способ гидравлической очистки железнодорожных полувагонов

Формула изобретения

1. Способ гидравлической очистки железнодорожных полувагонов непрерывными струями воды от слипшихся или смерзшихся остатков ранее перевозимых сыпучих материалов, заключающийся в удалении остатков сыпучих материалов с внутренней поверхности полувагонов непрерывными струями воды, подаваемой посредством насадок гидромонитора, выделение сыпучего материала из пульпы и осветление используемой воды с повторным использованием ее для очистки полувагонов, отличающийся тем, что перед гидравлической очисткой производят сортировку полувагонов по видам остатков угольных и инертных, образуют две идентичные обезвоживающие цепочки, на которых соответственно раздельно обрабатывают пульпу с угольными и инертными остатками для последующего их использования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульпу разделяют на неподвижном сите на пульпу с размерами частиц более 2 мм и менее 2 мм и пульпу с содержанием частиц размером более 2 мм направляют в багер-зумпф, из которого багер-элеватором разделяют на частицы размером более 2 мм и перелив с содержанием частиц размером менее 2 мм, который совместно с пульпой, разделенной на неподвижном сите с размерами частиц менее 2 мм, направляют на осветитель-шлаконакопитель, где осуществляют их сгущение, и затем направляют на ленточный вакуум-фильтр, на котором выделяют частицы размером 0,05 2 мм, объединяют их с частицами размером более 2 мм и отправляют потребителю, а слив воды тонкослойного осветлителя-шлаконакопителя и фильтрат вакуум-фильтра подают в резервуар воды и далее к наладкам гидромонитора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду с частицами размером менее 0,05 мм и концентрацией более 40 кг/м³ направляют из резервуаров воды в порожнюю из двух карт крытых отстойников для отстоя с образованием осадка из частиц с размером менее 0,05 мм, а из второй карты крытого отстойника подают ранее осветленную воду в систему и оставшийся в этой карте осадок с частицами размером менее 0,05 мм подают в сливной зумпф, в котором объединяют с пульпой, содержащей частицы размером 0,05 2 мм, обезвоживают его в осветлителе-шлаконакопителе и ленточном вакуум-фильтре и отправляют потребителю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии механизации погрузочно-разгрузочных работ на железнодорожном транспорте, в частности к способам гидравлической очистки железнодорожных полувагонов от слипшихся или смерзшихся остатков ранее перевозимых сыпучих материалов.

Известны способы гидравлической очистки полувагонов непрерывными струями воды, подаваемыми с помощью насосов на наружные и внутренние поверхности полувагонов, при этом смытые остатки груза в виде пульпы (гидросмеси) поступают в отстойник. Осветленная вода из отстойника сливается в пруд, откуда вторично используется. Остатки груза из отстойника удаляются грейферным краном (Погрузочно-разгрузочные работы с насыпными грузами./ Под ред. Д.С. Плюхина. М. Транспорт, 1989, с. 216-219).

К недостаткам этих способов следует отнести неэффективность процесса выделения сыпучего материала из пульпы и невозможность его вторичного использования в народном хозяйстве.

Наиболее близки к изобретению техническим решением, принятым в качестве ближайшего аналога, является установка Челябинского завода "Вторчермет" с гидромонитором на портале, насосной станцией, резервуарами воды и двумя отстойниками. Очистку осуществляют струями воды из гидромонитора, совершающего колебательные движения в вертикальной плоскости (Погрузочно-разгрузочные работы с насыпными грузами. / Под ред. Д.С. Плюхина. М. Транспорт, 1989, с. 216).

К недостаткам способа следует отнести неэффективность процесса разделения твердой и жидкой фаз пульпы и невозможность при таком процессе разделения вторично использовать выделяемые сыпучие материалы, т.к. они находятся в смеси (уголь, гравий, песок, щебень и др.) и выделяются с большой влажностью, что недопустимо при условии утилизации в зимнее время.

Технический результат заключается в повышении эффективности процесса очистки полувагонов, разделения пульпы на ее составляющие, возможности раздельного выделения угольных и инертных остатков и их дальнейшего вторичного использования, а также обеспечении при этом экологической чистоты процесса.

Он достигается тем, что предварительно до начала процесса гидравлической очистки производят сортировку полувагонов по видам остатков, а в технологическую цепь пункта заложены две идентичные обезвоживающие цепочки, на которых раздельно обрабатывают пульпу с угольными и инертными остатками с последующим вторичным использованием. После сборного зумпфа пульпу разделяют на неподвижном сите на пульпу с размерами частиц более 2 мм и менее 2 мм, пульпу с содержанием частиц размером более 2 мм направляют в багер-зумпф, из которого багер-элеватором разделяют на частицы размером более 2 мм и перелив с содержанием частиц размером менее 2 мм, который совместно с пульпой, разделенной на неподвижном сите с размерами частиц менее 2 мм, направляют на осветлитель-шламонакопитель, где осуществляют сгущение частиц размером менее 2 мм и затем направляют на ленточный вакуум-фильтр, на котором выделяют частицы размером от 0,05-2 мм, объединяют их с частицами размером более 2 мм и отправляют потребителю, а слив воды тонкослойного осветлителя-шламонакопителя и фильтрат вакуум-фильтра подают в резервуар технической воды и далее насосами к насадкам гидромонитора. Технологическую воду с частицами размером менее 0,05 мм и концентрацией более 40 кг/м³ направляют насосами из резервуаров технической воды в порожнюю из двух карт крытых отстойников для отстоя с образованием осадка из частиц с размерами менее 0,05 мм, а из второй карты крытого отстойника насосами закачивают осветленную ранее техническую воду в систему и оставшийся в этой карте осадок грязевыми насосами подают в сливной зумпф, в котором объединяют с пульпой, содержащей частицы размером от 0,05-2 мм, обезвоживают его в осветлителе-шламонакопителе и ленточном вакуум-фильтре и отправляют потребителю.

Сортировка полувагонов по качественному признаку остатков (угольные и инертные) позволяет производить их раздельную очистку, что приводит к образованию пульпы либо только с угольными остатками, либо только с инертными остатками. В технологической цепи пункта имеются две идентичные обезвоживающие цепочки, на которых раздельно обрабатывается пульпа с угольными (У) и с инертными (И) остатками, которые раздельно подаются на склад и могут быть вторично использованы по прямому назначению. В случае же смешивания (угольные и инертные остатки) их нельзя вторично использовать и необходимо выделение могильников, где производится их захоронение.

Технологическая схема очистки полувагонов и переработки продуктов промывки представлена на чертеже.

Способ включает сбор просыпи при открывании люков, промывку полувагона с помощью трехствольного гидромонитора, сбор образовавшейся пульпы в зумпфе, предварительное обезвоживание на неподвижном щелевом сите, обезвоживание и классификацию надрешетного продукта обезвоживающим элеватором, транспортировку обезвоженного продукта на склад, сбор подрешетного продукта в зумпф и подачу его в тонкослойный осветлитель-шламонакопитель, сгущение подрешетного продукта в тонкослойном осветлителе-шламонакопителе, обезвоживание осадка тонкослойного осветлителя-шламонакопителя на ленточном вакуум-фильтре, транспортировку обезвоженного продукта на склад совместно с обезвоженным продуктом элеватора, сбор осветленной воды с тонкослойного осветителя и фильтрата и подачу их в резервуары технической воды, подачу технической воды насосами на гидромонитор.

При достижении концентрации твердого в оборотной воде 40 кг/м³ производится очистка воды. Для этого предусмотрены крытые отстойники с двумя картами, в одну из которых сбрасывается вода из системы отстаивания. Отстоявшаяся осветленная вода из второй карты закачивается в систему, а осадок из этой карты подается в сливной зумпф, из которого попадает в осветлитель-шламонакопитель и на ленточный вакуум-фильтр, откуда обезвоженный осадок отправляется на конвейер и далее на склад.

Таким образом, технологическая схема предусматривает полностью замкнутый цикл гидравлической очистки полувагонов и полную утилизацию полученного материала (уголь, инертные сыпучие материалы).

Для очистки полувагонов используют гидромониторную установку. Гидромонитор подвешивают над проходящими под ним полувагонами. Колебания ствола гидромонитора осуществляют в вертикальной плоскости поперек движения полувагона. При испытаниях одноствольного гидромонитора было установлено, что при скорости колебания гидромонитора 1 колебание в 2 с и скорости передвижения полувагона более 2 км/ч появляются "мертвые" (неочищенные) зоны.

Для избежания этого в предлагаемом способе используют трехствольный гидромонитор, у которого стволы находятся на расстоянии 0,5 м друг от друга и ось расположения стволов совпадает с осью железнодорожного пути. Гидромонитор имеет устройство, позволяющее производить регулирование частоты и амплитуды колебаний.

При движении полувагона более 5 км/ч и частоте колебаний гидромонитора 1 колебание в 2 с "мертвые" неочищенные зоны не образуются.

В связи с тем, что в технологической схеме для очистки полувагонов и смерзшихся остатков ранее перевозимых грузов применяются сплошные толстые струи с давлением воды перед насадком гидромонитора до 3 МПа, был проведен расчет нагрузок на поверхность вагона при воздействии очистки. Расчет показал, что удельное давление в точке контакта составляет P_к=1,456 кг/см², что в 2,5 раза меньше, чем в предъявляемых требованиях при транспортировке грузов (Технические условия погрузки и крепления грузов. М. Транспорт, 1990), составляющие P_кп= 3,68 кг/см². Учитывая нестационарный режим воздействия гидромониторной струи на поверхность вагона, можно гарантировать безопасную очистку без механических повреждений полувагонов.

Пульпа, образовавшаяся в процессе очистки полувагона водяными струями и подачи в общий поток просыпи скребковыми конвейерами, самотеком поступает из зумпфа приемного устройства по лотку на неподвижное сито предварительного обезвоживания с размером щели 2 мм, где происходит разделение материала. Частицы размером менее 2 мм уходят в сливной зумпф, а частицы более 2 мм в багер-зумпф обезвоживающего элеватора. Перелив из багер-зумпфа поступает в сливной зумпф. При транспортировке элеватором происходит обезвоживание материала до влажности 15-18% и подача его на ленточный конвейер и далее на склад.

Из сливного зумпфа подрешетный продукт неподвижного сита и перелив багер-зумпфа подают на сгущение в тонкослойный осветлитель-шламонакопитель, где производят сгущение твердого до концентрации 600 кг/м³, и направляют сгущенный продукт на ленточный вакуум-фильтр. На ленточном вакуум-фильтре производят обезвоживание продукта частицами размером менее 2 мм и отправляют на ленточный конвейер и далее на склад.

Слив осветленной воды осветлителя-шламонакопителя и фильтрат ленточного вакуум-фильтра подают в резервуар технической воды и далее насосами к насадкам гидромонитора. Цикл замкнулся.

На чертеже представлена технологическая схема цепи аппаратов по гидравлической очистке полувагонов от слипшихся и смерзшихся остатков ранее перевозимых сыпучих материалов.

Полувагоны с остатками ранее перевозимых сыпучих материалов формируются на сортировочных устройствах в составы с однородными грузами двух типов - угольные и инертные остатки. Затем состав с однородными остатками поступает в приемное устройство на скорости около 1 км/ч.

Приемное устройство разделено на 4 блока. В первом блоке длиной, равной длине 2-х полувагонов (30 м), производят открывание части люков полувагонов. При этом для качественной очистки (100% ) полувагона от слипшихся или смерзшихся остатков ранее перевозимых сыпучих материалов при количестве остатков не более 3 достаточно открытие двух крайних люков с одной из продольных сторон полувагона. Вся просыпь попадает на скребковые конвейеры, расположенные по обеим сторонам полувагона, и перемещается в зумпф приемного устройства.

Во втором блоке длиной 15 м производится гидравлическая очистка полувагона из гидромонитора, установленного на площадке над полувагоном. Колебания ствола гидромонитора производятся в вертикальной плоскости поперек направления движения полувагона с амплитудой, позволяющей очищать всю внутреннюю поверхность полувагона, включая его борта. Зумпф приемного устройства 2 располагается под вторым блоком.

В третьем блоке длиной 15 м производится обдув полувагона напорной целенаправленной струей воздуха для удаления свободной воды с поверхности полувагона. В междупутье третьего блока проложена канавка с уклоном в сторону зумпфа для стока воды из полувагона в зумпф приемного устройства.

В четвертом блоке длиной 30 м производится механическое закрытие люков полувагона и проверка качества очистки промышленным телевидением.

Очистка полувагонов осуществляется с помощью гидромониторной установки 1, сбор пульпы в зумпфе приемного устройства 2, предварительного обезвоживания и разделения пульпы на неподвижном сите 3. В зависимости от того, с какими остатками поступил состав в приемное устройство (угольное (У) или инертные (И), при помощи, например, шибера 4 направляют пульпу с частицами размером более 2 мм в багер-зумпф 5 с угольными (У) или инертными (И) остатками.

Обезвоживание продукта с частицами размером более 2 мм осуществляется багер-элеваторами 6, затем его подают на ленточный конвейер 7 и далее на склад 8.

Пульпа с частицами размером менее 2 мм поступает в сливной зумпф 9 с угольными (У) или инертными (И) остатками.

Перелив из багер-зумпфа 5 и подрешетный продукт неподвижного сита 3 поступает в переливной зумпф 9, разделяясь по качественному составу шебером 4. Далее пульпа из переливного зумпфа 9 поступает в осветлитель-шламонакопитель 10, соответственно в угольный (У) или инертный (И), откуда сгущенный до плотности 600 кг/м³ поступает на ленточный вакуум-фильтр 11, где осуществляется обезвоживание твердого и подача его на конвейер 7 и далее на склад.

Слив осветлителя-шламонакопителя (осветленная вода с плотностью твердого 1 кг/м³ ) и фильтрат ленточного вакуум-фильтра подают в резервуар технической воды 12 и высоконапорными насосами 13 к насадкам гидромонитора.

По мере использования технической воды в обороте она накапливает частицы размером менее 0,05 мм и при концентрации их 40 кг/м³ и начинается более интенсивный износ оборудования (особенно большому влиянию износа подвержены высоконапорные насосы). Поэтому для очистки технической воды от накопившегося осадка с частицами размером менее 0,05 мм, т.е. при достижении концентрации 40 кг/м³, всю техническую воду, находящуюся в обороте, насосами 14 подают в крытые отстойники 15 в порожнюю из двух карт. Из второй карты, в которой вода отстоялась, насосами 16 закачивают чистую воду в резервуары технической воды 12. Образовавшийся отстой из этой карты отстойника 15 с плотностью осадка около 400 кг/м³ насосом 17 подают в сливной зумпф 9 для дальнейшего разделения твердого и жидкого на осветлителях-шламонакопителях 10 и ленточном вакуум-фильтре 11.

Таким образом, предлагаемая технология гидравлической очистки железнодорожных полувагонов непрерывными струями воды от слипшихся или смерзшихся остатков ранее перевозимых сыпучих материалов отличается от прототипа более эффективными приемами очистки полувагонов и новыми средствами реализации по обезвоживанию твердого и осветлению технологической воды, позволяющими полностью утилизировать отмытые в полувагонах остатки сыпучих материалов с обеспечением экологической чистоты процессов при одновременном обеспечении высокой пропускной способности приемного устройства (порядка 1500-2000 полувагонов в сутки) пункта гидравлической очистки железнодорожных полувагонов.