CC BY
105
В. Дементьев
ПРИМЕНЕНИЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КАМЕРНЫХ НАСОСОВ (ПКН) ФИРМЫPNEUMA (ИТАЛИЯ)
ПРИ ДОБЫЧЕ САПРОПЕЛЕЙ
Описана новая технология выемки сапропеля с минимальным негативным воздействием на экологию как самого озера, так и прилегающей береговой зоны. Ключевые слова: пневматические камерные насосы, трубопровод, сапропель, гидросмесь, погружные камеры, торфо-сапропелевые удобрения.
И я невматические камерные насосы (ПКН) фирмы PNEUMA позволяют вести добычу сапропеля с естественной влажностью (90-95%) без разбавления его водой и транспортировать на большие расстояния по напорному трубопроводу.
Впервые такой проект разработан и осуществлен фирмой SIA “EHT Engineering” на озере Пильвелю в Латвии. Рабочие параметры проекта:
- площадь озера 9,8 га;
- объем залежи 328 тыс.м3;
- глубина разработки 1- 9 м;
- длина напорного трубопровода 350м;
- превышение точки выгрузки 18м;
- естественная влажность 87-97%;
- напряжение сдвигу (динамическое) 63,2 Па
- вязкость (динамическая) 0,07 Па с
- зольность 17,6%;
- производительность линии по готовому продукту 2000 т/мес.
В качестве добычного механизма использован пневматический
земснаряд, оснащенный насосом ПКН 60/10-VS итальянской фирмы PNEUMA с расчетной производительностью по гидросмеси 80м3/час и напором 88 м.
С целью экономии денежных средств земснаряд под систему PNEUMA выполнен из трех старых понтонов, на которых размещено следующее оборудование для горизонтально-послойной разработки сапропелевой залежи (рис. 1).
1 -погружные камеры ПКН; 2 - ГЗУ; 3 - напорный трубопровод;
4 - вакуумная система; 5,6,8 - гидравлические лебедки; 7 - компрессор;
Насос ПКН имеет три погружных камеры, внутри которых расположены не вращающиеся механизмы, а по два резиновых клапана: впускной и выпускной.
При погружении насоса камеры заполняются гидросмесью через впускные клапаны, размещенные в днище каждой камеры.
Каждая камера соединена с ковшом при помощи своего всасывающего патрубка. Перед началом всасывания сапропеля ковш полностью погружается в сапропель, и при горизонтальном перемещении земсанряда производит его всасывание. Скорость ковша при этом не превышает 3 м/мин.
Распределитель воздуха регулирует очередность подачи и сброса сжатого воздуха каждой из камер, обеспечивая тем самым равномерность всасывания и подачи гидросмеси в напорный трубопровод.
Подача сжатого воздуха в камеры подается напрямую от компрессора через распределитель.
При малых глубинах (до 3 метров), когда внешний подпор недостаточен для устойчивого всасывания и необходимо создать дополнительное разряжение в камерах, используется вакуумная система.
Фото 1. Вид насоса ПКН 60/10-VS итальянской фирмы PNEUMA с расчетной производительностью по гидросмеси 80 м3/час и напором 88 м
Два компрессора, подающие сжатый воздух, расположены на главном понтоне. Один компрессор является основным с рабочим давлением до 0,9 МПа и подачей до 14 000 л/мин. Второй компрессор является вспомогательным для обслуживания вакуумной системы (при работе на глубине до 3 метров) с рабочим давлением до 0,35 МПа и подачей до 11 000 л/мин.
С целью экономии расхода воздуха и уменьшения количества шлангов распределитель воздуха выполняется погружным и размещается между тремя камерами насоса.
Напорный шланг, шланги подачи и сброса воздуха свободно подвешены к раме и не связаны с другими частями земснаряда.
Г идросмесь поступает в камеры за счет перепада давления между уровнями жидкости внутри камер и снаружи. При малой глубине погружения камер, когда перепад не достаточен для всасывания, гидросмесь поступает в камеры за счет вакуума, создаваемого вакуумной системой. Когда камера наполнена гидросмесью, сжа-
тый воздух поступает из распределителя в верхнюю часть камеры и давит сверху на гидросмеськак поршень. В результате этого гидросмесь закрывает нижний впускной клапан и поступает в напорный трубопровод через верхний выпускной клапан.
После выполнения работы в камере сжатый воздух сбрасывается в атмосферу через распределитель. Распределитель воздуха, автоматически регулируя очередность подачи воздуха в камеры, регулирует синхронность переключения клапанов и гарантирует равномерность подачи гидросмеси в напорный трубопровод.
Для снижения потерь напора при всасывании сапропеля, обладающего высокой вязкостью, диаметры всасывающих патрубков насоса были увеличены со 120мм до 200мм.
Для обеспечения устойчивого породозабора и исключения всасывания свободной воды был использован одинарный ковш с фронтальной сеткой-ножом, исключающей попадание крупных включений в камеры. Сетка-нож съемная, крепится на болтах к корпусу ковша.
Ковш за счет собственного веса насоса и горизонтального перемещения земснаряда полностью внедряется в толщу сапропеля и производит послойно горизонтальную выемку в толще сапропелевой залежи.
В результате использования данного насоса в напорный трубопровод подается сапропель с влажностью близкой к естественной. При этом сапропель по напорному трубопроводу диаметром 300 мм подается не в грунтовые чеки-отстойники, а в стальной накопительный бункер, из которого с помощью дозировочного насоса подается в цех на переработку.
Концентрация основной массы сапропеля, поступающего в бункер-накопитель, близка к естественной. Однако, в результате перестановки ковша на новую заходку происходит всасывание небольшого количества свободной воды, в результате чего влажность сапропеля в бункере колеблется от 95 до 110%. Концентрация сапропеля такова, что после 30 дневного отстоя покрывающий слой воды составлял всего 1смна стакан сапропелевой гидросмеси.
Это обстоятельство позволило немедленно получать готовый продукт 65-70% влажности путем смешивания свежедобытого сапропеля с органическим адсорбентом - торфяной мукой.
Фото 2, 3. Вид готового сапропелевого удобрения насыпанного в биг-бэги
Для регулировки pH в получаемую смесь можно вводить известные раскислители.
Внедрение данной технологии позволило нам решить следующие задачи:
1. вести выемку сапропеля с минимальным негативным воздействием на экологию как самого озера, так и прилегающей береговой зоны;
2. получить сапропель с влажностью близкой к естественной, снизив тем самым затраты на его обезвоживании, на осветлении воды, на устройстве чеков-отстойников;
3. сократить до минимума срок между выемкой сырого сапропеля и отгрузкой готовой продукции (65% влажности), доведя производительность добывающего комплекса до 2000 тон в месяц по готовому продукту;
4. обеспечить самые высокие качественные показатели готового продукта, сохранив в нем питательную влагу, азот и исключив его сезонное загрязнение, если бы он находился несколько месяцев в чеках-отстойниках;
5. получить сапропелевое (или торфо-сапропелевое) удобрение, которое в отличие от чистого (не промороженного) сапропеля не боится высыхания и может долго сохранять свои питательные свойства.
Технико-экономические показатели проекта (для Латвии)
1. Общий размер инвестиций составил 1 650 000 Евро, включая:
Фото 3. Отгрузка готовой продукции покупателю
- научно-проектные работы 220 000 Евро,
- стоимость лицензии по патенту160 000 Евро,
- строительно-монтажные работы 380 000 Евро,
- стоимость оборудования 890 000 Евро.
2.Себестоимость 1 тонны готового продукта (EXW) составила 102 Евро.
3. Срок реализации проекта от начала проектных работ до начала эксплуатации составил 24 месяца.
4. Срок окупаемости проекта - 6 рабочих месяцев.
5. Размер цеха под оборудование 12мх 20м х 6м (высота).
6. Энергоемкость производства (без земснаряда) - 460 kWa.
7. Земснаряд пневматический DR60/10P с дизель-генератором 100 kW.
8. Общее количество рабочих - 10 человек.
ЗАО “EHT Engineering” (Рига, Латвия) является разработчиком данной технологи, выполняет проектирование индивидуальных проектов, подбор и комплектацию оборудования, осуществляет ав-
торский надзор при производстве монтажных и пусконаладочных работ, проектирует и строит пневматические земснаряды различной производительности.
По всем интересующим вас вопросам обращайтесь в ЗАО “EHT Engineering”:
Тел.: 8-10-371-29158676, факс: 8-10-371-67451295. ЕШ
V. Dementyev
THE IMPLEMENTATION OFPNEUMA (ITALY) PNEUMATIC CHAMBER PUMPS FOR SAPROPEL MINING
The new technology of sapropel mining wit the minimal negative impact on the environment including the healthy state of the pond itself and the neighboring banking area is described.
Key words: pneumatic chamber pumps, pipeline, sapropel, hydraulic fluid
— Коротко об авторе -------------------------------------------------
Дементьев В. — кандидат технических наук, SIA “EHT Engineering”, Латвия, [email protected]
