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 и с установленным на плавсредстве термосифоном атомной электростанции, содержащим конденсатор и парогенератор, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе, она снабжена испарителем морской воды с расположенной в полости его корпуса греющей батареей, входной участок которой соединен посредством паропровода греющего пара с парогенератором, а ее выходной участок посредством подъемного паропровода сообщен с конденсатором, при этом полость корпуса испарителя морской воды соединена с бункером-накопителем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей технике, касается подъемных установок, предназначенных для добычи на морском дне и подъема на поверхность россыпного твердого полезного ископаемого, и может найти применение в народном хозяйстве при промышленном освоении минеральных ресурсов Мирового океана.

Наиболее эффективно оно может быть использовано для глубоководной добычи железомарганцевых конкреций (ЖМК) в составе плавучего горно-морского комбината.

Известна гидроподъемная установка "Voms", включающая гидротранспортный подъемный трубопровод, соединенный с бункером-накопителем, оснащенным откачивающим транспортирующую по трубопроводу твердые частицы добываемого полезного ископаемого морскую воду насосом [1]. Путем непрерывного откачивания с помощью насоса транспортирующей воды и понижения за счет этого ее уровня в подъемном трубопроводе между его придонным всасывающим и разгрузочным участками создается необходимый рабочий перепад давления, благодаря чему твердые частицы полезного ископаемого вместе с транспортирующей их водой поднимаются до уровня бункера-накопителя, где аккумулируются. При этом откачиваемая насосом транспортирующая вода выбрасывается наружу, в морской бассейн.

Недостаток известной установки состоит в ее высокой энергоемкости.

Наиболее близкой описываемой является известная гидроподъемная установка, включающая подъемный трубопровод, соединенный с бункером-накопителем, и с установленным на плавсредстве термосифоном атомной электростанции (АЭС), содержащим конденсатор и парогенератор [2].

Работа известной гидроподъемной установки-прототипа состоит в том, что в процессе функционирования морской АЭС и выработки электроэнергии, в результате непрерывного испарения поступающей из бункера-накопителя в термосифон АЭС транспортирующей морской воды и за счет этого ее непрерывной откачки, в подъемном трубопроводе между его придонным всасывающим и разгрузочным участками создается необходимый для осуществления процесса гидроподъема добываемого на морском дне полезного ископаемого рабочий перепад давления. Отработанный в термосифоне пар конденсируется в конденсаторе с образованием дистиллята. Во избежание образования на теплообменных поверхностях парогенератора накипи, ухудшающей процесс теплообмена и могущей привести к прогару теплообменной поверхности и потере работоспособности термосифона, испарение морской воды производится при температуре не выше 40-70^оС и соответствующем давлении пара в конденсаторе порядка 6-9 кПа.

Недостаток данной гидроподъемной установки состоит в недостаточно высокой надежности ее работы из-за возможного накипеобразования на теплообменных поверхностях парогенератора термосифона и в результате этого их теплового разрушения.

Цель изобретения - повышение надежности работы установки за счет исключения накипеообразования на теплообменных поверхностях при повышении температуры испарения в парогенераторе термосифона.

Цель достигается тем, что установка снабжена отдельным испарителем морской воды с расположенной в полости его корпуса греющей батареей, входной участок которой соединен посредством паропровода греющего пара с парогенератором термосифона, а ее выходной участок посредством подъемного паропровода сообщен с конденсатором, при этом рабочая полость корпуса испарителя морской воды соединена с бункером-накопителем подъемного трубопровода.

На чертеже показана конструкция описываемой установки.

Установка для подъема полезных ископаемых со дна моря содержит установленные на транспортном плавсредстве базирования 1 гидротранспортный подъемный трубопровод 2, соединенный с бункером-накопителем 3 поднимаемого полезного ископаемого, и термосифон 4 морской атомной электростанции с трубообразным внешним корпусом 5, в котором содержится парогенератор 6 с ядерным реактором, и конденсатором 7. С целью повышения надежности работы установки она снабжена гидравлически связанным через посредство соединительного трубопровода 8 с бункером-накопителем 3 испарителем 9 морской воды с расположенной в полости его корпуса греющей батареей 10, входной участок которой соединен посредством термоизолированного трубопровода 11 греющего пара с парогенератором 6 термосифона 4, а ее выходной участок посредством термоизолированного подъемного паропровода 12 сообщен с конденсатором 7 термосифона 4 АЭС (13 - автоматическое клапанное устройство для сброса рассола, 14 - уровень морской поверхности; 15 - поверхность морского дна с твердыми частицами 16 добываемого полезного ископаемого; 17 - вспомогательный подъемный трубопровод, предназначенный для доподнятия полезного ископаемого из бункера-накопителя 3 на плавсредство 1; 18 - система механических фильтров, предотвращающих попадание твердых частиц в зону откачивания транспортирующей морской воды и в испаритель 9).

Работа описываемой установки состоит в следующем.

При функционировании морской АЭС, ее термосифона 4 в испарителе 9 осуществляется непрерывный процесс испарения транспортирующей твердые частицы 16 полезного ископаемого морской воды. В результате этого происходит откачивание (стрелка 19) воды из бункера-накопителя 3 и тем самым между придонным всасывающим и разгрузочным участками подъемного трубопровода 2 создается необходимая для гидроподъема твердого разность давлений. Для предотвращения образования на теплообменных поверхностях испарителя 9 накипи процесс испарения морской воды осуществляется при температурах порядка 40-70^оС и соответствующем пониженном (до 6-9 кПа) давлении в конденсаторе 7. Обогрев греющей батареи 10 осуществляется греющим паром, отбираемым (стрелка 20) из термосифона 4 АЭС. Образующийся в испарителе 9 рассол сбрасывается (стрелка 21) наружу, в морской бассейн, через автоматическое клапанное устройство 13. Образующийся при испарении морской воды пар, а также отработанный в греющей батарее 10 греющий пар направляются (соответственно пунктирные стрелки 22 и 23) по общему подъемному паропроводу 12 в конденсатор 4, где конденсируются, образуя дистиллят. Получаемый дистиллят может поступать (стрелка 24) для подпитки термосифона 4 АЭС, а также может отпускаться (стрелка 25) внешнему потребителю. Доподъем твердого ископаемого (стрелка 26) на плавсредство 1 производится по трубопроводу 17 с помощью землесоса 27.

Повышение надежности работы установки при увеличении эффективности достигается за счет того, что парогенератор термосифона АЭС может функционировать при повышенных температурах (до 200-300^оС) без опасности образования накипи.