CN210264869U - 一种利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于露天矿山机械领域，具体涉及一种利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱。该降尘水箱设有长方体箱体（1）并设有出水口（9），箱体（1）内设置热源收集钢制导流管（6），在箱体（1）顶部和底部分别设置热源释放口（7）和热源收集口（8）；热源收集钢制导流管（6）采用S型排列；热源收集钢制导流管（6）下端连通热源收集口（8），上端连通热源释放口（7）；热源收集口（8）连通内燃机钻机的尾气排放导管；出水口（9）连通内燃机钻机的风水降尘系统管道。该降尘水箱，对尾气排放的余热进行收集利用，作为热源对降尘用水进行加热，在避免降尘水冰冻的同时，又有效利用了内燃机钻机排放尾气余热。

Description

一种利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱

技术领域

本实用新型属于露天矿山机械领域，具体涉及一种利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，实现了大型露天矿山内燃机钻机在高海拔极寒恶劣气候条件下，正常运行作业。

背景技术

应国家“既要青山绿水，又要金山银山”的环保要求，目前在国内大型露天矿山行业，清洁生产环保达标是硬性指标和要求。穿孔施工是大型露天矿山开采工艺的重要环节，内燃机式潜孔钻机具有移动灵活、操作舒适、作业效率高等方面的优势，是目前国内大型露天矿山应用较为广泛的穿孔凿岩设备。其采用的穿孔降尘方式为干式除尘和湿式除尘两种，而干式除尘受作业条件影响较大，降尘效果较差，不能够符合国家清洁生产的环保要求。因此，多采用湿式除尘作为主要的穿孔降尘方式。湿式除尘最大的弊端即是在极寒气候条件下，风水降尘系统易产生冰冻，导致设备无法正常运行，而影响整个生产开采流程。

以栾川龙宇钼业南泥湖露天钼矿为例，矿区位于东秦岭熊耳山与伏牛山之间的黄河与长江两大水系的分水岭处，地形北高南低。区内地形最低标高在南泥湖村南西小河边，高程为1341.60m，最高标高为骆驼山，高程1603.93m，最大相对高差262.33m。因高海拔和所处的地理位置影响，矿区自每年11月至次年3月均处于低气温寒冷天气，受气候天气条件的影响，在低气温时间段内，钻机风水降尘系统反复出现冰冻，导致设备无法正常运行。并且每次处理风水降尘系统冰冻，需要耗费很大的时间、人力和物力。

为解决上述难题，充分保障设备在寒冷天气条件下的运行率和可开动率，发明人通过对钻机技术性能进行深入研究和分析，解决这类问题主要考虑两方面的因素，一是对降尘水进行升温加热避免冰冻，二是考虑对降尘水进行升温加热的热源问题。

通过对内燃机钻机（或称内燃式发动机）涡轮增压器的研究发现，其是一种利用内燃机运作所产生的废气通过同轴的两个叶轮组成的结构驱动的空气压缩机。可增加进入内燃机的空气流量，从而提升燃烧效率。透过利用排出废气的热量及流量，提升内燃机的输出功率或者在同等输出功率下提升燃油经济性。废气通过排气管进入涡轮壳体推动涡轮旋转。因涡轮和叶轮共轴所以在另一侧壳体内的叶轮也跟随涡轮共同旋转，叶轮压缩空气并将高密度的压缩空气送去入燃烧室内参与燃烧。整个过程不从发动机取力，利用发动机工作产生的废气推动，几乎不使发动机产生额外的负载。排气从气缸出来到增压器前温度约在1000℃以上，进增压器推动涡轮后温度约为600-800℃，之后经尾气排放导管释放到空气中，尾气排放的余热没有得到有效利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是在现有技术的基础上，提供一种利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，对尾气排放的余热进行收集利用，作为热源对降尘用水进行加热，在避免降尘水冰冻的同时，又有效利用了内燃机钻机排放尾气余热。

本实用新型所采取的具体技术方案是：

一种利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，设有长方体箱体，在箱体顶部设有加水口和排气口，箱体底部设有出水口和放空排污口，在出水口和放空排污口分别设有球阀；其特征在于：

在所述箱体内设置热源收集钢制导流管，在箱体顶部和底部分别设置热源释放口和热源收集口；所述热源收集钢制导流管设置于箱体的中间位置，热源收集钢制导流管采用S型排列；热源收集钢制导流管下端连通热源收集口，上端连通热源释放口；

热源收集口连通内燃机钻机的尾气排放导管；出水口连通内燃机钻机的风水降尘系统管道。

上述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，进一步地，所述热源收集钢制导流管为无缝钢管；优选φ100mm的无缝钢管。

上述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，进一步地，所述热源收集钢制导流管的S型管道通过管道支架支撑固定于箱体内。

上述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，进一步地，所述热源收集钢制导流管下端焊接连通热源收集口，上端焊接连通热源释放口。

上述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，进一步地，在所述箱体顶部设置检查检修孔。

采用该降尘水箱，至少具有以下有益效果：

能够将内燃机钻机600-800℃的尾气余热进行收集导流，利用“S”型热源收集钢制导流管热传递和散热良好的特性，在降尘水箱内部形成热源，完成降尘用水的加热升温，在不增加发动机负荷，不改变设备技术性能的前提下，解决了寒冷气候下降尘水冰冻的难题，达到了将降尘用水加热的目的，保障内燃式钻机在在高海拔极寒恶劣气候条件下或冬季极寒天气条件下的正常运行；该降尘水箱结构简单合理、制作成本低，利于推广应用，尤其适用于大型露天矿山内燃机钻机的穿孔降尘。

附图说明

图1为本实用新型利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱实施方式一具体结构示意图；

图2为图1中实施方式一的降尘水箱工作状态示意图。

图中编号说明：

1箱体；2检查检修孔；3加水口；4排气口；5管道支架；6热源收集钢制导流管；7热源释放口；8热源收集口；9出水口；10放空排污口；11内燃机钻机尾气。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详细说明本实用新型的技术方案，本实用新型的保护范围包括但是不限于此。本实用新型中未详细提及的设备结构，均可采用所属领域的常规技术。

实施方式一：

本实用新型的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，如图1所示，设有长方体钢制箱体1，在箱体1顶部分别设有加水口3和排气口4，箱体1底部设有出水口9和放空排污口10，在出水口9和放空排污口10分别设有钢制球阀；

在箱体1内设置热源收集钢制导流管6，在箱体1顶部和底部分别设置热源释放口7和热源收集口8；所述热源收集钢制导流管6设置于箱体1的中间位置，热源收集钢制导流管6采用S型排列；热源收集钢制导流管6下端连通热源收集口8，上端连通热源释放口7；

热源收集口8连通内燃机钻机的尾气排放导管；出水口9连通内燃机钻机的风水降尘系统管道。

本实用新型中，长方体箱体1用于容纳降尘用水，被内燃机钻机尾气加热的降尘水进入风水降尘系统管道，对风水降尘系统降尘；

具体实施时，加水口3焊接于箱体1顶部，用于向箱体1补给用水；排气口4焊接于箱体1顶部，用于在对降尘水加热后，水蒸气的排放；

出水口9及其钢制球阀在具体实施时，利用对丝进行安装，即出水口9一端焊接于箱体1底部，另一端利用对丝的丝扣连接钢制球阀，利用钢制球阀的另一端内丝连接内燃机钻机的风水降尘系统管道。降尘水箱内经加热的降尘用水，由出水口9向风水降尘系统提供降尘用水，具体实施时，可通过出水口9的钢制球阀控制向风水降尘系统提供降尘用水的水量大小；

放空排污口10及其钢制球阀在具体实施时，利用对丝进行安装，即放空排污口10一端焊接于箱体1底部或箱体1侧面底部，另一端利用对丝的丝扣连接钢制球阀；放空排污口10及设置的钢制球阀，在具体操作时，可在关闭球阀时确保箱体1内的降尘用水不会由放空排污口10外泄，在根据实际使用情况排污时，打开球阀即可排放箱体1内沉积的杂物；

本实用新型中，热源收集钢制导流管6由于采用钢制材料，散热良好利于热传递，能够实现热源收集钢制导流管6内外介质的快速换热，将热源收集钢制导流管6设置于箱体1的中间位置且采用S型排列，延长了内燃机钻机尾气在箱体1内的停留时间，利于将内燃机钻机尾气余热均匀快速收集，避免出现箱体1内各部分降尘用水加热不均匀的情况；在具体实施时，热源收集钢制导流管6优选无缝钢管，无缝钢管重量轻、抗弯抗扭强度高，利于收集内燃机钻机尾气余热；

热源释放口7设置于箱体1顶部，具体实施时可采用圆形开口，热源释放口7焊接方式连接连通热源收集钢制导流管6上端，一方面可连接固定热源收集钢制导流管6，另一方面可实现管道中剩余热源的释放排放；热源收集口8设置于箱体1底部，具体实施时采用圆形开口，热源收集口8焊接方式连接连通热源收集钢制导流管6下端，热源收集口8一方面能够连接固定热源收集钢制导流管6，另一方面能将内燃机钻机的尾气排放导管采用插入式连接，用于收集内燃机钻机工作时产生的余热。

如图2所示，本实用新型的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，是这样工作的：

将内燃机钻机的尾气排放导管插入热源收集口8，将出水口9连通内燃机钻机的风水降尘系统管道；常规状态下，箱体1内充满降尘水；在内燃机钻机工作时，600-800℃的内燃机钻机尾气11经热源收集口8进入热源收集钢制导流管6，沿热源收集钢制导流管6的S型管道循环流动形成S型循环，利用热源收集钢制导流管6热传递和散热性能良好的特性，将箱体1内的降尘水加热，被加热的降尘水从出水口9引出进入内燃机钻机的风水降尘系统管道，用于风水降尘系统的降尘；加水口3根据需要向箱体1补给用水，降尘水加热过程中产生的水蒸汽自排气口4排出，保证箱体1内外压力一致；在内燃机钻机开动运行期间，内燃机钻机工作，可为降尘水箱提供源源不断的热源；降尘水不断对风水降尘系统进行降尘。

本实用新型，在具体实施时，如图1所示，热源收集钢制导流管6的S型管道通过管道支架5支撑固定于箱体1内；

本实用新型中，所述管道支架即用于地上架空敷设管道支撑的一种结构件，可采用钢结构、砖木结构等材料，以焊接、栽埋等方法安装，管道支架作为管道的支撑结构，可根据管道运转性能和布置要求进行设置；本实施方式中，管道支架5可根据S型管道进行具体适应性设置，具体实施时，在S型管道的悬空部位受力支撑点位置设置相应数量的管道支架5，如图1所示，在S型管道底部和侧部分别设置有管道支架，管道支架5采用钢结构，焊接于箱体1内壁，用于固定热源收集钢制导流管6的管道，具体实施时，管道支架5与热源收集钢制导流管6之间允许产生相对位移，以不约束热源收集钢制导流管6作用过程中的热变形为准，本领域技术人员可以实施。

本实用新型中，具体实施时，在箱体1顶部设置检查检修孔2，作为水箱内部检查检修时，检修人员进出通道。

实施例：

某大型露天矿山采用内燃机钻机穿孔凿岩，穿孔降尘采用风水降尘系统湿式除尘，设置降尘水箱对内燃机钻机尾气余热进行利用，降尘水箱结构如下：

主要由钢制箱体、热源收集钢制导流管、管道支架、检查检修孔、φ100mm加水口、φ50mm排气口、φ25mm出水口、φ50mm放空排污口八个部件构成；

各部件组装方式为：

钢制箱体，容积：2m³，规格：长2m宽1m高1m,采用厚度为4mm的普通钢板，焊接方式制成长方体箱体；

在箱体顶面分别焊接一个长500mm宽500m的检查检修孔、一个φ100mm加水口和一个φ50mm排气口；

在箱体顶部利用乙炔切割一个φ100mm的圆形开口作为热源释放口，在箱体底部利用乙炔切割一个φ100mm的圆形开口作为热源收集口，采用φ100mm的无缝钢管制作“S”型热源收集钢制导流管，安装于箱体中间位置，热源收集钢制导流管下端焊接热源收集口，上端焊接热源释放口，中间用两个管道支架支撑固定于箱体内，管道支架焊接于箱体内壁上；

箱体底部设置φ25mm出水口，箱体侧面底部设置φ50mm放空排污口，并在出水口和放空排污口上分别加装钢制球阀。

实施过程：将内燃机钻机尾气排放导管插入热源收集口，将出水口连接风水降尘系统管道，600-800℃的内燃机钻机尾气进入热源收集钢制导流管，将箱体内的降尘水加热，降尘水进入内燃机钻机的风水降尘系统管道，用于风水降尘系统的降尘。

实施结果证明：设置了降尘水箱后，内燃机钻机尾气不断将降尘水箱内的降尘水加热，降尘水进入风水降尘系统，即使在-15℃的冬季极寒天气条件下，风水降尘系统也能够正常进行穿孔除尘，保障了内燃式钻机的正常运行，提高了生产效率。

本实施例中，各种符号代表意义说明如下：φ100mm加水口代表圆形加水口，其圆形开口直径为100mm，其他代表意义相似的还有：φ50mm排气口、φ25mm出水口和φ50mm放空排污口；

φ100mm的无缝钢管代表钢管外径为100mm；

其他未指明符号均代表相关领域公知意义，不再赘述。

本实用新型中，关于内燃机钻机及风水降尘系统的具体结构及工作方式，属于本领域技术人员熟知的技术，此处不再赘述。

Claims (6)

1.一种利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，设有长方体箱体（1），在箱体（1）顶部设有加水口（3）和排气口（4），箱体（1）底部设有出水口（9）和放空排污口（10），在出水口（9）和放空排污口（10）分别设有球阀；其特征在于：

在所述箱体（1）内设置热源收集钢制导流管（6），在箱体（1）顶部和底部分别设置热源释放口（7）和热源收集口（8）；所述热源收集钢制导流管（6）设置于箱体（1）的中间位置，热源收集钢制导流管（6）采用S型排列；热源收集钢制导流管（6）下端连通热源收集口（8），上端连通热源释放口（7）；

热源收集口（8）连通内燃机钻机的尾气排放导管；出水口（9）连通内燃机钻机的风水降尘系统管道。

2.根据权利要求1所述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，其特征在于：所述热源收集钢制导流管（6）为无缝钢管。

3.根据权利要求2所述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，其特征在于：所述热源收集钢制导流管（6）为φ100mm的无缝钢管。

4.根据权利要求1所述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，其特征在于：所述热源收集钢制导流管（6）的S型管道通过管道支架（5）支撑固定于箱体（1）内。

5.根据权利要求1所述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，其特征在于：所述热源收集钢制导流管（6）下端焊接连通热源收集口（8），上端焊接连通热源释放口（7）。

6.根据权利要求1所述的利用露天矿山内燃机钻机尾气余热的降尘水箱，其特征在于：在所述箱体（1）顶部设置检查检修孔（2）。

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