CN111957683A - 选矿厂管道清洁装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种选矿厂管道清洁装置及其方法，涉及管道除垢技术领域，选矿厂管道清洁装置，应用于输送管道上，包括控制系统、设置在输送管道给料端的清洁系统和设置在输送管道排料端的检测系统；其中，清洁系统包括气水三通件、进水系统和进气系统，进水系统和进气系统均通过气水三通件与输送管道相连通；检测系统包括流量计和压力表一；控制系统用于控制清洁系统与检测系统。利用本发明，实现了对输送管道的三级清洁，达到了提高管道清洁效率的技术效果。

Description

选矿厂管道清洁装置及其方法

技术领域

本发明涉及管道除垢技术领域，尤其涉及一种选矿厂管道清洁装置及其方法。

背景技术

选矿厂的管道包括矿浆管道和水管道；其中，由于矿砂对矿浆管道的磨蚀作用，会导致矿浆管道内壁出现沟槽，矿浆中的氢氧化钙、玉米淀粉等选矿药剂会附着在沟槽或者管壁上；而供水管道为环水管道，其内壁上也易附着水中的悬浮物质。

目前，铁矿选矿厂如澳大利亚SINO铁矿选矿厂，首钢秘鲁铁矿选矿厂位于常年几乎无降水的海边，其通过采用海水选矿大大节约了选矿成本，但是由于海水中富含钾钠和氯离子，在选矿管道内进一步产生垢层圈；

因此，无论是矿浆管道还是水管道，上述附着物均会逐渐降低管道的有效内径，导致一定流量下的流速增加，从而管道内压力以及输送能耗逐渐增高，从而降低了选矿管道的输送能力，更有甚者引发管道堵塞或者爆管现象。

目前，现有的管道除垢方式为人工除垢，通过在管道外壁敲击或将管道逐段拆下的方式进行垢层圈清理，但是此种方式不仅耗费大量人力，而且除垢效果也不理想。

另外，还有通过在管道内加入强酸，强酸与管道内的附着物发生反应的方式完成管道清洁；虽然可以勉强实现清洁目的，但是存在弊端如下：

1、强酸的应用环境较苛刻，在使用过程中容易造成操作人员受伤，且排放物不易达到环保标准；

2、强酸易腐蚀管道，缩短管道使用寿命。

所以，亟需一种结构简单、使用方便且清洁效果好的管道清洁装置。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种选矿厂管道清洁装置及其方法，其主要目的完成矿厂管道的快速清洁，提升除垢工作效率。

为实现上述目的，本发明提供一种选矿厂管道清洁装置，应用于输送管道上，包括控制系统、设置在输送管道给料端的清洁系统和设置在输送管道排料端的检测系统；其中，清洁系统包括气水三通件、进水系统和进气系统，进水系统和进气系统均通过气水三通件与输送管道相连通；检测系统包括流量计和压力表一；控制系统用于控制清洁系统与检测系统。

进一步，优选的结构为，进水系统包括进水口、变频增压泵和进水阀，清洁用水自进水口依次经过变频增压泵、进水阀，到达气水三通件的进水端口；

进气系统包括空压机和进气阀，空气经过空压机、进气阀，到达气水三通件的进气端口。

进一步，优选的结构为，还包括用于消解空气和水压力的消能器，消能器设置在输送管道的排料端，在排料端设置排料阀。

进一步，优选的结构为，消能器包括消能罐、罩设在消能罐外部的套筒、盖板、支架以及连接管；其中，消能罐为上开口的罐体，套筒为上、下开口的筒体，消能罐通过支架固定在套筒中，盖板设置在套筒的顶端，连接管连接输送管道，并穿过盖板伸入消能罐底部。

进一步，优选的结构为，清洁系统固定安装在装载小车上，进水系统与气水三通件的进水端口之间、进气系统与气水三通件的进气端口之间、气水三通件的排出端口与输送管道之间均通过管路相连通。

进一步，优选的结构为，输送管道的给料端连接料泵。

进一步，优选的结构为，在进气系统与气水三通件的进气端口之间的管路上设置压力表二。

进一步，优选的结构为，在装载小车上设置用于限位装载小车位移的限位装置；其中，

在装载小车的四个角处设置螺栓孔；限位装置包括锚杆和旋转把手，在锚杆上设置与螺栓孔相对应的螺纹，旋转把手设置在锚杆的顶端。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种矿厂管道清洁方法，方法包括：

S110、将装载有清洁系统的装载小车移动至工作位，将清洁系统的进水系统和进气系统均通过气水三通件与输送管道相连通；

S120、固定装载小车，关闭用于控制物料输入的进料阀以及用于控制物料排放的排料阀；交替开启进气系统的进气阀和进水系统的进水阀，按照设定频率利用空气和水对输送管道进行交替冲洗，交替冲洗产生的气水混合物经过消能器排出；

S130、待设置在输送管道的排料端的消能器排水不再浑浊后，交替冲洗环节结束；关闭进气阀，并开启进水阀，开启水清洁环节；

S140、水清洁环节结束后，关闭进水阀，并开启进气阀，开启空气清洁环节，直至清洁工作完毕。

进一步，优选的方法为，设置在所述输送管道的排料端的检测系统对所述输送管道的流量值和压力值进行检测，当在标定流量下，所检测的压力值大于设定压力值时，触发高压报警及料泵停机。

本发明提出的选矿厂管道清洁装置及其方法，该方法通过交替清洁、水清洁以及空气清洁三级清洁方式对管道进行冲洗，有益效果如下：

1、定时通过控制流量计和料泵的转速实现矿浆按照标定流量输送，进而通过压力表检测管道压力，若压力表检测的压力值超过若所检测的压力值大于设定压力值时，则说明管道内的有效内径减小，管道流速增高至临界值，触发高压报警及料泵停机，这种自动检测并触发系统停车的方式，实现了对输送管道的自动实时监控，有效避免了管道附着物增厚导致的管道堵塞甚至爆管现象的发生；

2、通过气-水两相交替方式对矿厂管道进行清洁，其中，水清洁和空气清洁以10-20秒为间隔交替进行，空气清洁为高压清洁，用于去除管道壁上黏连紧密的顽固附着层；水清洁为低压清洁，不仅可以清楚松软附着物，还可以通过水流将清除的附着物带出管道；通过交替清洁选矿厂管道，相对于全气力清洁更加节能，而且可以清除管道内95％以上的附着物，清洁效果好，不损伤管道；

3、当管道内附着物严重导致堵塞时，因为管道内的阻力增大，导致压力表二的检测值瞬时陡増，控制系统获得压力表二的检测值并控制空压机自动增频增压，对堵塞处定点清堵直至管道内阻力减小，压力表二的检测值下降，控制系统获得压力表二的检测值并控制空压机自动减频恢复正常压力。通过设置压力表二，控制系统通过压力表二所检测的压力值判定输送管道内的堵塞情况，并根据堵塞情况控制空压机进行梯级增压或者减压，以实现对堵塞处的针对性清洗，从而到达提升清洗效率的效果；

4、采用三级清洁方式，利用交替清洁进行强力清除后，利用水清洁以及空气清洁对输送管道内的残留物进行进一步地清理，从而保证了管道清洁效果；

5、管道内清洁后的清洁介质压力较高，而高压的空气或者水给入消能器后，通过连接管进入消能器内置的消能罐内的底部，空气和水在容积较大的消能罐的罐体内无规则运动消除大部分能量后，从消能罐顶部开孔溢流出来，最终，空气和水从套筒和消能罐之间的气水排出口排除。通过采用消能器对高压清洁介质进行消能，避免了因清洁介质排放压力过大造成的设施损坏；

6、将清洁系统固定在装载小车上，实现了一车服务多处清洁点，大大减少了动力系统的投资，且提高了清洁效率；

7、在进水系统中采用变频增压泵，实现了进水量的调整，从而适应不同直径管道的清洁用水需要。

附图说明

图1为本发明选矿厂管道清洁装置较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明的清洁系统的较佳实施例的结构示意图。

图3为本发明的消能器的较佳实施例的结构示意图。

其中，1、输送管道；2、清洁系统；3、检测系统；4、消能器；5、料泵；6、装载小车；11、给料端；12、排料端；13、进料阀；14、排料阀；21、气水三通件；22、进水系统；23、进气系统；31、流量计；32、压力表一；221、进水口；222、变频增压泵；223、进水阀；231、空压机；232、进气阀；233、压力表二；41、消能罐；42、套筒；43、盖板；44、支架；45、连接管；46、气水排出口；61、车轮；62、锚杆；63、旋转把手；64、小车本体。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种选矿厂管道清洁装置，通过采用交替清洁对输送管道进行强力清除后，利用水清洁以及空气清洁对输送管道内的残留物进行进一步地清理，从而保证了管道清洁效果。

本发明提供一种选矿厂管道清洁装置。图1示出了根据本发明实施例的选矿厂管道清洁装置的结构示意图。

如图1所示，本发明提供一种选矿厂管道清洁装置，应用于输送管道1上，包括控制系统，设置在输送管道1给料端11的清洁系统2和设置在输送管道排料端12的检测系统3；输送管道1的给料端11连接料泵5。

清洁系统2包括气水三通件21、进水系统22和进气系统23，进水系统22和进气系统23均通过气水三通件21与输送管道1相连通；进水系统22与气水三通件21的进水端口相连通、进气系统23与气水三通件21的进气端口相连通、气水三通件21的排出端口与输送管道1相连通。其中，这里的气水三通件21为一个三通接头；需要说明的是，这里的连通可以是直接连通，也可以是通过软管相连通。

具体地说，输送管道1的输入端可以是通过料泵5输入物料；也可以通过进水系统22经过气水三通件21输入水；也可以通过进气系统23经过气水三通件21输入空气。

在气水三通件21的排出端口于输送管道1的联通处(即输送管道的交替入口处)与料泵5之间设置进料阀13，通过进料阀13可以控制输送物料的开启与停止。

检测系统3包括流量计31、压力表一32和报警装置(图中未示出)；通过检测系统3对输送管道1的压力值进行定时检测，若所检测的压力值大于设定压力值时，触发高压报警及料泵5停机，实现了对输送管道1的实时监控，有效避免了管道附着物增厚导致的爆管现象的发生。在具体的实施过程中，高压报警的触发界限值设为标定正常流量下压力值的120％。

控制系统用于控制清洁系统2与检测系统3。具体地说，控制系统与料泵5、进气系统23、进水系统22、流量计31、压力表32以及报警装置电连接；控制系统接收流量计31、压力表32、报警装置的检测数据，并发送控制信号至料泵5、进气系统23、进水系统22，进而实现进水、进气的流量调节和料泵5的开启或者停止。

图2示出了根据本发明实施例的选矿厂管道清洁装置的清洁系统的结构示意图。如图2所示，

进水系统22包括进水口221、变频增压泵222和进水阀223，水自进水口221依次经过变频增压泵222、进水阀223，到达气水三通件21的进水端口。需要说明的是，进水口221连接选矿厂的环水官网；通过在进水系统内设置变频增压泵222，可以调整进水量的大小，以适应不同直径的输送管道的进水需要。

进气系统23包括空压机231和进气阀232，空气经过空压机231、进气阀232，到达气水三通件21的进气端口。

具体的，空压机为变频调压式，压力范围为0.5～3Mpa。通过采用变频调压式空压机实现自动梯级增压。在一个具体实施例中，在进气系统23与气水三通件21的进气端口之间的管路上设置压力表二233。通过压力表二233对输送管道1的压力值进行实时监测，当刚开始进行清理时，由于输送管道1堵塞较严重，压力表二233所检测的压力值较大，压力表二233所检测的压力值传递给控制系统，控制系统发出指令控制空压机231自动增频增压，对输送管道1进行高压力冲洗；直至输送管道1的堵塞状况减轻，从而压力表二233所检测的压力值减小，压力表二233所检测的压力值传递给控制系统，控制系统发出指令控制空压机231自动减频减压，直至输送管道1恢复正常压力。通过压力值调节空气压力输出值的方式，不仅可以对堵塞严重的状况进行高压气力清洁，提高清洁效率。而且，根据堵塞状况的缓解降低空气压力输出值，实现了按需供应空气压力，避免了资源浪费。

其中，控制系统可以接收进气系统23的压力表二233压力信号，进气系统的进气阀232和进水系统的进水阀223的开关信号，空压机231和变频增压泵222的变频信号，并根据上述信号发送相应的控制指令，进而调整管道清洁装置的动作。

在一个具体的实施例中，开启清洁过程先要关闭进料阀13；而三级清洁包括交替清洁环节、水清洁环节和空气清洁环节；交替清洁环节包括交替开启进气系统的进气阀232和进水系统的进水阀223，按照设定频率利用空气和水对输送管道进行交替冲洗；其中，所述的设定频率，一般为交替开启10～20秒；也就是说，先开始进水阀关闭进气阀，进水10～20秒；然后关闭进气阀开启进水阀，进气10～20秒。按照设定频率对输送管道进行反复交替冲洗(即空气清洁和水清洁交替冲洗)。其中，空气清洁为高压清洁其最高清洁压力可以达到3Mpa，如此高的压强足以将在管壁上粘连紧密的顽固附着层清除。而水清洁则为低压清洁，其对一般的松软附着物清除较为彻底，而且还可以通过水流将空气强力清除的附着物带出管道。通过气-水两相交替清洁，能清除管道内90％以上的附着物，清除效果好；而且相对于全气力清除，气-水两相交替清洁更为节能，而且避免了持续高压气力清除对管道的损坏。

水清洁环节包括关闭进气阀232，并开启进水阀223，利用水冲洗输送管道1。也就是说，在交替清洁后进行二级水清洁，通过持续的供水对管道内的残留物进行水清。即交替清洁直至消能器4排出白水后，用水冲洗输送管道，水清洁的时间为20-40分钟。

空气清洁环节包括关闭进水阀223，并开启进气阀232，利用空气冲洗输送管道1。也就是说，采用空气清洁为三级清洁，用低压空气进行管道吹扫。即水清洁直至消能器4排出白水后，关用空气吹扫管道，吹扫压强为0.5～1Mpa，空气清洁的时间为5-10分钟。

总之，交替清洁环节保证了对输送管道1的附着物的强力清除，而二级和三级清洁对管道内的残留物进行了进一步的善后清洁，进而实现输送管道的彻底清洁。

在一个具体的实施例中，清洁系统2固定安装在装载小车6的小车本体64上，小车本体64的底部设置有车轮61；进水系统22与气水三通件21的进水端口之间、进气系统23与气水三通件21的进气端口之间、气水三通件21的排出端口与输送管道1之间均通过管路相连通。在装载小车6上设置用于限位装载小车6位移的限位装置；其中，在装载小车6的四个角处设置螺栓孔；限位装置包括锚杆62和旋转把手63，在锚杆62上设置与螺栓孔相对应的螺纹，旋转把手63设置在锚杆的顶端。

在清洁过程中，容易引发气动的反作用力导致装载小车后退，从而导致气动连接管路的断开等；为了固定装载小车6，在装载小车6上设置限位装置。通过将限位装置设置为与装载小车6螺纹连接锚杆62；为了进一步方便锚杆62的操作，在锚杆62的顶端设置旋转把手63。在装载小车6就位后，通过转动旋转把手63，使得锚杆62旋下，将锚杆62的末端插入地面，从而将装载小车6固定在工作位上。为了增加稳定性，在装载小车6的四角位置均设置锚杆61。

总之，清洁时先利用车轮63将装载小车6推到预定的停车点，再通过旋转四个锚杆62的旋转把手63来将装载小车6固定于地面，通过这种方式保障了装载小车6不会被气动的清洁反作用力驱动后退，提高了选矿厂管道清洁装置的稳定性，从而进一步保障了清洁效果。

在一个具体的实施例中，采用空压器-储气罐的气动方式，其中储气罐的气压为1.0Mpa，气动压力为10个大气压；因此，通过设置储气罐可以为气动方式保证足够的充填气量。

总的来说，将清洁系统2固定安装在装载小车6上，装载小车6为具有车轮61的平板小车，装载小车6可以根据需要随意移动，并通过采用装载小车6将清洁系统2的进气系统23和进水系统都集成于车体上；不用在每个清洁点均设置一套清洁装置，只需要将装载小车6移动至清洁地点即可；实现了一车服务多处清洁点，大大减少了动力系统的投资，且提高了清洁效率。

图3示出了根据本发明实施例的选矿厂管道清洁装置的消能器的结构示意图。如图3所示，

还包括用于消解空气和水压力的消能器4，消能器4设置在输送管道1的排料端12，在排料端12设置排料阀14。消能器4包括内部的消能罐41、罩设在消能罐41外部的套筒42、盖板43、支架44以及连接管45，消能罐41为上开口的罐体，套筒42为上、下开口的筒体，消能罐41通过支架44固定在套筒42中，盖板43设置在套筒42的顶端，连接管45连接输送管道1，并穿过盖板43伸入消能罐41底部。其中，消能罐41通过其罐体外侧的支架44与套筒42的筒体内壁相连接。

先关闭排料阀14，进行管道清洁，连接管45连接输送管道1，将输送管道1内水气混合物输入消能器4，经过消能器4的压力消解后，自消能器4下端的气水排出口46排出。

需要说明的是，消能罐41的容积为10米输送管道1的容积，输送管道1的排料端12的连接管45的末端深入消能罐41内，距离罐底50-150cm。

消能器4来对清洁介质(气，水)进行终端排放，高压的空气或水给入消能器4后，通过连接管45在消能器4内置的消能罐41的底部排出，气和水在容积较大的消能罐41的罐体内无规则运动消除大部分能量后，从消能罐41顶部开孔溢流出来，最终气和水从套筒42和消能罐41之间的下部的气水排出口46排出。这种方式实现了对高压清洁介质的消能，避免了直排时因排放压力过大造成的周边设施损坏。

本发明还提供一种选矿厂管道清洁方法，方法包括：

S110、将装载有清洁系统2的装载小车6移动至工作位，将清洁系统2的进水系统22和进气系统23均通过气水三通件21与输送管道1相连通；

S120、固定装载小车6，关闭用于控制物料输入的进料阀13以及用于控制物料排放的排料阀14；交替开启进气系统的进气阀232和进水系统的进水阀223，按照设定频率利用空气和水对输送管道1进行交替冲洗，交替冲洗产生的气水混合物经过消能器4排出；

S130、待设置在输送管道的排料端12的消能器4排水不再浑浊后，交替冲洗环节结束；关闭进气阀232，并开启进水阀223，开启水清洁环节；

S140、水清洁环节结束后，关闭进水阀223，并开启进气阀232，开启空气清洁环节，直至除垢工作完毕。

在一个具体的实施例中，为了实现对输送管道1的实时监控，有效避免了管道附着物增厚导致的爆管现象的发生；通过设置在所述输送管道1的排料端12的检测系统2对所述输送管道的流量值和压力值进行检测，当在标定流量下，所检测的压力值大于设定压力值时，触发高压报警及料泵5停机。

本发明的上述方法的具体实施方式与上述选矿厂管道清洁装置的具体实施方式大致相同，在此不再赘述。

本发明的选矿厂管道清洁装置及其方法，通过对输送管道进行三级清洁，其中交替清洁环节保证了对输送管道1的附着物的强力清除，而二级和三级清洁对管道内的残留物进行了进一步的善后清洁，进而实现输送管道的彻底清洁；另外，通过清洁系统2固定安装在装载小车6上，实现了一车服务多处清洁点，大大减少了动力系统的投资，且提高了清洁效率。最终在排料端12设置消能器4，消解高压清洁介质中的压力，进而包含清洁设施。

如上参照图1至图3以示例的方式描述根据本发明的选矿厂管道清洁装置及其方法。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种选矿厂管道清洁装置，应用于输送管道上，其特征在于，包括控制系统、设置在所述输送管道给料端的清洁系统和设置在所述输送管道排料端的检测系统；其中，

所述清洁系统包括气水三通件、进水系统和进气系统，所述进水系统和所述进气系统均通过所述气水三通件与所述输送管道相连通；

所述检测系统包括流量计和压力表一；

所述控制系统用于控制所述清洁系统与所述检测系统。

2.根据权利要求1所述的选矿厂管道清洁装置，其特征在于，

所述进水系统包括进水口、变频增压泵和进水阀，清洁用水自进水口依次经过所述变频增压泵、所述进水阀，到达所述气水三通件的进水端口；

所述进气系统包括空压机和进气阀，空气经过所述空压机、所述进气阀，到达所述气水三通件的进气端口。

3.根据权利要求1所述的选矿厂管道清洁装置，其特征在于，

还包括用于消解空气和水压力的消能器，所述消能器设置在所述输送管道的排料端，在所述排料端设置排料阀。

4.根据权利要求3所述的选矿厂管道清洁装置，其特征在于，

所述消能器包括消能罐、罩设在所述消能罐外部的套筒、盖板、支架以及连接管；其中，

所述消能罐为上开口的罐体，所述套筒为上、下开口的筒体，所述消能罐通过所述支架固定在所述套筒中，所述盖板设置在所述套筒的顶端，所述连接管连接所述输送管道，并穿过所述盖板伸入所述消能罐底部。

5.根据权利要求1所述的选矿厂管道清洁装置，其特征在于，

所述清洁系统固定安装在装载小车上，所述进水系统与所述气水三通件的进水端口之间、所述进气系统与所述气水三通件的进气端口之间、所述气水三通件的排出端口与所述输送管道之间均通过管路相连通。

6.根据权利要求5所述的选矿厂管道清洁装置，其特征在于，

所述输送管道的给料端连接料泵。

7.根据权利要求5所述的选矿厂管道清洁装置，其特征在于，在所述进气系统与所述气水三通件的进气端口之间的管路上设置压力表二。

8.根据权利要求5所述的选矿厂管道清洁装置，其特征在于，在所述装载小车上设置用于限位所述装载小车位移的限位装置；其中，

在所述装载小车的四个角处设置螺栓孔；所述限位装置包括锚杆和旋转把手，在所述锚杆上设置与所述螺栓孔相对应的螺纹，所述旋转把手设置在所述锚杆的顶端。

9.一种选矿厂管道清洁方法，其特征在于，方法包括：

S110、将装载有清洁系统的装载小车移动至工作位，将清洁系统的进水系统和进气系统均通过气水三通件与输送管道相连通；

S120、固定所述装载小车，关闭用于控制物料输入的进料阀以及用于控制物料排放的排料阀；交替开启所述进气系统的进气阀和所述进水系统的进水阀，按照设定频率利用空气和水对所述输送管道进行交替冲洗，交替冲洗产生的气水混合物经过消能器排出；

S130、待设置在所述输送管道的排料端的消能器排水不再浑浊后，交替冲洗环节结束；关闭所述进气阀，并开启所述进水阀，开启水清洁环节；

S140、水清洁环节结束后，关闭所述进水阀，并开启所述进气阀，开启空气清洁环节，直至清洁工作完毕。

10.根据权利要求9所述的选矿厂管道清洁方法，其特征在于，设置在所述输送管道的排料端的检测系统对所述输送管道的流量值和压力值进行检测，当在标定流量下，所检测的压力值大于设定压力值时，触发高压报警及料泵停机。

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