Увеличение радиуса действия вакуумных систем мусороудаления

Получившие распространение централизованные вакуумные систе­мы (ЦВС) с расположением мусороприемного, воздухоочистного и энергетического оборудования на едином центральном пункте (ЦСП) пневмосистем имеют радиус действия 1...1.3 км. Кроме того, на ЦСП таких пневмосистем происходит сброс в атмосферу отрабо­танного транспортирующего воздуха, что является неблагоприят­ным в санитарном отношении фактором, требующим определенных санитарных разрывов от ЦСП до жилых и общественных зон или удаления ЦСП за пределы жилого микрорайона.

При сравнительно небольшом радиусе действия расположение ЦСП вне центра нагрузки приводит к существенному уменьше­нию количества обслуживаемых жителей — до 20 тыс. человек и менее на одну ЦВС. Продолжительность ежесуточной работы по очистке жилого района в этом случае составляет 2...3 ч, и большую часть времени оборудование пневмосистемы вынуждено простаи­вать. Технико-экономические расчеты показывают, что наиболее це­лесообразной нагрузкой вакуумных систем мусороудаления можно считать жилой район с населением 60...80 тыс. человек. Увеличения радиуса действия пневмосистем для ТБО без существенного повы­шения мощности энергетического оборудования можно добиться путем определенных изменений технологической схемы ЦВС.

Система с групповыми сборными пунктами

В таких системах энергетическое оборудование выделено в отдельную компрессорную станцию (рис. 3.16), к которой с помощью воздуховодов через за­порные устройства или переключатели подключены групповые сбор­ные пункты (ГСП). На ГСП установлено мусороприемное оборудо­вание и оборудование для перегрузки ТБО на внешний транспорт, причем каждый ГСП такой системы расположен на границе обслу­живаемого микрорайона (15...20 тыс. жителей) и связан транспорт­ными трубопроводами с обслуживаемыми зданиями аналогично ЦВС. Разделение оборудованного пневмосистемой жилого района на отдельные группы (микрорайоны) производится исходя из архи­тектурно-планировочных и технологических соображений, как пра­вило, в соответствии с очередностью строительства.

1 — здания; 2 — транспортный трубопровод; 3 — циклон; 4 —оборудование для перегрузки ТБО; 5 —транспортный мусоровоз; 6 — групповой сборный пункт; 7 — воздуховод; 8 — переключатель; 9 — компрессорная станция; 10 — глушитель

Воздухоочистное оборудование (фильтры тонкой очистки), а также операторская и основные элементы КИП и автоматики расположены на компрессорной станции и являются общими для всей пневмосистемы. В отдельных случаях компрессорная станция может блокироваться с одним из ГСП. Работает пиевмосистема та­ким образом. В заданный момент времени включают компрессорную станцию и в соответствии с программой обслуживания жилого рай­она к компрессорной станции подключают один из ГСП. Процесс удаления отходов из обслуживаемых зданий данного ГСП произ­водится аналогично типовым ЦВС. Отходы, попадающие в транс­портный трубопровод, перемещаются в потоке воздуха к отделите­лю ТБО этого ГСП, где происходит их сепарация и перегрузка на внешний транспорт для доставки к месту переработки или обезвре­живания. Транспортирующий воздух от ГСП направляется по воз­духоводу к компрессорной станции, где, пройдя фильтры тонкой очист­ки и турбокомпрессоры, сбрасывается через глушитель в атмосферу.

После очистки одного микрорайона его ГСП с помощью уста­новленного на воздуховоде запорного устройства (переключатель трубопроводов, затвор и т. п.) отключают от компрессорной станции. К ней подключают следующий ГСП, и процесс мусороудаления по­вторяют. Такое построение пневмосистемы позволяет обеспечить эф­фективный сбор и удаление ТБО из зданий по мере ввода в эксплу­атацию отдельных жилых групп за счет подключения соответству­ющего ГСП к компрессорной станции в процессе застройки района. Увеличение радиуса действия данной пневмосистемы по сравнению с типовыми ЦВС достигается следующим образом. Отсутствие сбро­са отработанного воздуха на ГСП снижает по сравнению с ЦСП типовых ЦВС его санитарную опасность, и групповой сборный пункт может быть максимально приближен к обслуживаемому мик­рорайону. После сепарации отходов на ГСП скорость транспорти­рующего воздуха в соединительном воздуховоде от ГСП до ком­прессорной станции может быть значительно снижена до 12...14 м/с, позволяющей осуществлять устойчивое транспортирование пыли и отдельных легких фракций ТБО, прошедших через осадитель ГСП.

Исходя из условия постоянства массового расхода воздуха в транспортном трубопроводе и воздуховоде снижение скорости воздуха в последнем может быть достигнуто за счет увеличения его диаметра, т. е.

откуда при

Потери напора на некотором отрезке транспортного трубопро­вода малой длины (без учета изменения физических свойств воз­духа)

в воздуховоде

Для одинаковых потерь напора в отрезке транспортного трубо­провода и воздуховода можно зафиксировать, что:

Подставив в это выражение значение V_в, получим:

L_в = L_т(d_в/d_т)⁵.

Эта формула позволяет оценить протяженность участка возду­ховода, соединяющего ГСП с компрессорной станцией, эквивалентного по своему сопротивлению транспортному трубопроводу пневмо-системы. Так, для транспортного трубопровода и воздуховода из стальных труб соответственно 530 х 8 мм (d_т = 0,514 м) и 820 х 7 мм (d_в = 0,806) L_в = 10L_т, т.е. приближение ГСП к каждому обслуживаемому микрорайону на 50...100 м дает возможность уда­лить компрессорную станцию от этих микрорайонов на 0,5...1 км и вынести ее за пределы жилой зоны.

Системы со стабилизированным скоростным напором

Увели­чить радиус действия ЦВС можно путем стабилизации скоростного напора воздушного потока в транспортном трубопроводе, что по­зволяет снизить потери давления, вызванные увеличением скорости воздуха при уменьшении его плотности по длине трубопровода. Один из путей стабилизации скоростного напора — ступенчатое увеличение диаметра трубопровода в направлении от воздухозаборного клапана к вакуум-турбинам. При этом длину каждого участка постоянного диаметра (в пределах соответствующего ГОСТ на при­меняемые трубы) определяют расчетом из тех соображений, что при переходе к следующему, ближайшему по ГОСТу диаметру трубо­провода скорость транспортирующего воздуха в начале нового уча­стка должна быть в пределах, указанных выше.

Однако такой способ не обладает достаточной гибкостью при регулировании воздушного потока н не всегда приемлем, особенно в системах, имеющих разветвленную сеть транспортных трубопро­водов. Большими возможностями отличается способ откачки части воздушного потока из транспортного трубопровода, например с по­мощью дополнительного вакуум-насоса.

Промежуточный (дополнительный) вакуум-насос, подключен­ный к транспортному трубопроводу пневмосистемы на расстоянии l₁ от воздухозаборного клапана, и основные вакуум-турбины (ком­прессорная станция на ЦСП) создают в пневмосистеме поток транспортирующего воздуха. При этом скоростной напор воздушно­го потока при массовом расходе G₀ под мусоропроводами обслу­живаемого здания должен быть равен величине q₀, достаточной для транспортирования ТБО. В процессе движения воздуха за счет гидравлических потерь происходят непрерывное снижение его плот­ности и соответственно рост скоростного напора. В месте подключе­ния дополнительного вакуум-насоса часть расхода G₁ откачивается из трубопровода и сбрасывается в атмосферу. G₁ выбирается из тех соображений, что скоростной напор q непосредственно за местом откачки снизился до первоначальной величины q₀. На остальном участке 1% транспортного трубопровода перемещается меньшее ко­личество воздуха, и потери давления на этом участке, а также на элементах оборудования ЦСП снижаются. За счет снижения потерь давления в пневмосистеме появляется возможность увеличить ра­диус ее действия без изменения мощности энергетического оборудо­вания на ЦСП.

Массовый расход воздуха, создаваемый дополнительным ва­куум-насосом, кг/с, определяют по формуле

G_{1 =} G₀ –G₂,

где G₀ —массовый расход воздуха в начале трубопровода, кг/с; G₂ — массовый расход воздуха, создаваемый компрессорной станци­ей на ЦСП, кг/с.

G₀ = F√2q₀P₀/RT; G₂ =F√2q₀P_в/RT,

где F — площадь сечения транспортного трубопровода, м²; q₀ —ско­ростной напор в начале транспортного трубопровода, Па; P₀ — дав­ление воздуха в начале транспортного трубопровода, Па; P_в —дав­ление воздуха в месте подключения дополнительного вакуум-насоса P_в = P₀ - ∆Рl₁ (∆Рl₁,) — потери давления на участке l₁.

Потери давления на участке l₁ равны:

Децентрализованные вакуумные системы мусороудаления

Централизованные вакуумные системы для сбора и удаления ТБО из жилых зданий требуют прокладки разветвленной сети подзем­ных транспортных трубопроводов, вследствие чего их применение оправдано лишь в новостройках с достаточно высокой плотностью жилой застройки. Возможность использования трубопроводного пнев­мотранспорта для обслуживания отдельно стоящих на значитель­ном удалении друг от друга зданий и жилых комплектов, а также в районах сложившейся жилой застройки городов требует новых технических решений, направленных на разработку децентрализо­ванных вакуумных установок или систем (ДВС) мусороудаления.

Каждая такая установка должна иметь приемный пункт (кон­тейнер) для сбора и перегрузки ТБО и охватывать транспортным трубопроводом одно или несколько жилых зданий. В малоэтажной застройке возможно при этом по аналогии с централизованными системами устройство поверхностных (уличных) вводов в пневмо-систему, каждый из которых обслуживает определенную группу зданий. В АКХ им. К. Д. Памфилова разработана ДВС мусороуда­ления, позволяющая обслуживать как старые жилые массивы, так и районы новостроек (рис. 3.17).

1 — пневмотранспортные установки; 2 — контейнер мусороприемный; 3 — компрессорная станция; 4 — транспортный трубопровод; 5 — мусоропроводы; 6, 7 — стыковочные механизмы; 8 — воздуховод; 9, 10 — быстроразъемные стыковочные устройства

Система включает ряд пневмотранспортных установок 1, кон­тейнеры 2 вместимостью 6...12 м⁵ и передвижную компрессорную станцию 3. В каждой пневмотранспортной установке трубопровод 4 охватывает мусоропроводы (поверхностные вводы) 5 обслуживае­мых зданий (микрорайонов). Пневмотранспортные установки снаб­жены также стыковочными механизмами б и 7 для стыковки соот­ветственно входного и выходного патрубков контейнера, причем стыковочный механизм 7 соединен воздуховодом 8 с быстроразъемным устройством 9. Контейнеры выполнены съемными и после сты­ковки остаются в каждой пневмотранспортной установке для запол­нения. Быстроразъемное устройство состоит из стационарной части 10, располагаемой в каждой пневмотранспортной установке и об­щей для всех установок мобильной части, смонтированной на ком­прессорной станции.

Система работает следующим образом. Компрессорная станция подъезжает к одной из пневмотранспортных установок и осуществ­ляет стыковку быстроразъемного устройства. Затем водитель-опе­ратор включает компрессор и с пульта управления (расположенно­го, как правило, в стационарной части быстроразъемного устройст­ва) осуществляет удаление отходов из обслуживаемых зданий (поверхностных вводов) по схеме, аналогичной схеме работы цент­рализованных вакуумных систем мусороудаления. Отходы при этом транспортируются по трубопроводу в контейнер, а отработан­ный воздух по воздуховоду через быстроразъемное устройство на­правляется в компрессорную станцию, откуда после необходимой очистки сбрасывается в атмосферу.

После очистки мусоропроводов одной пневмотранспортной уста­новки компрессорную станцию перемещают к другой, и цикл мусо­роудаления повторяется. Контейнер после заполнения отходами отстыковывают от соответствующей пневмотранспортной установки и перевозят собирающим мусоровозом к месту складирования для опорожнения.

Такое решение системы ДВС позволяет обслуживать одним передвижным компрессором всех пневмотранспортных установок, входящих в систему, без прокладки в жилом районе разветвленной сети подземных транспортных трубопроводов. Собирающий мусоро­воз при этом занят только перевозкой съемных контейнеров и тех­нологически не связан с работой компрессорной станции.

В табл. 3.14 приведены удельные технико-экономические показатели для систем ДВС и централизованных вакуумных систем (ЦВС) мусороудаления. В качестве базовой принята система авто­вывоза собирающими мусоровозами КО-413 и КО-415. Расчеты проведены для условного жилого района новостройки с населением 60 тыс. жителей.