CN112387719A - 一种高效无尘料浆制备输送洗管系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，包括位于搅拌机上方的防止粘接堵塞设计的集料投料器、搅拌机、高效喷雾降尘装置、高压压力水泵、高位的浆体储存罐、连接在料浆储存罐下方的填充主管路、以及与填充主管路相连的高压空气制备系统和高压空气管路，填充主管路由水平平缓段和竖直陡坡段依次连接形成，平缓段上设置有料浆流量计，平缓段前端分别连接有压力浆体输送管和压力气体输送管，压力料浆输送管安装有料浆截止阀，压力气体输送管安装有进气调节阀和第一料浆阻隔器，所述的平缓段和陡坡段的连接处设置有第二料浆阻隔器，所述的第二料浆阻隔器上连接有自动排气阀，本发明适合于各类料浆输送项目和矿山膏体充填项目。

Description

一种高效无尘料浆制备输送洗管系统

技术领域

本发明属于工程技术领域，具体涉及一种高效无尘料浆制备输送洗管系统。

背景技术

目前国内的浆体制备输送系统应用场景非常多，特别是在建筑领域、矿山充填领域、尾矿流体输送领域应用广泛。仅以矿山充填领域为例，目前以料浆充填最为普遍，应用最广。

料浆制备输送洗管系统一般需要将各自的固体级配物料和水按比例同步加入到搅拌机内进行搅拌，目前普遍采用集料斗同步投料，搅拌过程中产生的扬尘，需配套吸尘器除尘，每次浆体制备输送生产结束后，还要将搅拌机、浆料斗、输送管路等沿途设备管路内挂壁残存的料浆利用足够压力和流量的清水，需用较长的清洗时间才能清洗干净，以避免粘接物粘接越来越多造成搅拌机搅拌效果和效率降低，浆体斗或管路堵塞。目前的主要问题是：

1，集料斗粘接堵塞问题：集料斗内不同干湿度、不同酸碱度、不同粒径等的不同物理化学性质的物料在集料斗内混合，不同种类物料之间容易相互粘接成团块并粘接堵塞，造成下料不均匀或断续下料，甚至堵塞集料斗，造成配料不均匀或配料中断，严重影响生产；

2，降尘用除尘器噪声污染及费用过高问题：集料斗投下到搅拌机内的固体料有水泥、干粉煤灰等干细粉料，在搅拌机搅拌过程中产生大量扬尘，扬尘需要利用较大能力的除尘器将扬尘吸出降尘，避免外溢到机外空气中。吸尘器的噪声对周边产生噪声污染；除尘器的电机功率较大，电费、维护材料费、人工费都较高，运营成本较高；

3，管路清洗过程中存在的问题：目前清洗管路所用的清水，需采用具有一定压力产生的足够流速和足够流量，并需较长时间才能将管路清洗干净。配套的清洗用压力水泵能力较大，清洗时间较长，用水量较大，清洗成本费用较高。

发明内容

本发明的目的在于克服和弥补现有技术中的上述技术缺陷，提供一种结合空气动力系统的矿山浆体充填管道系统，以实现：

1，创新研发出高效集料投料斗，解决了原有投料斗容易产生各种物料在投料斗混合产生粘接成团、挂壁堆积堵塞问题；

2，创新研发出高效洒水喷雾除尘技术及系统装备，实现搅拌机内除尘，机内扬尘颗粒在洒水喷雾降尘除尘后重新进入料浆内，成为料浆构成成分，不再飞扬外溢，实现无外溢扬尘搅拌，代替了原需外设较大功率的除尘器系统除尘，较大幅度降低除尘系统投资和运营费用，降尘除尘效果也大为改善；

3，创新研发出高压空气流加水流的混合流洗管工艺技术，在料浆管路输送工作完毕会，在料浆管路首端通入高压空气动力流与水流，两相混合清洗管路内残留料浆，较以往只利用水流洗管，洗管效率明显提高，洗管时间大为缩短，洗管费用显著降低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，包括集料投料斗和设置在集料投料斗下方的搅拌机和浆体储存罐；所述的浆体储存罐下方通过料浆电动调节阀连接有填充主管路，所述的填充主管路由水平向设置的主管路平缓段和竖直向设置的主管路陡坡段依次连接形成，所述的主管路平缓段前端通过倾斜设置的填充进管连接小型搅拌机之后与浆体储存罐出料口连接，主管路平缓段上设置有浆体流量计，所述的主管路平缓段前端还分别通过水平向的压力水管路和水平向/倾斜的压力气体管路分别连接有压力水泵和高压储气罐，所述的压力水管路上安装有料浆截止阀，所述的压力气体输送管上依次安装有第一料浆阻隔器和进气调节阀，进气调节阀通过气管路与高压储气罐连接，所述的高压储气罐通过高压气管路连接空压机，所述主管路平缓段和主管路陡坡段的连接处还通过第二料浆阻隔器连接自动排气阀；所述的搅拌机设置在浆体储存罐进料口处，搅拌机上设置有位于集料投料斗出口下方的搅拌机搅拌进水口，搅拌机内设置有高效降尘喷雾系统以实现无尘料浆制备，所述的高效降尘喷雾系统包括由分水板和若干喷嘴构成的高效喷雾降尘装置，以及通过高压扬程供水管路连接高效喷雾降尘装置的高压清水泵，所述的高压清水泵吸水口通过高压清水泵吸程管路连接清水仓，通过吸水龙头从清水仓中吸水。

所述的一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，其集料投料斗外形为四方台型或圆锥台型斗仓，由斗仓板拼装而成，斗仓板内侧安装有耐磨光滑材料衬板。斗仓内分成若干个隔仓，斗仓外围斜板及仓内每个隔仓斜板坡度按大于该种骨料安息角设计，按最大每秒投料量设计截面积。

所述的一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，其填充进管与主管路平缓段之间的夹角为钝角。

所述的一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，其自动排气阀为气动闸板阀。

本发明的有益效果是：

1，原有投料斗因物料在集料斗内混合造成互相粘成团造成挂壁堆积堵塞，导致投料不同步、不稳定、浆料配比及浓度不均、投料斗管路堵塞等问题，导致故障频发，生产经常中断，生产效率低，成本较高，严重影响生产。采用该新技术后，通过应用创新研发出高效稳定无堵塞集料投料斗，解决了上述问题，大大降低故障率，保证了生产的连续进行，生产效率显著提高，成本明显下降；

2，传统的搅拌系统产生的扬尘需要配套使用较大功率的除尘器，需将扬尘吸入吸尘器内收集起来，运转过程中的很难做到扬尘全部收集，且需要耗费较高的电费、维修费、人工费，除尘费用较高。采用该新技术后，通过使用创新研发出的高效洒水喷雾除尘技术装备后，实现了搅拌机内除尘，机内扬尘颗粒在洒水喷雾降尘除尘后重新进入料浆内，成为料浆构成成分，不再飞扬外溢，实现无外溢扬尘搅拌，完全代替了传统的需外设较大功率的除尘器系统除尘，较大幅度降低除尘系统投资和运营费用，降尘除尘效果也大为改善；

3，创新研发出高压空气流加水流的混合流洗管工艺技术，在料浆管路输送工作完毕会，在料浆管路首端通入高压空气动力流与水流，两相混合清洗管路内残留料浆。在管路冲洗时，压力气体输送管内的高压压缩空气与压力液体输送管内少量的水混合通入到填充主管路内，高压压缩空气能大大加速水流流速和管内湍流的形成，高速水流和湍流可带动填充主管路管道内遗留颗粒物与粘接在管壁上的固体物料相互高速撞击，大大加速管壁内胶结沾附物的脱落速度和脱落量，从而提高了冲洗速度和冲洗效果，可减少冲洗用水量90%以上，效率提高80%以上，降低冲洗费用70%以上。较以往只利用水流洗管，洗管效率明显提高，洗管时间大为缩短，洗管费用显著降低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明集料投料斗第一实施例的结构示意图；

图3是本发明集料投料斗第二实施例的结构示意图。

各附图标记为：1—集料投料斗，2—搅拌机，3—浆体储存罐，4—主管路平缓段，5—主管路陡坡段，6—浆体流量计，7—压力水管路，8—压力气体管路，9—压力水泵，10—料浆截止阀，11—高压储气罐，12—进气调节阀，13—第一料浆阻隔器，14—斗仓板，15—第二料浆阻隔器，16—自动排气阀，17—搅拌机搅拌进水口，18—高效喷雾降尘装置，19—高压扬程供水管路，20—高压清水泵，21—高压清水泵吸程管路，22—清水仓，23—填充进管，24—料浆电动调节阀，25—小型搅拌机，26—高压气管路，27—空压机。

图中尾部圆形的箭头表示气流方向，尾部菱形的箭头表示液流方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1所示，本技术发明了一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，包括创新研发的高效集料投料斗1，投料斗下方的搅拌机2，搅拌机2下方的料浆储存罐3和连接在料浆储存罐3下方的料浆电动调节阀24相连接，料浆电动调节阀24与填充进管23相连接，填充进管23与填充主管路的平缓段4连接，所述的平缓段4和竖直向设置的陡坡段5依次连接形成，所述的平缓段4上设置有料浆流量计6，主管路平缓段4前端通过倾斜设置的填充进管23连接小型搅拌机25之后与浆体储存罐3出料口连接，主管路平缓段4上设置有浆体流量计6，所述的平缓段4前端分别连接有水平向设置的压力浆体输送管7以及水平或倾斜设置的压力气体输送管8，所述的压力料浆输送管7用于连接清洗压力水泵9，安装有料浆截止阀10，所述的压力气体输送管8用于连接高压储气罐11，安装有进气调节阀12和第一料浆阻隔器13，所述的进气调节阀12通过气管路14与高压储气罐11连接，所述的高压储气罐11连接有高压气管路26，所述的高压气管路26连接空压机27，所述的主管路平缓段4和陡坡段5的连接处设置有第二料浆阻隔器15，所述的第二料浆阻隔器15上连接有自动排气阀16，其中填充进管23与主管路平缓段4之间的夹角为钝角，这样的设计能够在浆料不堵塞的前提下阻力更小。

所述的搅拌机2设置在浆体储存罐3进料口处，搅拌机2上设置有位于集料投料斗1出口下方的搅拌机搅拌进水口17，搅拌机2内设置有高效降尘喷雾系统以实现无尘料浆制备，所述的高效降尘喷雾系统包括由分水板和若干喷嘴构成的高效喷雾降尘装置18，以及通过高压扬程供水管路19连接高效喷雾降尘装置18的高压清水泵20，所述的高压清水泵20吸水口通过高压清水泵吸程管路21连接清水仓22，通过吸水龙头从清水仓22中吸水。

本发明在水平向设置的主管路平缓段4前端通过压力水管路7引入压力水泵9的高压水，形成压力液体输送管路，在竖直向设置（附图1所示实施例）的压力气体管路8前端通过空压机27，形成压力气体输送管路，同时提供稳定的高压空气和高压水流来推动填充主管路内料浆的加速流动，防止自流料浆堵塞管路，大大减少了管路自流系统的堵管隐患和堵管事故。

本发明通过增设一套高压空气源的动力系统来与料浆管路输送系统配套，利用高压空气作为清洗管路的动力源，实现了高压空气源高效快速洗管。

所述的集料投料斗1是由四块平板型斗仓板14拼接而成的四棱锥结构，如图2所示，也可是由四块弧形斗仓板14拼接而成的圆锥结构，如图3所示。斗仓板内侧安装有耐磨光滑材料衬板。斗仓内分成若干个隔仓，斗仓外围斜板及仓内每个隔仓斜板坡度按大于该种骨料安息角设计，按最大每秒投料量设计截面积。

所述的填充进管23上设置有料浆电动调节阀24，所述的压力水管路7上设置有料浆截止阀10。原洗管采用高压泵泵送水洗管，用水用电量大，洗管时间长，且仍残留少量物料沾结在管内壁上无法清洗掉，且粘接物层厚度增加较快，需定期人工清理。使用本发明的气流冲洗技术之后，管路冲洗后输送管内壁上几无沾结物料，且减少洗管冲洗用水量90%以上，效率提高90%以上，降低冲洗费用83%以上。

进一步，自主创新研发出高效稳定防堵塞集料投料斗和高效洒水喷雾除尘技术装备，创新利用高压空气作为助流动力，实现自流浆料的稳定运行，利用高压空气流与水流的混合，实现高效快速洗管。

利用本技术使用后与之前相比，可减少土建和装备投资上几百万元，减少除尘费用70%，月故障次数降低90%以上，洗管费用降低90%以上，洗管时间缩短80%以上，每立方充填成本可降低：电费2～2.2元，降低充填泵车维修费用0.5元，合计减少充填成本2.5～2.7元。

在没有使用高效稳定防堵塞集料投料斗之前，采用的普通集料投料斗，因投料斗内壁粘接物料，不仅投料不稳定，材料配比不稳定，影响浆体质量，每天还需要停机多次进行清理，工人劳动强度大，劳动生产效率低，易造成生产中断。

传统的搅拌系统产生的扬尘需要配套使用较大功率的除尘器，需要耗费较高的电费、维修费、人工费，除尘费用较高。采用该新技术后，通过使用创新研发出的高效洒水喷雾除尘技术装备后，实现了搅拌机内除尘，不再飞扬外溢，实现无外溢扬尘搅拌，完全代替了传统的需外设较大功率的除尘器系统除尘，较大幅度降低除尘系统投资和运营费用，降尘除尘效果也大为改善。

原洗管采用高压泵泵送水洗管，用水用电量大，洗管时间长，且仍残留少量物料沾结在管内壁上无法清洗掉，且粘接物层厚度增加较快，需定期人工清理。使用本发明的气流冲洗技术之后，管路冲洗后输送管内壁上几无沾结物料，且减少洗管冲洗用水量90%以上，效率提高90%以上。

料浆断流是造成堵管的最重要原因，一旦断流，填充主管路中间就会形成风阻（气阻），一旦形成气阻后必然会造成浆体流动不畅，造成堵管。有些矿山充填无法实现连续搅拌，无法解决断流问题。本发明在陡坡段12的立管上头接出一根排气管路，增设了一个自动排气阀16，该自动排气阀16采用电控气动闸板阀，由工人手动按钮控制，及时排气，在不能连续出浆的情况下解决了由此引起的堵管问题。

通过多次试验后，优选实施例是选择立管上直接接出来6寸管子，安装4寸的自动排气阀，充填时开着，洗管时关上。

实际使用中发现浆液储存罐1（料斗）中的料浆一旦不能及时排出后就会沉淀，造成料斗出浆口堵塞，本发明在在料斗底部设置一个搅拌机，随时搅拌，避免出现沉淀。

实际使用中发现矸石颗粒太大，极易造成堵管，因此本发明管道系统仅适合25mm以下的物料，需要把矸石破碎至25mm以下。

本发明的气流洗管工艺系统在充填前后都采用风动洗管，配置单独的高压空压机及容积不小于15m³高压空气储气罐，完全能够满足洗管风量要求，高压空气源动力系统参数需满足如下三项要求：料浆管路系统的洗管质量要求，还要将该系统合理接入料浆管路系统内，系统操作控制即可手动控制，也可实现自动控制。

以往每次充填洗管都会使用很多水来洗管，造成排渣沉淀巷必须经常清理，污水还要进行处理再抽上来，每年的抽水和排渣费用都很高；使用风力充填洗管后这些问题都迎刃而解。

以某煤矿为例计算因利用自主创新的上述技术后产生的经济效益：

1，无堵塞集料投料斗应用效益：在没有采用无堵塞集料投料斗时，需要经常停机清理集料投料斗，一般不超过8小时就要至少清理一次，否则会堵塞，因清理不及时和因清理导致增加清理工岗位，工人劳动强度大，频繁开停机等，造成每日少充填3小时以上，每月充填能力降低一万方左右，每年减少充填开采产量13万吨，增加人工费用每年不少于15万元，频繁开停机造成的电费和机械费的增加费用每年不少于10万元，每年费用25万元以上；采用无堵塞集料投料斗后，每年可以多充填10万方，增加充填开采产量13万吨，可增加煤炭产值5000万元，每年节约费用25万元。

2，搅拌机高效洒水喷雾除尘系统应用效益：在没有采用搅拌机高效洒水喷雾除尘系统时，搅拌机内产生的扬尘采用除尘器降尘，不仅除尘效果不理想，还需要经常维护除尘器，除尘器系统电费和维护费用每年在6万元以上。采用搅拌机高效洒水喷雾除尘系统后，不仅除尘效果好，喷雾降尘系统电费和维护费用每年不超过2万元，节约4万元以上，与之前相比降低费用70%以上。

3，高压空气流洗管技术应用效益：采用高压空气流洗管技术后，可产生如下应用效益。

1）充填泵用水冲洗管路每天按4次计算，每次40分4x40=160分钟，折合2.66小时，充填泵站电机功率800kWx2.66小时x0.85负荷率x0.6元/度=1060.8元/天，按照年产30万吨原煤计算，实际充填需要310天完成，年节省电费1060.8x310=32.88万元元/年。

2）一次冲洗充填管路100吨水，往搅拌机供水电费，55kw*0.85x0.66x0.6=18.5元/次，每天四次，18.5x4=76元/天，每年需电费76x310=2.35万元/年。

3）潜压力水泵从排渣巷往水仓抽水，每次需要6小时，5.5kw*0.85x6x0.6=16.8元/次，每年需要电费16.8x4x310=2.08万元/年。

4）水仓往地面排水每次需要电费200kw*0.85x0.66x0.6=67.32元/次，每年需要67.32x4x310=8.35万元/年。

5）每年少清理沉淀池6次，每次人工36个，按照150元/天，36x150x6=3.24万元/年。

6）每次清理沉淀池36小时，每班副井绞车提渣30车需用电费：3分钟一个循环x30=1.5小时；132kwx1.5小时/班x9x0.85x0.6x6=0.91万元/年。

7）每年少清理水仓淤泥一次，每次需要30天，所需工时30x4x3=360x150=5.4万元/年。

8）每年少做4条排渣巷，总长度大约360米，木料和人工200元/米，节约360x200=7.2万元。

9）充填泵费用HGBS200泵维修费用需要130万元/年，洗管每天400立方米，洗管占大修费10%，130*10%=13万元/年。

10）井下排压力水泵150D30x8大修理费用5.8万元，洗管多抽水占总水量的10%，洗管占压力水泵大修费5.8*10%=0.58万元/年。

综上所述，以某矿年充填量34.62万方测算为例，采用上述自主创新技术每年可节约费用约146万元以上，每年多充填10万方，每年增加充填开采产量13万吨，每年可增加煤炭产值5000万元。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，其特征在于：包括集料投料斗（1）和设置在集料投料斗（1）下方的搅拌机（2）和浆体储存罐（3）；

所述的浆体储存罐（3）下方通过料浆电动调节阀（24）连接有填充主管路，所述的填充主管路由水平向设置的主管路平缓段（4）和竖直向设置的主管路陡坡段（5）依次连接形成，所述的主管路平缓段（4）前端通过倾斜设置的填充进管（23）连接小型搅拌机（25）之后与浆体储存罐（3）出料口连接，主管路平缓段（4）上设置有浆体流量计（6），所述的主管路平缓段（4）前端还分别通过水平向的压力水管路（7）和水平向/倾斜的压力气体管路（8）分别连接有压力水泵（9）和高压储气罐（11），所述的压力水管路（7）上安装有料浆截止阀（10），所述的压力气体输送管（8）上依次安装有第一料浆阻隔器（13）和进气调节阀（12），所述的高压储气罐（11）通过高压气管路（26）连接空压机（27），所述主管路平缓段（4）和主管路陡坡段（5）的连接处还通过第二料浆阻隔器（15）连接自动排气阀（16）；

所述的搅拌机（2）设置在浆体储存罐（3）进料口处，搅拌机（2）上设置有位于集料投料斗（1）出口下方的搅拌机搅拌进水口（17），搅拌机（2）内设置有高效降尘喷雾系统以实现无尘料浆制备，所述的高效降尘喷雾系统包括由分水板和若干喷嘴构成的高效喷雾降尘装置（18），以及通过高压扬程供水管路（19）连接高效喷雾降尘装置（18）的高压清水泵（20），所述的高压清水泵（20）吸水口通过高压清水泵吸程管路（21）连接清水仓（22）。

2.根据权利要求1所述的一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，其特征在于，所述的集料投料斗（1）外形为四方台型或圆锥台型斗仓，由斗仓板（14）拼装而成，斗仓板（14）内侧安装有耐磨光滑材料衬板。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，其特征在于，所述的填充进管（23）与主管路平缓段（4）之间的夹角为钝角。

4.根据权利要求1或2所述的一种高效无尘料浆制备输送洗管系统，其特征在于，所述的自动排气阀（16）为气动闸板阀。

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