработанном газе она наибольша  и там измер етс . При этом дл  всего потока отработанного газа каждого, пр мого теплообменника или дл  одного из ответвленного от него частичного потока определ етс  содержание влаги. Остаток представл ет собой инертный газ. Регулирование происходит соответствующим образом (фиг. 2) только о той разницей, что вместо разницы в температура концентрации инертйОго газа служит регулируемой величиной . Формула изобретени  1.Способ регулировани процесса . тепловой обработки шлама путем изменени  отвода отработанного газа из реактора и теплообменников, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  теплопотерь за счет повышени  точности регулировани , отвод отработанного газа измен ют в зависимости от концентрации инертного газа в указанных аппаратах.. 2.Способ по п. 1, о.тличаю Щ и и с   тем, что концентрацию инертного газа определ ют по разности температур неочищенного и очищенного шламов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Патент Великобритании №1379929, кл. С 1 С, 1975.
2. 2.Патент ФРГ № 2019731, кл. С 02 С 3/00, 1974.