Результат интеллектуальной деятельности: ЭРЛИФТ

Изобретение относится к пневмо-гидротранспорту измельченных материалов и может быть использовано в технологических процессах грануляции металлургического шлака с получением мелкого граншлака в виде песка, который необходимо откачать из глубокого грануляционного бассейна для его последующего обезвоживания.

Известен эрлифт по JP 4370400 A, 22.12.1992, содержащий подъемную трубу, воздушную насадку со всасывающим патрубком, сепаратор с крышкой, сливную трубу, при этом подъемная труба выполнена с расширением кверху. Однако эрлифт наиболее эффективно работает в пульсационном режиме, когда пульпа поднимается вверх в виде поршней между воздушными пузырями. При пульсациях, благодаря пристенному трению, имеет место частичное отекание пульпы вниз в пристенной зоне. Коническое расширение диаметра подъемной трубы не обеспечивает торможение пристенного нисходящего потока пульпы в зоне сужения и внедрение в восходящий поток воздуха, что приводит к снижению эффективности работы эрлифта в целом.

Кроме того, крышка сепаратора является наиболее часто изнашиваемым элементом при подъеме таких абразивных частиц, как граншлак, т.к. поток пульпы, выбрасываемый из выходного отверстия подъемной трубы эрлифта (устья) в объем сепаратора, имеет высокую скорость.

Заявлен эрлифт, содержащий подъемную трубу, воздушную насадку со всасывающим патрубком, сепаратор с крышкой, сливную трубу, при этом подъемная труба выполнена с расширением кверху, отличающийся тем, что расширение диаметра подъемной трубы выполнено ступенчатым, а в крышке сепаратора смонтирован расположенный соосно с подъемной грубой цилиндрический выступ, выложенный камнелитыми плитками, при этом диаметр выступа в 1,2-2,0 раза, длина выступа в 1,5-2,5 раза, а расстояние от торца выступа до устья подъемной трубы в 3,0-5,0 раз превышают диаметр выходного отверстия подъемной трубы эрлифта.

Ступенчатое расширение диаметра подъемной трубы обеспечивает торможение пристенного нисходящего потока пульпы в зоне сужения и внедрение в восходящий ноток воздуха, что приводит к снижению эффективности работы эрлифта в целом. Данный эффект становится более ощутимым, когда эрлифт перекачивает не воду, а двухфазную смесь воды со шлаком по причине большой разницы плотностей.

Срок службы крышки сепаратора можно увеличить в разы путем размещения на пути струи из устья подъемной трубы цилиндрического выступа, выложенного камнелитыми плитками. При диаметре выступа от 1,2 до 2,0 диаметров выходного отверстия подъемной трубы в центре выступа струей формируется конусное или параболоидное отверстие с углом наклона стенки к направлению потока около 15°. Далее износ резко замедляется, т.к. при этом угле атаки скорость износа минимальная. Минимальное превышение диаметра выступа над диаметром выходного отверстия подъемной трубы в 1,2 раза выбрано из условия сохранности стенки выступа, а максимальное - в 2 раза, целесообразностью минимизации затрат. Превышение расстояние от торца выступа до выходного отверстия подъемной трубы над диаметром выходного отверстия подъемной трубы эрлифта в 5 раз выбрано из-за рассеивания струи и разбрызгивания по стенкам сепаратора и крышки, а минимальное превышение в 3 раза - из целесообразности некоторого погашения скорости потока до встречи с вставкой за счет отделения воздуха. Превышение длины выступа над диаметром выходного отверстия подъемной трубы эрлифта в 1,5-2,5 раза выбрано исходя из требований обеспечения гарантированного срока службы эрлифта примерно 1 год в зависимости от интенсивности эксплуатации.

Подвод воды к всасу обеспечивает необходимую консистенцию пульпы, при которой эффективность работы эрлифта максимальна. При отсутствии взмучивания из-за густой пульпы эрлифт начинает захлебываться благодаря нарушению режима транспорта. Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении срока службы эрлифта, как целостного устройства.

Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении срока службы эрлифта.

Изобретение иллюстрируется чертежом эрлифта. Эрлифт содержит выполненную со ступенчатым расширением кверху подъемную трубу 1, воздушную насадку 2 со всасом 3, сепаратор 4 с крышкой 5, сливную трубу 6 для пульпы, воздушную трубу 7 и трубу 8 взмучивания. К всасывающему патрубку 3 подведена труба для подачи оборотной воды. Расширение диаметра подъемной трубы эрлифта выполнено в пределах до 2-х диаметров. Предпочтительнее постепенное расширение. Оно позволяет при перекачке горячего граншлака с температурой до 100°C сохранить скорость трехфазного потока практически на одном уровне, т.к. холодный воздух, вводимый в воздушную насадку, постепенно по мере подъема прогревается и увеличивается в объеме, более чем в четыре раза. Это, в свою очередь, приводит к такому же увеличению средней скорости потока в подъемной трубе, что является причиной быстрого износа подъемной трубы и сепаратора (износ зависит от скорости потока в 4-й степени), а также приводит к резкому увеличению гидравлического сопротивления сети, что снижает КПД и производительность эрлифта. В крышке 5 сепаратора 4 смонтирован цилиндрический выступ 9, расположенный соосно с подъемной трубой 1. Выступ 9 внутри выложен камнелитыми плитками на бетонном связующем. Диаметр выступа в 1,2-2,0 раза превышает диаметр выходного отверстия (устья) подъемной трубы, длина Н в 1,5-2,5 раза превышает диаметр этого отверстия, расстояние h от торца выступа до выходного отверстия подъемной трубы, составляет 3,0-5,0 диаметров этого отверстия.

Предложенный эрлифт работает следующим образом. Гранулированный шлак из бассейна сходит по наклонному днищу к всасывающему патрубку эрлифта. За счет воздуха, подаваемого в воздушную насадку эрлифта, и подпора столба воды в камере вода в подъемной трубе приходит в движение, захватывая при этом граншлак, поступающий к всасывающему патрубку. Как правило, при завале патрубка граншлаком соотношение граншлака и воды находятся на уровне 1:1. При таком соотношении пульпа имеет относительно высокую плотность, поэтому имеющийся напор столба воды в камере недостаточен для активного движения в подъемной трубе. Для активации движения необходимо обеспечить снижение плотности пульпы, для чего и подается взмучивающая вода перед всасывающим патрубком эрлифта.

Однако, горячий граншлак и вода, поступающие в подъемную трубу, нагревают воздух в процессе подъема, воздух расширяется и насыщается паром от горячей воды, которая в нижней части бассейна может иметь температуру выше 100°C благодаря тому, что абсолютное давление внизу составляет около 250 кПа (при заглублении эрлифта на 15 м.). Следовательно, при подъеме перегретая вода будет испаряться и, в итоге, по расчетам, объем вводимого воздуха увеличивается в 4 раза. Это, в свою очередь, приводит к увеличению скорости потока в подъемной трубе эрлифта во столько же раз и, как следствие, имеет место повышенный износ и снижение КПД эрлифта. Расширенный кверху диаметр подъемной трубы уменьшает влияния этих отрицательных явлений, причем, что пульпа, выбрасываемая из устья подъемной трубы, струей ударяется о центр выступа 9, формируя конусное или параболическое отверстие с углом наклона стенки к направлению потока около 15°. При этом угле атаки скорость износа минимальная, и износ резко замедляется. Отделенная в сепараторе пульпа сливается в обезвоживатель по сливной трубе 6.