RU2471071C2 - Способы запуска глубоководного эрлифта - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых, подъем элементов которых осуществляют при помощи эрлифта. Техническим результатом является повышение эффективности разработки подводных месторождений полезных ископаемых на больших океанических глубинах вследствие уменьшения суммарного времени запуска эрлифтной установки, а также избежание срыва транспортирования твердого материала и, как следствие, заштыбовки трубопроводов во время запуска эрлифта. Способ включает подъем элементов подводных месторождений полезных ископаемых в составе потока транспортирующей среды, транспортировку гидросмеси в подводящем трубопроводе эрлифта, подачу сжатого воздуха в смеситель подъемного трубопровода, создание многокомпонентной смеси после поступления сжатого воздуха в поток гидросмеси и транспортировку потока многокомпонентной смеси в подъемном трубопроводе эрлифта. При этом предварительно выбирают условное поперечное сечение в предназначенном для транспортирования элементов подводных месторождений полезных ископаемых потоке и для выбранного условного поперечного сечения задают диапазон изменения величины давления, создают потоки воды и водовоздушной смеси в подводящем и подъемном трубопроводах путем подачи сжатого компрессором воздуха в смеситель подъемного трубопровода, контролируют величину фактического давления в выбранном условном поперечном сечении, а также определяют фактический диапазон изменения контролируемой величины, проверяют соответствие определенного фактического диапазона заданному и подают элементы подводных месторождений полезных ископаемых в поток воды подводящего трубопровода эрлифта в случае принадлежности определенного фактического диапазона к заданному. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых Мирового океана при использовании эрлифтной установки для реализации подъема полезных ископаемых с глубины на поверхность водного бассейна.

Известен способ подъема пульпы, включающий подачу сжатого компрессором воздуха в поток воды, дальнейшее сжатие воздуха при его транспортировании в составе водовоздушной смеси, разделение входящих в состав водовоздушного потока компонентов смеси, подачу выведенного из водовоздушной смеси сжатого воздуха в смеситель эрлифта и отведение образующейся при этом воды в окружающую среду, а также поддержание в процессе подъема пульпы требуемой величины давления в смесителе путем регулирования соотношения расходов воды и воздуха в водовоздушном потоке (патент Украины №30137 А, кл. Е21С 45/00, F04F 1/20, 2000 г.).

Недостатком известного способа является короткая продолжительность функционирования эрлифта на рабочих характеристиках вследствие длительного протекания переходных процессов при запуске эрлифта, что обуславливает низкие показатели производительности и эффективности эрлифтного подъема горной массы.

Известен способ подъема пульпы, включающий подачу сжатого компрессором воздуха в поток воды, дальнейшее сжатие воздуха при его транспортировании в составе водовоздушной смеси, разделение входящих в состав водовоздушного потока компонентов смеси, подачу выведенного из водовоздушной смеси сжатого воздуха в смеситель эрлифта и отведение образующейся при этом воды в окружающую среду, а также поддержание в процессе подъема пульпы требуемой величины давления в смесителе путем регулирования соотношения расходов воды и воздуха в водовоздушном потоке (патент Украины №30137 А, кл. Е21С 45/00, F04F 1/20, 2000 г.).

Недостатком известного способа является короткая продолжительность функционирования эрлифта на рабочих характеристиках вследствие длительного протекания переходных процессов при запуске эрлифта, что обуславливает низкие показатели производительности и эффективности эрлифтного подъема горной массы.

Наиболее близким технологическим решением является способ запуска эрлифта, включающий перекрытие сообщения подъемного трубопровода через выходное сечение с окружающей средой, нагнетание сжатого воздуха в верхнюю часть подъемного трубопровода с отведением воды из подъемного трубопровода через подводящий трубопровод в окружающую среду, прекращение нагнетания сжатого воздуха в подъемный трубопровод при достижении в верхней его части рабочего давления источника сжатого воздуха и возобновление сообщения подъемного трубопровода через выходное сечение с окружающей средой при одновременной подаче сжатого воздуха в смеситель подъемного трубопровода (авт. св. СССР №1629625 А1, кл. F04F 1/18, 1991 г.).

Недостатком наиболее близкого технологического решения является короткая продолжительность функционирования эрлифта на рабочих характеристиках вследствие длительного протекания переходных процессов при запуске эрлифта, что обуславливает низкие показатели производительности и эффективности эрлифтного подъема горной массы.

Наиболее близким технологическим решением является способ запуска эрлифта, включающий перекрытие сообщения подъемного трубопровода через выходное сечение с окружающей средой, нагнетание сжатого воздуха в верхнюю часть подъемного трубопровода с отведением воды из подъемного трубопровода через подводящий трубопровод в окружающую среду, прекращение нагнетания сжатого воздуха в подъемный трубопровод при достижении в верхней его части рабочего давления источника сжатого воздуха и возобновление сообщения подъемного трубопровода через выходное сечение с окружающей средой при одновременной подаче сжатого воздуха в смеситель подъемного трубопровода (авт. св. СССР №1629625 А1, кл. F04F 1/18, 1991 г.).

Недостатком наиболее близкого технологического решения является короткая продолжительность функционирования эрлифта на рабочих характеристиках вследствие длительного протекания переходных процессов при запуске эрлифта, что обуславливает низкие показатели производительности и эффективности эрлифтного подъема горной массы.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа запуска глубоководного эрлифта, в котором, путем контроля в процессе запуска эрлифта давления в транспортирующем минеральное сырье потоке, обеспечивается повышение эффективности глубоководного эрлифтного гидроподъема горной массы в результате увеличения его производительности за счет расширения периода функционирования эрлифта на рабочих характеристиках вследствие сокращения длительности переходных процессов при запуске эрлифта.

Поставленная задача решается таким образом, что известный способ запуска глубоководного эрлифта, включающий подъем элементов подводных месторождений полезных ископаемых в составе потока транспортирующей среды, транспортировку гидросмеси в подводящем трубопроводе эрлифта, подачу сжатого воздуха в смеситель подъемного трубопровода, создание многокомпонентной смеси после поступления сжатого воздуха в поток гидросмеси и транспортировку потока многокомпонентной смеси в подъемном трубопроводе эрлифта, отличается в соответствии с изобретением тем, что предварительно выбирают условное поперечное сечение в предназначенном для транспортирования элементов подводных месторождений полезных ископаемых потоке и для выбранного условного поперечного сечения задают диапазон изменения величины давления, создают потоки воды и водовоздушной смеси в подводящем и подъемном трубопроводах путем подачи сжатого компрессором воздуха в смеситель подъемного трубопровода, контролируют величину фактического давления в выбранном условном поперечном сечении, а также определяют фактический диапазон изменения контролируемой величины, проверяют соответствие определенного фактического диапазона заданному и подают элементы подводных месторождений полезных ископаемых в поток воды подводящего трубопровода эрлифта в случае принадлежности определенного фактического диапазона к заданному.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа запуска глубоководного эрлифта, в котором, путем контроля в процессе запуска эрлифта скорости транспортирующего минеральное сырье потока, обеспечивается повышение эффективности глубоководного эрлифтного гидроподъема горной массы в результате увеличения его производительности за счет расширения периода функционирования эрлифта на рабочих характеристиках вследствие сокращения длительности переходных процессов при запуске эрлифта.

Поставленная задача решается таким образом, что известный способ запуска глубоководного эрлифта, включающий подъем элементов подводных месторождений полезных ископаемых в составе потока транспортирующей среды, транспортировку гидросмеси в подводящем трубопроводе эрлифта, подачу сжатого воздуха в смеситель подъемного трубопровода, создание многокомпонентной смеси после поступления сжатого воздуха в поток гидросмеси и транспортировку потока многокомпонентной смеси в подъемном трубопроводе эрлифта, отличается в соответствии с изобретением тем, что предварительно выбирают условное поперечное сечение в предназначенном для транспортирования элементов подводных месторождений полезных ископаемых потоке и для выбранного условного поперечного сечения задают величину скорости движения потока, создают потоки воды и водовоздушной смеси в подводящем и подъемном трубопроводах путем подачи сжатого компрессором воздуха в смеситель подъемного трубопровода, контролируют величину фактической скорости движения потока в выбранном условном поперечном сечении, сравнивают контролируемую величину с заданной и при достижении их соответствия или превышения контролируемой величиной заданной подают элементы подводных месторождений полезных ископаемых в поток воды подводящего трубопровода эрлифта.

Рассмотрим реализацию разработанных способов запуска глубоководного эрлифта в случае использования известной из существующего уровня техники конфигурации технических средств.

На фигуре 1 изображена схема эрлифтной установки, а на фигурах 2 и 3 раскрыты обозначенные на схеме узлы I и II соответственно.

Эрлифтная установка содержит подводящий 1 и подъемный 2 трубопроводы, компрессор 3 с всасывающим 4 и нагнетательным 5 трубопроводами, установленный на подъемном трубопроводе 2 воздухоотделитель 6, сообщенный с нагнетательным трубопроводом 5 смеситель 7 подъемного трубопровода 1, установленный в ставе всасывающего трубопровода 4 фильтр 8, соединенные с подводящим трубопроводом 1 манометр 9 и датчик определения величины скорости движения потока 10, при этом нагнетательный трубопровод 5 оборудован обратным клапаном 11 и управляемыми задвижками 12, 13.

Предварительно выбирают условные поперечные сечения А-А и Б-Б в предназначенной для транспортирования элементов подводных месторождений полезных ископаемых трубопроводной системе, образованной соединенными через смеситель 7 подводящим 1 и подъемным 2 трубопроводами. Для выбранных условных поперечных сечений А-А и Б-Б задают соответственно диапазон изменения величины давления и величину скорости потока транспортирующей среды как основные технологические параметры. С учетом особенностей функционирования эрлифтной установки контролирование заданных величин наиболее целесообразно осуществлять в потоке смеси жидкости и твердого материала - гидросмеси. Поэтому при реализации разработанных способов рационально выбирать условные поперечные сечения подводящего трубопровода 1. Перед запуском эрлифтной установки все управляемые задвижки 12 и 13 полностью закрыты.

Открывают управляемые задвижки 12 и 13, а также выполняют запуск компрессора 3. Сжатый компрессором 3 воздух поступает по нагнетательному трубопроводу 5 через управляемые задвижки 12, 13, обратный клапан 11 в смеситель 7. Вследствие этого в подъемном трубопроводе 2 уменьшается величина давления, и начинается процесс формирования потока водовоздушной смеси, являющийся переходным. Уменьшение величины давления в подъемном трубопроводе 2 обеспечивает поступление воды под гидростатическим давлением по подводящему трубопроводу 1 в смеситель 7. При этом во время распространения сжатого воздуха по длине подъемного трубопровода 2 давление в нем продолжает уменьшаться.

Таким образом, возникает поток транспортирующей среды, который в подъемном трубопроводе 2 представлен водовоздушной смесью, а в подводящем трубопроводе 1 - водой.

Одновременно с подачей сжатого воздуха в смеситель 7 при помощи манометра 9 или датчика определения величины скорости движения потока 10 начинают контролировать соответственно величину фактического давления в выбранном условном поперечном сечении А-А или величину фактической скорости движения потока в условном поперечном сечении Б-Б. Определяют фактический диапазон изменения величины давления, а также проверяют соответствие определенного фактического диапазона заданному диапазону или сравнивают величину фактической скорости движения потока с заданным ее соответствующим значением. Выполняют подачу минерального сырья в поток воды подводящего трубопровода 1 при достижении принадлежности фактического диапазона изменения величины давления заданному диапазону, или соответствия фактической и заданной величин скорости потока, или в случае превышения фактической величиной скорости потока заданного ее соответствующего значения. Такая организация запуска глубоководного эрлифтного гидроподъема минерального сырья приводит к сокращению длительности переходных процессов при запуске эрлифта и расширению периода функционирования эрлифта на рабочих характеристиках, что повышает производительность и эффективность гидроподъема.

В случае значительной глубины разработки одновременная подача сжатого воздуха в смеситель 7 и минерального сырья в подводящий трубопровод 1 приведет к замедлению распространения сжатого воздуха по длине подъемного трубопровода 2 за счет уменьшения расхода воды в подводящем трубопроводе 1 вследствие противоточного движения минерального сырья в нижнем его условном поперечном сечении. Это увеличивает период формирования устойчивых транспортирующих потоков в подводящем 1 и подъемном 2 трубопроводах, необходимых для обеспечения рабочей производительности морского горно-добывающего комплекса.

Таким образом, применение заявляемого изобретения повысит эффективность ведения разработки подводных месторождений полезных ископаемых на больших океанических глубинах за счет уменьшения суммарного времени запуска эрлифтной установки, а также обеспечит гарантированное избежание срыва транспортирования твердого материала и, как следствие, заштыбовки транспортного трубопровода во время запуска эрлифта.

Claims (2)

1. Способ запуска глубоководного эрлифта, включающий подъем элементов подводных месторождений полезных ископаемых в составе потока транспортирующей среды, транспортировку гидросмеси в подводящем трубопроводе эрлифта, подачу сжатого воздуха в смеситель подъемного трубопровода, создание многокомпонентной смеси после поступления сжатого воздуха в поток гидросмеси и транспортировку потока многокомпонентной смеси в подъемном трубопроводе эрлифта, отличающийся тем, что предварительно выбирают условное поперечное сечение в предназначенном для транспортирования элементов подводных месторождений полезных ископаемых потоке и для выбранного условного поперечного сечения задают диапазон изменения величины давления, создают потоки воды и водовоздушной смеси в подводящем и подъемном трубопроводах путем подачи сжатого компрессором воздуха в смеситель подъемного трубопровода, контролируют величину фактического давления в выбранном условном поперечном сечении, а также определяют фактический диапазон изменения контролируемой величины, проверяют соответствие определенного фактического диапазона заданному и подают элементы подводных месторождений полезных ископаемых в поток воды подводящего трубопровода эрлифта в случае принадлежности определенного фактического диапазона к заданному.

2. Способ запуска глубоководного эрлифта, включающий подъем элементов подводных месторождений полезных ископаемых в составе потока транспортирующей среды, транспортировку гидросмеси в подводящем трубопроводе эрлифта, подачу сжатого воздуха в смеситель подъемного трубопровода, создание многокомпонентной смеси после поступления сжатого воздуха в поток гидросмеси и транспортировку потока многокомпонентной смеси в подъемном трубопроводе эрлифта, отличающийся тем, что предварительно выбирают условное поперечное сечение в предназначенном для транспортирования элементов подводных месторождений полезных ископаемых потоке и для выбранного условного поперечного сечения задают величину скорости движения потока, создают потоки воды и водовоздушной смеси в подводящем и подъемном трубопроводах соответственно путем подачи сжатого компрессором воздуха в смеситель подъемного трубопровода, контролируют величину фактической скорости движения потока в выбранном условном поперечном сечении, сравнивают контролируемую величину с заданной и при достижении их соответствия или превышения контролируемой величиной заданной подают элементы подводных месторождений полезных ископаемых в поток воды подводящего трубопровода эрлифта.

Images