CN104229480A - 固液全分离的新型固体管道输送装置及其输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道运输领域，旨在提供一种固液全分离的新型固体管道输送装置及其输送方法。本发明包括贮水装置、球阀、截止阀、固体运输管道、出口分离装置、连通管和若干个动力装置；所述贮水装置包括第一贮水装置、第二贮水装置和第三贮水装置，所述第一贮水装置的一端经固体运输管道通过动力装置连接到第一贮水装置内设的注入装置，所述注入装置经固体运输管道贯穿第一贮水装置另一端并通过球阀连接到出口分离装置。本发明的有益效果是：本发明为一种无污染的运输手段，运输管道在地下，不占用耕地，能够改善运输地区的环境，不仅防止出现散料在管道中沉降或板结，而且不需要后续复杂脱水工序，降低了成本。

Description

固液全分离的新型固体管道输送装置及其输送方法

技术领域

本发明属于管道运输领域，特别涉及一种固液全分离的新型固体管道输送装置及其输送方法。

背景技术

随着经济规模不断扩大、工业产业化快速推进，我国对资源的需求量与日俱增，供需矛盾不断扩大。长期以来，铁路运输、公路运输、水路运输和航空运输作为传统的交通运输方式已经不能满足飞速发展的社会需求，特别是中国自然资源分布的不均衡、区域社会经济发展的不平衡更加重了我国交通运输的负担，同时传统的交通运输带来的环境污染、交通拥堵等问题都是大城市迫切需要解决的问题。为此，管道运输方式应运而生，成为我国第五大运输方式。传统的四种运输方式在当今社会运输业中仍处于主流，而管道运输是对现代运输体系的一种补充和完善。与传统的运输方式相比，管道运输作为新兴的运输方式，具有能够长时间运行、对环境污染较小、受地形条件限制小、运行线路占地少、不受天气影响等特点。而固体物料的管道输送方法作为管道输送的一个重要分支，近年来得到了广泛应用，主要用于输送一些散料。随着工业的快速发展，利用以液体为载体的管道运输固体物料的运输方式也越来越受到重视。虽然该运输方法在很大程度上缓解了地面交通运输压力，但在实际运行过程中传统的固体物料管道运输方法容易出现散料在管道中沉降或板结、输送动力消耗大、对动力装置要求较高、脱水工序复杂等问题。为此本发明提出一种固液全分离的新型固体管道输送方法用于完善和改进传统固体管道运输方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种固液全分离的新型固体管道输送装置及其输送方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种固液全分离的新型固体管道输送装置，包括贮水装置、球阀、截止阀、固体运输管道、出口分离装置、连通管和若干个动力装置；所述贮水装置包括第一贮水装置、第二贮水装置和第三贮水装置，所述第一贮水装置的一端经固体运输管道通过动力装置连接到第一贮水装置内设的注入装置，所述注入装置经固体运输管道贯穿第一贮水装置另一端并通过球阀连接到出口分离装置，所述出口分离装置安装第三贮水装置上端，所述第一贮水装置与第三贮水装置之间通过连通管双向连通；所述第一贮水装置与第三贮水装置之间的固体运输管道上设有的旁路管道依次通过截止阀、动力装置连接到第二贮水装置；其中所述截止阀、动力装置和第二贮水装置组成旁路增压装置。

本发明中，所述圆柱形固体运输管路上设有连接到终端计算机的流量计和压力传感器。

本发明中，所述出口分离装置上设有的运输管路倾斜度小于17°。

本发明中，所述动力装置为离心泵；出口分离装置包括皮带运输装置和过滤筛网，所述过滤筛网安装在皮带运输装置与第三贮水装置之间；所述注入装置为与固体运输管道规格大小相一致的不锈钢圆管。

本发明中，所述离心泵上设有变频器。

本发明中，所述固体运输管道为内径为50mm～500mm、外径为60mm～550mm的铸铁或不锈钢圆管。

本发明中，所述流量计为涡街流量计。

本发明中，所述贮水装置为不锈钢水箱。

本发明还提供一种基于所述的固液全分离的新型固体管道输送方法，所述输送方法为：

将圆柱形固体放到注入装置，启动动力装置，从第一贮水装置抽取载体进入注入装置，在载体的压力作用下，圆柱形固体随载体进入固体运输管道；同时调整载体流速，使圆柱形固体能够悬浮在固体运输管道中，此时载体流速的计算公式为：

$V_c=7.2{\left\{\right|\frac{{\mathrm{\ρ}}_s}{{\mathrm{\ρ}}_c}-1|g\·l_s[1-{\left(\frac{d_s}{d_p}\right)}^2\left]\right\}}^{1/2}$

其中，V_c为载体流速，单位为m/s；ρ_s为圆柱形固体密度，ρ_c为载体密度，单位均为kg/m³；g为重力加速度，单位为m/s²；l_s为圆柱形固体长度，d_s为圆柱形固体直径，d_p为固体运输管道内径，单位均为m；

所述载体将圆柱形固体输送到出口分离装置，同时完成圆柱形固体与载体的分离，分离后载体通过连通管被送回到第一贮水装置中循环利用；所述固体运输管道上安装的流量计、压力传感器测量圆柱形固体运输过程中的载体流量、压力变化并传输到终端计算机上进行记录。

本发明中，将最大粒径小于5mm固体颗粒压制成圆柱形固体，其直径为固体运输管道内径的0.9倍，最大限度地利用了管道的空间，所述圆柱形固体长度为该圆柱形固体直径的1.25～1.5倍。

本发明中，所述圆柱形固体为精矿砂、煤炭、尾矿、煤灰、生物质、残渣或固体废弃物，而载体为清水、煤浆或废水。

本发明中，固液全分离的新型固体管道输送方法既适用于短距离固体管道运输(最短距离可至数十米)，也适用于长距离固体管道运输(最长至2000公里)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

固液全分离的新型固体管道输送方法是一种无污染的运输手段，运输管道在地下，不占用耕地，能够改善运输地区的环境。一条内径为200mm、距离为130km的运输管线，每年可运输250万吨的固体，载体的需要量为76.5m³/h，具有很强的运输能力。该方法在运输过程固体与液体完全分离，不仅防止出现散料在管道中沉降或板结，而且不需要后续复杂脱水工序，降低了成本。该方法以常规泵作为动力装置，利用旁路增压系统为运输载体补充动力，动力消耗较小。在中长距离运输条件下，固液全分离的新型固体管道输送方法成本比卡车和汽车运输低，可以极大缓解交通拥挤，减少环境污染。该方法运输范围广泛，不仅可以用于运输煤炭矿产等固体，还可以用于运载固体废物、污水等。

附图说明

图1为本发明中一种固液全分离的新型固体管道输送装置的示意图；

附图标记：1、离心泵，2、变频器，3、流量计，4、注入装置，5、第一贮水装置，6、球阀，7、压力传感器，8、终端计算机，9、圆柱形固体运输管道，10、压力传感器，11、流量计，12、截止阀，13、离心泵，14、第二贮水装置，15、出口分离装置，16、第三贮水装置，17、连通管。

具体实施方式

以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1所示，本发明提供一个固液全分离的新型固体管道输送装置的具体实施例，包括两个离心泵(1、13)、贮水装置(5、14、16)、球阀6、圆柱形固体运输管道9、截止阀12、出口分离装置15和连通管17；所述贮水装置(5、14、16)包括第一贮水装置5、第二贮水装置14和第三贮水装置16，所述第一贮水装置5的一端经圆柱形固体运输管道9通过离心泵1连接到第一贮水装置5内设的注入装置4，所述注入装置4经圆柱形固体运输管道9贯穿第一贮水装置5另一端并通过球阀6连接到出口分离装置15，所述出口分离装置15安装第三贮水装置16上端，所述第一贮水装置5与第三贮水装置16之间通过连通管17双向连通；所述第一贮水装置5与第三贮水装置16之间的圆柱形固体运输管道9上设有的旁路管道依次通过截止阀12、离心泵13连接到第二贮水装置14。所述截止阀12、离心泵13和第二贮水装置14组成旁路增压装置。其中所述出口分离装置15上设有的圆柱形固体运输管道9倾斜度为15°。

所述圆柱形固体运输管道9上设有连接到终端计算机8的流量计(3、11)和压力传感器(7、10)；所述离心泵1上设有变频器2；所述圆柱形固体运输管道9为内径为50mm、外径为60mm的铸铁或不锈钢圆管，所述连通管17是内径为50mm、外径为56mm的塑料圆管。

所述出口分离装置15为皮带运输装置和塑料筛网，出口分离装置15包括皮带运输装置和过滤筛网，所述过滤筛网安装在皮带运输装置与第三贮水装置16之间；注入装置4与圆柱形固体运输管道9规格大小相一致的不锈钢圆管。

所述流量计(3、11)为涡街流量计。

所述贮水装置(1、14、16)为不锈钢水箱。

其中，所述圆柱形固体为精矿砂、煤炭、尾矿、煤灰、生物质、残渣或固体废弃物，而载体为清水、煤浆或废水。

本发明实施例还提供一种固液全分离的新型固体管道输送方法，所述输送方法为：

(1)将成列的圆柱形固体放入到注入装置4中；

(2)启动动力装置离心泵1，抽取水进入注入装置4，水流以一定速度携带圆柱形固体列进入圆柱形固体运输管道9；

所述水流速度须使煤体在圆柱形固体运输管道9中保持悬浮，此时水流速度的计算公式为：

$V_c=7.2{\left\{\right|\frac{{\mathrm{\ρ}}_s}{{\mathrm{\ρ}}_c}-1|g\·l_s[1-{\left(\frac{d_s}{d_p}\right)}^2\left]\right\}}^{1/2}$

其中，V_c为载体流速，单位为m/s；ρ_s为圆柱形固体密度，ρ_c为载体密度，单位均为kg/m³；g为重力加速度，单位为m/s²；l_s为圆柱形固体长度，d_s为圆柱形固体直径，d_p为固体运输管道内径，单位均为m；

(3)运输一段距离后，启动旁路增压装置补充载体动力，保证圆柱形固体列的运输速度；

(4)到达目的地后，在出口处圆柱形固体与水直接分离，圆柱形固体破碎后即可被使用，水通过连通管17送回第一贮水装置5循环利用；

(5)参数检测装置测量运行参数并传输到终端计算机8上进行记录；所述圆柱形固体运输管道9上安装的流量计(3、11)、压力传感器(7、10)测量圆柱形固体运输过程中的载体流流量、压力变化并传输到终端计算机8上进行记录。

(6)当圆柱形固体运输管道9发生故障时，故障诊断装置判断圆柱形固体运输管道9是否发生堵塞或泄露并明确位置。

其中，采用的圆柱形固体是将最大粒径小于5mm固体颗粒压制成的，直径为管道内径的0.9倍，最大限度地利用了管道的空间，所述圆柱形固体长度为该圆柱形固体直径的1.25～1.5倍。

因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。

Claims (10)

1.一种固液全分离的新型固体管道输送装置，包括贮水装置、球阀、截止阀、固体运输管道、出口分离装置、连通管和若干个动力装置；其特征在于，所述贮水装置包括第一贮水装置、第二贮水装置和第三贮水装置，所述第一贮水装置一端经固体运输管道通过动力装置连接到该第一贮水装置内设的注入装置，所述注入装置经固体运输管道贯穿第一贮水装置另一端并通过球阀连接到出口分离装置，所述出口分离装置安装在第三贮水装置上端，所述第一贮水装置与第三贮水装置之间通过连通管相互连接；所述第一贮水装置与第三贮水装置之间的固体运输管道上设有的旁路管道依次通过截止阀、动力装置连接到第二贮水装置。

2.根据权利要求1中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置，其特征在于，所述固体运输管路上设有连接到终端计算机的流量计和压力传感器。

3.根据权利要求1中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置，其特征在于，所述出口分离装置上设有的固体运输管路倾斜度小于17°。

4.根据权利要求1中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置，其特征在于，所述动力装置为离心泵；所述出口分离装置包括皮带运输装置和过滤筛网，所述过滤筛网安装在皮带运输装置与第三贮水装置之间；所述注入装置为与固体运输管道规格大小相一致的不锈钢圆管。

5.根据权利要求4中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置，其特征在于，所述离心泵上设有变频器。

6.根据权利要求4中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置，其特征在于，所述固体运输管道为内径为50mm～500mm、外径为60mm～550mm的铸铁或不锈钢圆管。

7.根据权利要求2～6任一项中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置，其特征在于，所述流量计为涡街流量计。

8.根据权利要求1～6任一项中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置，其特征在于，所述贮水装置为不锈钢水箱。

9.一种基于权利要求1中所述的固液全分离的新型固体管道输送装置的输送方法，其特征在于，所述输送方法如下：

将圆柱形固体放到注入装置，启动动力装置，从第一贮水装置抽取载体进入注入装置，在载体的压力作用下，圆柱形固体随载体进入运输管道；同时调整载体流速，使圆柱形固体悬浮在运输管道中，此时载体流速的计算公式为：

$V_c=7.2{\left\{\right|\frac{{\mathrm{\ρ}}_s}{{\mathrm{\ρ}}_c}-1|g\·l_s[1-{\left(\frac{d_s}{d_p}\right)}^2\left]\right\}}^{1/2}$

其中，V_c为载体流速，单位为m/s；ρ_s为圆柱形固体密度，ρ_c为载体密度，单位均为kg/m³；g为重力加速度，单位为m/s²；l_s为圆柱形固体长度，d_s为圆柱形固体直径，d_p为固体运输管道内径，单位均为m；

所述载体将圆柱形固体输送到出口分离装置上的运输管路，同时完成固体与载体的分离，分离后载体通过连通管被送回到第一贮水装置中循环利用；所述固体运输管道上安装的流量计、压力传感器测量圆柱形固体运输过程中的载体流量、压力变化并传输到终端计算机上进行记录。

10.根据权利要求9中所述的固液全分离的新型固体管道输送方法，其特征在于，所述圆柱形固体是直径为固体运输管道内径的0.9倍的圆柱体，所述圆柱形固体长度为该圆柱形固体直径的1.25～1.5倍。