установка для подъема полезных ископаемых со дна моря

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДЪЕМА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА МОРЯ, включающая подъемный трубопровод, соединенный с бункером-накопителем, сообщенным соединительным трубопроводом с термосифоном атомной электростанции, содержащим парогенератор и конденсатор, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе установки, термосифон снабжен греющей батареей термоопреснителя и наружным термоизолированным и промежуточным трубообразными корпусами, установленными коаксиально снаружи парогенератора, с образованием кольцевых камер, внешняя из которых сообщена с соединительным трубопроводом бункера-накопителя, а внутренняя кольцевая камера сообщена с конденсатором, при этом греющая батарея термоопреснителя установлена во внутренней кольцевой камере и сообщена посредством паропровода греющего пара с парогенератором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подъема на поверхность разрабатываемых на морском дне россыпных твердых полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение надежности работы установки.

На фиг.1 изображена установка, общий вид; на фиг.2 - установка, продольный разрез;

Установка для подъема полезных ископаемых со дна моря включает подъемный трубопровод 1, соединенный с бункером-накопителем 2, сообщенным соединительным трубопроводом 3 с термосифоном 4 атомной электростанции. Термосифон 4 содержит парогенератор 5, конденсатор 6, греющую батарею 7 термоопреснителя, наружный термоизолированный и промежуточный трубообразные корпуса 8, 9, установленные коаксиально снаружи парогенератора 5 с образованием внешней и внутренней кольцевых камер 10, 11. Внешняя кольцевая камера 10 сообщена с соединительным трубопроводом 3. Внутренняя кольцевая камера 11 сообщена с конденсатором 6, греющая батарея 7 термоопреснителя установлена во внутренней кольцевой камере 11 и сообщена паропроводом 12 греющего пара с парогенератором 5.

Подъем полезного ископаемого из бункера-накопителя 2 на плавсредство 13 производится землесосом 14 по гидротранс- портным трубопроводам 15.

Вертикальный парожидкостный трубопровод 16 термосифона 4 включает в себя центральный подъемный паропровод, в нижней развитой части которого установлен парогенератор 5 с ядерным реактором и опускной трубопровод питательного дистиллята для питания парогенератора 5.

Система механических фильтров 17 для очистки транспортирующей твердое полезное ископаемое морской воды от твердых частиц установлена в бункере-накопителе 2.

Термоопреснитель оснащен рассольной камерой 18 с рассольным насосом 19 и паровой турбиной 20. В нижней части рассольной камеры 18 установлен автомеханический клапан-регулятор 21 распада и давления питательной морской воды. Продолжением конденсатора 6 служит опускная артерия 22.

Греющая батарея 7 может быть выполнена из образующего теплообменную поверхность трубного пучка в виде разнонаправленных спиралевидных пакетов инконе- левых труб, выходящих из вертикального раздающего коллектора 23 и закрепленных открытыми оконцами в трубной решетке 24.

Напорные патрубки 25 насоса 19 выполнены в виде гидравлических эжекторов и размещены в полости отстойника для обеспечения возможности подогрева поступающей в него питательной морской воды.

В нижней части термосифона 4 установлены автоматические дренажные клапаны 26 для сброса шлака и автоматический предохранительный рассольный клапан 27 для сброса рассола в морской бассейн. В соединительном трубопроводе 3 размещен автоматический клапан 28, регулирующий поступление откачиваемой морской воды.

На боковой стороне термосифона 4 установлен автоматический заборный клапан 29, обеспечивающий забор морской воды при прекращении гидроподъема. В конденсаторе 6 размещены автоматические клапаны-регуляторы 30.

Работа установки осуществляется следующим образом.

При функционировании установки в режиме гидроподъема в результате непрерывного откачивания транспортирующей морской воды из бункера-накопителя 2 за счет ее испарения в термосифоне 4 в подъемном трубопроводе 1 между его всасывающим придонным концом и бункером-накопителем 2 создается необходимый рабочий перепад давления, благодаря которому твердые частицы засасываются в подъемный трубопровод 1 и вместе с транспортирующей водой поднимаются по нему до уровня бункера-накопителя, где аккумулируются. Через клапан 28 транспортирующая морская вода при температуре, например, 22-23^оС и с соленостью 3000-3300^о Бр поступает во внешнюю кольцевую камеру 10 и попадает в отстойник.

Продукты очистки и обработки морской воды накапливаются в шламосборнике отстойника, откуда непрерывно или периодически через дренажные клапаны 26 сбрасываются в морской бассейн.

В отстойнике морская вода за счет ее дополнительной физико-химической обработки, а также за счет подогрева от специального рассольного подогревателя может дополнительно подогреваться на 5-10^оС.

Подготовленная таким образом морская вода при 30-38^оС из отстойника через автоматический клапан-регулятор 21 поступает в рассольную камеру 18, где смешивается с находящимся в ней рассолом, образуя в результате питательную рассольную смесь (с температурой не выше 40-45^оС, соленостью 4000-5000^о Бр и давлением перед испарителем порядка 10-15 атм).

Для эффективной работы термоопреснителя практически при безнакипном режиме концентрация питательного рассола в его камере не должна превышать 5-7% , а разность температур между вторичным паром и поступающим на испарение питательным рассолом целесообразно поддерживать в пределах, не превышающих 10-15^оС.

Для гарантированного предотвращения образования накипи на теплообменных поверхностях трубного пучка греющей батареи 7 давление в испарительной камере с помощью конденсатора 6 должно поддерживаться таким, чтобы образование вторичного пара происходило при температуре не выше 60^оС, а оптимально при 36-44^оС, для чего давление в паровом пространстве камеры термоопреснителя не должно превышать 9-10 кПа, а в конденсаторе 6 не выше 4-6 кПа.

Поступающая при 40-45^оС в камеру испарителя питательная рассольная смесь подвергается дальнейшему нагреву от теплопередающей поверхности трубного пучка греющей батареи 7 до температуры насыщения (до 50-60^оС, но не выше 60^оС) и испаряется, образуя вторичный пар.

Разность температур между греющим паром и испаряемой рассольной смесью целесообразно поддерживать в пределах 10-15^оС, что соответствует наиболее благоприятным условиям работы термоопреснителя. С учетом этого требования и того, что вторичный пар имеет температуру 50-60^оС, температура греющего пара на входе в батарею 7 должна составлять 60-75^оС.

Обогрев трубного пучка греющей батареи 7 производится за счет отбираемого из трубопровода 16 отработанного в турбинах пара. Для этого отбираемая часть пара (греющий пар) предварительно пропускается через редукционно-увлажнительное устройство, где производится понижение его давления до заданного значения, а затем уже направляется в греющую батарею 7.

Отработанный в греющей батарее 7 термоопреснителя пар при 55-65^оС поступает во внутреннюю кольцевую камеру 11, а затем в конденсатор 6. Образующийся в результате испарения морской воды вторичный пар также отводится во внутреннюю кольцевую камеру 11, а затем в конденсатор 6.

Постоянная расчетная соленость питательного рассола поддерживается благодаря непрерывному продуванию рассола. Продувание рассола осуществляется с помощью рассольного насоса 19, паровая турбина 20 которого работает на отбираемом из трубопровода 16 рабочем паре по замкнутому циклу. После турбины 20 отработанный пар может направляться в греющий контур.

Неиспарившийся рассол удаляется за борт. С целью уменьшения тепловых потерь вместе с продуваемым рассолом и, тем самым, повышения КПД установки продуваемый рассол перед сбросом прокачивается через трубный пучок батареи 7, благодаря чему морская вода в отстойнике может дополнительно подогреваться примерно на 5-7^оС. При этом сам продуваемый рассол охлаждается до температуры 35-43^оС, за счет чего снижаются тепловые потери.

Прежде чем попасть в паровую камеру конденсатора 6 пар с температурой 40-45^оС пропускается через подогреватель конденсата, сам охлаждаясь при этом до 35-40^оС, а затем поступает на конденсацию при давлении не более 4-6 кПа.

Доведенный до необходимой кондиции дистиллят при 30-35^оС накапливается в водяной камере конденсатора 6, откуда через автоматические клапаны-регуляторы 30 направляется в опускную артерию 22 питательного дистиллята, а из нее поступает к парогенератору 5. Общий подогрев дистиллята в конденсаторе 6 на 10-15^оС позволяет повысить термический КПД цикла.

Необходимый напор перед парогенератором 5 создается исключительно за счет гидростатического давления, накапливаемого в опускной артерии 22 жидкостного столба питательного дистиллята, и поддерживается постоянным за счет поддержания неизменным уровня этого столба.

Производимый в парогенераторе 5 рабочий пар по центральной паровой артерии направляется на паровые турбины электрогенератора, вырабатываемого электрический ток, а после турбин или на конденсацию в конденсатор 6, или промышленному потребителю тепловой энергии.