RU2047379C1

RU2047379C1 - Device for selecting hollow microspheres from ash and slag pulp

Info

Publication number: RU2047379C1
Authority: RU
Inventors: Алексей Семенович Кузин; Иван Прокопьевич Прокопьев; Геннадий Николаевич Якунин
Original assignee: Алексей Семенович Кузин; Иван Прокопьевич Прокопьев; Геннадий Николаевич Якунин
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: material separation. SUBSTANCE: device has casing 1 with sleeves 2 and 3 for supplying and discharging pulp, respectively. The device for collecting microspheres is made in form of rocker 6 with receiving vessel 7 on one arm and counterweight 13 on the other one. The rocker arms are connected with valves 9 and 15. Valve 9 in pipe-line 12 discharges microspheres from casing 1 into vessel 7. Valve 15 closes the sleeve for discharging pulp. The rocker being out of balance caused by microspheres accumulating in vessel 7, valves move to provide uninterrupted operation of the device in automatic mode. EFFECT: enhanced effectiveness in separating materials of different density. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к разделению материалов по плотности методом флотации и может быть использовано на тепловых электростанциях для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы. The invention relates to the separation of materials by density by flotation and can be used in thermal power plants to isolate hollow microspheres from ash and slag pulp.

В процессе горения угля в топке ТЭЦ золошлаковая смесь при помощи воды нагнетается по трубопроводам на шлаковые поля (лагуны), где содержащиеся в золе полые микросферы всплывают на поверхность воды. На Западе эти микросферы называются ценосферы и в основном собираются с поверхности воды в лагунах достаточно простыми приспособлениями, такими как поплавки из трубопроводов и насосы [1] Однако данные устройства позволяют собирать микросферы только с поверхности воды, что возможно лишь в летний период. С наступлением морозов лагуны замерзают и часть микросфер в этот период теряется из-за вмерзания в лед, с последующим опусканием весной на дно и засыпки золой. In the process of burning coal in the furnace of a thermal power plant, an ash and slag mixture is pumped through pipelines to slag fields (lagoons), where the hollow microspheres contained in the ash float to the surface of the water. In the West, these microspheres are called cenospheres and are mainly collected from the water surface in lagoons by rather simple devices, such as floats from pipelines and pumps [1] However, these devices allow collecting microspheres only from the water surface, which is possible only in the summer. With the onset of frost, the lagoons freeze and part of the microspheres during this period is lost due to freezing into ice, followed by lowering in the spring to the bottom and backfilling with ash.

Поэтому поставлена задача по выделению микросфер непосредственно из золошлаковой пульпы, т.е. до подачи ее на шлаковое поле. Therefore, the task was set to isolate microspheres directly from ash and slag pulp, i.e. before submitting it to the slag field.

Известна попытка решить эту проблему путем выделения микросфер непосредственно на пульпопроводе за счет установки отстойной камеры с крышкой, стержней и пластин для уменьшения турбулентности потока, а также затвора с поплавковым регулятором [2] Однако это решение неэффективно, т.к. невозможно добиться заданной флотации микросфер (удельный вес 0,6-0,7 г/см³) из-за высокой турбулентности потока в пульпопроводе. Для уменьшения турбулентности пришлось бы выполнить приемную камеру огромных размеров, что практически равнозначно сбросу пульпы в лагуну. Поэтому одно из направлений это выделение микросфер непосредственно из- под котла, т.е. выделение микросфер из открытой зольной канавки, где золошлаковая смесь течет под действием собственного веса.A known attempt to solve this problem by isolating the microspheres directly on the slurry pipeline by installing a settling chamber with a lid, rods and plates to reduce flow turbulence, as well as a shutter with a float regulator [2] However, this solution is inefficient, because it is impossible to achieve a given flotation of microspheres (specific gravity 0.6-0.7 g / cm ³ ) due to the high turbulence of the flow in the slurry pipeline. To reduce turbulence, a huge receiving chamber would have to be made, which is almost the same as dropping the pulp into the lagoon. Therefore, one of the directions is the allocation of microspheres directly from under the boiler, i.e. the allocation of microspheres from an open ash groove, where the ash and slag mixture flows under its own weight.

Наиболее близким решением к заявляемому является устройство для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы, содержащее конический корпус с патрубками для подвода и отвода пульпы, а также приспособление для сбора микросфер, выполненное в виде ножа, совершающего периодический съем микросферы с поверхности воды. Для увеличения выхода микросфер в устройстве предусмотрено механическое перемешивающее устройство также периодического действия [3] Недостатком данного устройства является низкий выход микросфер, составляющий не более 0,3% от веса золы. Кроме того, даже такой выход микросфер требует периодического перемешивания пульпы и отстоя для всплытия микросфер, что снижает производительность устройства. Работа на данном устройстве в автоматическом режиме не предусмотрена, т.к. не существует связи между расходом пульпы, накоплением микросфер и срабатыванием съемного ножа. The closest solution to the claimed is a device for separating hollow microspheres from ash and slag pulp, containing a conical body with nozzles for supplying and discharging pulp, as well as a device for collecting microspheres, made in the form of a knife, performing periodic removal of microspheres from the surface of the water. To increase the output of microspheres, a mechanical mixing device of periodic action is also provided in the device [3] The disadvantage of this device is the low output of microspheres, which is not more than 0.3% by weight of ash. In addition, even such an output of microspheres requires periodic mixing of the pulp and sludge to float the microspheres, which reduces the performance of the device. Work on this device in automatic mode is not provided, because There is no connection between pulp consumption, the accumulation of microspheres and the operation of a removable knife.

Сущность данного изобретения заключается в том, что в устройстве для выделения полых микросфер из золошлаковой пульпы, содержащем конический корпус с патрубками для подвода и отвода пульпы и приспособление для сбора микросфер с поверхности воды, согласно изобретению, последнее представляет собой шарнирно закрепленное на корпусе коромысло, одно из плеч которого снабжено подвешенной к нему приемной емкостью с дроссельным отверстием и кинематически соединено с клапаном, установленным в воронке трубопровода, соединяющего внутреннюю полость корпуса с приемной емкостью, а другое плечо снабжено противовесом и кинематически соединено с клапаном, установленным в патрубке для отвода золошлаковой пульпы. The essence of this invention lies in the fact that in the device for separating hollow microspheres from ash and slag pulp containing a conical body with nozzles for supplying and discharging the pulp and a device for collecting microspheres from the surface of the water, according to the invention, the latter is a rocker articulated to the body, one from the shoulders of which is equipped with a receiving tank suspended from it with a throttle hole and kinematically connected to a valve installed in the funnel of the pipeline connecting the internal floor st housing with the receptacle, and the other arm provided with a counterweight and is connected kinematically with the valve mounted in the pipe for discharging ash and slag slurry.

Согласно одному из вариантов, в корпусе установлена дополнительная трубка, соединяющая нижнюю часть корпуса с насосом. According to one embodiment, an additional tube is installed in the housing connecting the lower part of the housing to the pump.

Технический результат от использования данного решения заключается в том, что осуществляется связь между уровнем воды, расходом пульпы и расходом выделяемых из нее микросфер, т.е. с увеличением количества выделяемых микросфер коромысло под действием веса приемной емкости с микросферами открывает клапан в патрубке для отвода пульпы и закрывает воронку, т.е. снижается уровень воды в корпусе и уменьшается поступление микросфер в приемную емкость, и расход через дроссельное отверстие в емкости превышает приход микросфер из воронки. В определенный момент, по мере опорожнения емкости, она перемещается вверх и закрывает клапан выпускного патрубка, открывая клапан в воронке, в результате чего поднимается уровень воды в корпусе и увеличивается расход микросфер через воронку в приемную емкость. Этим обеспечивается автоматический режим работы устройства, повышенный выход микросфер из пульпы и достаточная производительность при непрерывном режиме работы. The technical result from the use of this solution is that there is a connection between the water level, the flow rate of the pulp and the flow rate of microspheres emitted from it, i.e. with an increase in the number of emitted microspheres, the rocker, under the influence of the weight of the receiving container with microspheres, opens the valve in the pipe outlet for pulp removal and closes the funnel, i.e. the water level in the housing decreases and the flow of microspheres into the receiving tank decreases, and the flow through the throttle hole in the tank exceeds the arrival of the microspheres from the funnel. At a certain moment, as the container is emptied, it moves up and closes the valve of the outlet pipe, opening the valve in the funnel, as a result of which the water level in the housing rises and the flow of microspheres through the funnel to the receiving tank increases. This ensures the automatic mode of operation of the device, the increased output of the microspheres from the pulp and sufficient performance during continuous operation.

Данное техническое решение соответствует критерию "новизна", т.к. характеризуется наличием отличительных от прототипа признаков. Для уяснения соответствия критерию "изобретательский уровень" был проведен поиск решений, содержащих указанные отличительные признаки. В результате анализа известных решений установлено, что заявляемое решение не вытекает явным образом из совокупности известных решений, и поэтому оно соответствует критерию "изобретательский уровень". This technical solution meets the criterion of "novelty", because characterized by the presence of distinctive signs from the prototype. To clarify compliance with the criterion of "inventive step", a search was carried out for solutions containing these distinctive features. As a result of the analysis of known solutions, it was found that the claimed solution does not follow explicitly from the totality of known solutions, and therefore it meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 то же, вид сбоку. Figure 1 schematically shows the proposed device, front view; figure 2 is the same, a top view; figure 3 is the same side view.

Устройство состоит из конического корпуса 1, снабженного патрубками 2 для подвода золошлаковой пульпы, и патрубком 3 для отвода. Для подачи пульпы из зольной канавки в корпус служит насос 4. На сторонах корпуса против патрубков 2 выполнены отражательные пластины 5 для снижения турбулентности потока подводимой пульпы. На корпусе 1 шарнирно закреплено коромысло 6. Одно из плеч коромысла снабжено подвешенной к нему приемной емкостью 7 с установленными в днище дроссельными шайбами 8. Это плечо также кинематически связано тягой 9 с клапаном 10, установленным в воронке 11 трубопровода 12, соединяющего внутреннюю полость корпуса с приемной емкостью. Кромка воронки 11 должна быть выполнена строго горизонтально. На другом плече коромысла 6 подвижно установлен противовес 13 и плечо тягой 14 соединено с клапаном 15, установленным в патрубке 3 для отвода пульпы. В корпусе 1 может быть установлена дополнительная трубка 16, соединяющая нижнюю коническую часть корпуса с насосом 4. Подача воды через эту трубку предотвращает заиливание стенок корпуса и поверхностей патрубка 3 с клапаном 15. Для сбора выделенных микросфер служит короб 17. The device consists of a conical housing 1, equipped with nozzles 2 for supplying ash and slag pulp, and a nozzle 3 for removal. Pump 4 is used to feed the pulp from the ash groove into the casing. Reflecting plates 5 are made on the sides of the casing against the nozzles 2 to reduce the turbulence of the feed pulp. A rocker 6 is pivotally fixed to the housing 1. One of the arms of the rocker arm is equipped with a receiving tank 7 suspended from it with throttle washers 8 installed in the bottom. This arm is also kinematically connected by a rod 9 with a valve 10 installed in a funnel 11 of the pipe 12 connecting the internal cavity of the housing with receiving capacity. The edge of the funnel 11 must be made strictly horizontal. On the other arm of the rocker arm 6, a counterweight 13 is movably mounted and the shoulder with a rod 14 is connected to a valve 15 installed in the pipe 3 for withdrawing the pulp. An additional tube 16 can be installed in the housing 1, connecting the lower conical part of the housing with the pump 4. The water supply through this tube prevents siltation of the walls of the housing and the surfaces of the pipe 3 with the valve 15. A box 17 is used to collect the selected microspheres.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Золошлаковая пульпа от котла электростанции подается по открытой зольной канавке, откуда насосом 4 закачивается через патрубки 2 в корпус 1 устройства. В корпусе поток стабилизируется за счет отражательных пластин 5 и из него всплывают микросферы, образующие тонкий слой на поверхности воды. В исходной позиции приемная емкость находится в крайнем верхнем положении, а противовес в крайнем нижнем, при этом клапан 10 открыт, а клапан 15 закрыт. По мере заполнения корпуса (скорость подъема уровня жидкости составляет 1-1,5 мм/с), слой микросфер достигает уровня кромки воронки 11 и по трубопроводу 12 поступает в приемную емкость 7. Отверстие в дроссельных шайбах 8 выполнено так, что расход микросфер через дроссельное отверстие меньше расхода через открытый клапан 10, т.е. емкость наполняется. Когда емкость наполнится, она под действием собственного веса смещается вниз, поворачивая коромысло, закрывая клапан 10 и открывая клапан 15. Золошлаковая пульпа через патрубок 3 отводится самотеком в зольную канавку. Уровень воды при этом понижается, и подача микросфер через воронку уменьшается. По мере освобождения приемной емкости от микросфер через дроссельные шайбы 8, вес емкости уменьшается, она перемещается вверх, открывая клапан 10 и закрывая клапан 15. Уровень микросфер достигает уровня кромок воронки, микросферы поступают в приемную емкость 7, наполняя ее, и далее процесс повторяется. Ash and slag pulp from the boiler of the power plant is fed through an open ash groove, from where it is pumped through the nozzles 2 into the housing 1 of the device with a pump 4. In the body, the flow is stabilized by reflective plates 5 and microspheres emerge from it, forming a thin layer on the surface of the water. In the initial position, the receiving tank is in its highest position, and the counterweight is in its lowest position, while valve 10 is open and valve 15 is closed. As the body is filled (the rate of rise of the liquid level is 1-1.5 mm / s), the layer of microspheres reaches the level of the edge of the funnel 11 and through the pipe 12 enters the receiving tank 7. The hole in the throttle washers 8 is made so that the flow of microspheres through the throttle the hole is less than the flow rate through the open valve 10, i.e. capacity is being filled. When the container is full, it moves down under the action of its own weight, turning the rocker, closing the valve 10 and opening the valve 15. The ash and slag pulp through the pipe 3 is gravity-discharged into the ash groove. The water level decreases, and the flow of microspheres through the funnel decreases. As the receiving container is released from the microspheres through the throttle washers 8, the weight of the container decreases, it moves upward, opening the valve 10 and closing the valve 15. The level of the microspheres reaches the level of the edges of the funnel, the microspheres enter the receiving tank 7, filling it, and then the process is repeated.

Настройка устройства осуществляется за счет замены дроссельных шайб и перемещения противовеса. The device is configured by replacing the throttle washers and moving the counterweight.

Таким образом обеспечивается постоянное и непрерывное выделение микросфер из пульпы и осуществляется автоматический режим работы устройства. Количество выделенных микросфер составляет 2-2,5% от веса золы, что составляет 85-95% от общего количества микросфер, находящихся в золе. Производительность устройства составляет 100-150 кг мокрых микросфер в час. This ensures constant and continuous separation of microspheres from the pulp and the automatic operation of the device. The number of allocated microspheres is 2-2.5% of the weight of ash, which is 85-95% of the total number of microspheres in the ash. The productivity of the device is 100-150 kg of wet microspheres per hour.

Claims

1. A device for isolating hollow microspheres from ash and slag pulp, containing a conical body with nozzles for supplying and removing ash and slag pulp and a device for collecting microspheres from the surface of the water, characterized in that the device for collecting microspheres is a rocker arm pivotally mounted on the body, one arm of which equipped with a receiving tank with a throttle bore suspended from it and kinematically connected to a valve installed in the funnel of the pipeline connecting the internal cavity of the housing with receiving receptacle, and the other shoulder is equipped with a counterweight and kinematically connected to the valve installed in the pipe, for removal of ash and slag pulp.

2. The device according to claim 1, characterized in that an additional tube is installed in the housing connecting the lower part of the housing to the pump.