Утилизация тепла шахтных вод с использованием тонкослойных отстойников

Наличие промежуточного циркуляционного контура с теплообменниками снижает коэффициент преобразования теплового насоса и ухудшает его энергетические показатели. Подача же шахтной воды непосредственно в испарители тепловых насосов исключается, в виду наличия в ней взвешенных механических примесей, которые будут осаждаться па теплопередающих поверхностях. Поэтому становиться экономически целесообразным шахтные воды очищать от механических примесей непосредственно в подземных условиях и на выходе на поверхность направлять их в испарители тепловых насосов.

Кроме того, очистка шахтных вод от механических примесей благоприятно скажется на работе насосов главного водоотлива: уменьшится их абразивный износ, не будет отложений па внутренних стенках водоотливных ставов, что положительно скажется на снижении расхода электроэнергии па откачку шахтной воды. Для очистки шахтной воды перед подачей в испаритель теплового насоса была разработана следующая технология очистки шахтной воды в подземных условиях, с применением тонкослойных отстойников.

Принцип действия тонкослойного отстойника основан па том, что гидравлический радиус отдельно взятой тонкослойной ячейки очень мал (10-40 мм), поэтому поток воды даже при значительных скоростях имеет ламинарную структуру. Максимальный путь движения твердой частицы, необходимый для ее осаждения на поверхность листа, при угле наклона 50-60 град, примерно равен двойному расстоянию между пластинами по нормали. При восходящем потоке воды в тонкослойной ячейке время осаждения твердых частиц будет меньше времени движения воды по длине наклонной ячейке. При данных конструктивных параметрах максимальный путь движения частицы между наклонными пластинами по направлению силы тяжести составляет 20-80 мм, при наклонной длине ячейки 1500-2000 мм. Осевшие твердые частицы сползают по наклонным листам в камеру накопления осадка.

В модуле тонкослойного отстойника разделительные пластины выполнены в виде с продольными ребрами и размещены в двух блоках. В каждом блоке продольные ребра пластин направлены в сторону центра модуля. К крайним пластинам вплотную установлены аналогичные пластины с направлением продольных ребер в противоположную от центра сторону. Пластины в блоках установлены с шагом, равным диаметру трубок, размещенных рядами по краям и середине пролета пластин. В верхней части все ряды трубок и пластины стянуты между собой посредством шпилек и I траверс, а в нижней части - только крайние ряды. Одна из верхних траверс снабжена двумя рым-болтами, обеспечивающими свободную подвеску модуля с заданным углом наклона пластин относительно горизонта.

Тонкослойный отстойник

Рис.3.49. Тонкослойный отстойник

Установка к крайним пластинам вплотную аналогичных пластин с направлением продольных ребер в противоположную от центра модуля сторону, стяжка между собой пластин и рядов трубок посредством шпилек и траверс обеспечивают предлагаемой конструкции пространственную устойчивость и прочность, защиту от внешних воздействий, а также делают ее фактически бескорпусной, способной автоматически изменять угол наклона разделительных пластин относительно горизонта. Пластины модуля могут быть изготовлены, в частности из полиэтилена, что снижает вес и увеличивает длительность работы.

Модуль тонкослойного отстойника работает следующим образом.

В отстойник выполненный в виде забетонированного котлована, заполненного очищаемой водой, полностью загружены модули, подвешенные за рым-болты к кровле горной выработки. Количество модулей определяется исходя из заданной производительности и требуемой степени очистки. С помощью планок противовесов устанавливается первоначальный угол наклона продольной оси модуля, а, следовательно, и его разделительных пластин. Использование модуля в рабочем режиме сопровождается осаждением содержащихся в воде взвешенных частиц на разделительных пластинах и, как следствие этого, смещением центра тяжести модуля вниз от исходного положения, так как изначальное его расположение в верхней части модуля определялось размещенными там металлическими деталями, теряющими при погружении в воду лишь порядка 13% своего веса, в то время как полиэтиленовые пластины и трубки наряду с полной потерей веса даже создают некоторую подъемную силу, повышающую чувствительность модуля к внешним нагрузкам. В целом все это и приводит к увеличению угла наклона пластин относительно горизонта и сходу осадка, после чего модуль сам возвращается в исходное положение. Очищенная таким образом шахтная вода подается па испаритель теплового насоса.

Предложенная конструкция подвесного тонкослойного модуля позволяет выполнить его в виде легкого бескорпусного устройства, повышающего степень очистки воды от взвешенных веществ как за счет создания оптимальных условий для их осаждения, так и благодаря обеспечению надежного своевременного схода с разделительных пластин накапливающегося осадка.

Отсутствие металлического корпуса позволяет значительно снизить вес; конструкции, обеспечить решение проблем защиты от коррозии, что особенно; важно в подземных условиях. Предлагаемая конструкция модуля может быть использована при очистке высокоминерализованных шахтных вод.

Технология утилизации низкопотенциального тепла загрязненных хозяйственно-бытовых стоков с использованием тепловых насосов

Специфической особенностью утилизации низкопотенциального тепла загрязненных хозяйственно-бытовых стоков является необходимость защищать испарители ТН от воздействия па них агрессивных примесей, содержащихся в стоках. С этой целью была разработана схема утилизации низкопотенциального тепла загрязненных стоков с использованием тепловых насосов (рис. 3.50).

Принципиальная технологическая схема утилизации низконотенциального тепла неочищенных хозбытовых стоков

Рис.3.50. Принципиальная технологическая схема утилизации низконотенциального тепла неочищенных хозбытовых стоков:

1 -приемный колодец сточных вод; 2 - теплообменник; 3 - вибратор; 4 -промежуточный - циркуляционный контур; 5 - испаритель ТН; 6 - конденсатор теплового насоса; 7 - компрессор; 8 - система отопления; 9 -технический водопровод; 10, 11 - насос; 12, 13 - скоростной водонагреватель; 14 - система горячего водоснабжения

Механический вибратор, который включается по программе, предназначен для предотвращения оседания загрязнений на теплопередающих поверхностях теплообменника и разрушения ламинарного слоя.

Охлажденная вода из испарителя вновь подается в теплообменник, размещенный в приемном колодце. Пары хладагента из испарителя поступают в компрессор, где сжимаются до повышенного давления, величина которого определяется температурой конденсации сжатых паров хладагента, и далее - в одну из полостей конденсатора, куда подают насосом сетевую воду, идущую на нужды отопления и горячего водоснабжения. Жидкий хладагент из конденсатора проходит через дроссель, частично испаряется, охлаждается и поступает в испаритель теплового насоса. В конденсаторе происходит конденсация хладагента, а выделяющееся при конденсации тепло передается циркулирующей сетевой воде системы отопления. Нагретая в конденсаторе вода, температура которой составляет 55-70 °С, подается на распределительную гребенку, а затем на нужды отопления и горячего водоснабжения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >