固液全分離的新型固體管道輸送裝置及其輸送方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于管道運(yùn)輸領(lǐng)域，旨在提供一種固液全分離的新型固體管道輸送裝置及其輸送方法。本發(fā)明包括貯水裝置、球閥、截止閥、固體運(yùn)輸管道、出口分離裝置、連通管和若干個(gè)動(dòng)力裝置；所述貯水裝置包括第一貯水裝置、第二貯水裝置和第三貯水裝置，所述第一貯水裝置的一端經(jīng)固體運(yùn)輸管道通過動(dòng)力裝置連接到第一貯水裝置內(nèi)設(shè)的注入裝置，所述注入裝置經(jīng)固體運(yùn)輸管道貫穿第一貯水裝置另一端并通過球閥連接到出口分離裝置。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為一種無污染的運(yùn)輸手段，運(yùn)輸管道在地下，不占用耕地，能夠改善運(yùn)輸?shù)貐^(qū)的環(huán)境，不僅防止出現(xiàn)散料在管道中沉降或板結(jié)，而且不需要后續(xù)復(fù)雜脫水工序，降低了成本。
【專利說明】固液全分離的新型固體管道輸送裝置及其輸送方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管道運(yùn)輸領(lǐng)域，特別涉及一種固液全分離的新型固體管道輸送裝置及其輸送方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大、工業(yè)產(chǎn)業(yè)化快速推進(jìn)，我國(guó)對(duì)資源的需求量與日俱增，供需矛盾不斷擴(kuò)大。長(zhǎng)期以來，鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸和航空運(yùn)輸作為傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸方式已經(jīng)不能滿足飛速發(fā)展的社會(huì)需求，特別是中國(guó)自然資源分布的不均衡、區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡更加重了我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)呢?fù)擔(dān)，同時(shí)傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸帶來的環(huán)境污染、交通擁堵等問題都是大城市迫切需要解決的問題。為此，管道運(yùn)輸方式應(yīng)運(yùn)而生，成為我國(guó)第五大運(yùn)輸方式。傳統(tǒng)的四種運(yùn)輸方式在當(dāng)今社會(huì)運(yùn)輸業(yè)中仍處于主流，而管道運(yùn)輸是對(duì)現(xiàn)代運(yùn)輸體系的一種補(bǔ)充和完善。與傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式相比，管道運(yùn)輸作為新興的運(yùn)輸方式，具有能夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、對(duì)環(huán)境污染較小、受地形條件限制小、運(yùn)行線路占地少、不受天氣影響等特點(diǎn)。而固體物料的管道輸送方法作為管道輸送的一個(gè)重要分支，近年來得到了廣泛應(yīng)用，主要用于輸送一些散料。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，利用以液體為載體的管道運(yùn)輸固體物料的運(yùn)輸方式也越來越受到重視。雖然該運(yùn)輸方法在很大程度上緩解了地面交通運(yùn)輸壓力，但在實(shí)際運(yùn)行過程中傳統(tǒng)的固體物料管道運(yùn)輸方法容易出現(xiàn)散料在管道中沉降或板結(jié)、輸送動(dòng)力消耗大、對(duì)動(dòng)力裝置要求較高、脫水工序復(fù)雜等問題。為此本發(fā)明提出一種固液全分離的新型固體管道輸送方法用于完善和改進(jìn)傳統(tǒng)固體管道運(yùn)輸方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種固液全分離的新型固體管道輸送裝置及其輸送方法。
[0004]為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:
[0005]提供一種固液全分離的新型固體管道輸送裝置，包括貯水裝置、球閥、截止閥、固體運(yùn)輸管道、出口分離裝置、連通管和若干個(gè)動(dòng)力裝置；所述貯水裝置包括第一貯水裝置、第二貯水裝置和第三貯水裝置，所述第一貯水裝置的一端經(jīng)固體運(yùn)輸管道通過動(dòng)力裝置連接到第一貯水裝置內(nèi)設(shè)的注入裝置，所述注入裝置經(jīng)固體運(yùn)輸管道貫穿第一貯水裝置另一端并通過球閥連接到出口分離裝置，所述出口分離裝置安裝第三貯水裝置上端，所述第一貯水裝置與第三貯水裝置之間通過連通管雙向連通；所述第一貯水裝置與第三貯水裝置之間的固體運(yùn)輸管道上設(shè)有的旁路管道依次通過截止閥、動(dòng)力裝置連接到第二貯水裝置；其中所述截止閥、動(dòng)力裝置和第二貯水裝置組成旁路增壓裝置。
[0006]本發(fā)明中，所述圓柱形固體運(yùn)輸管路上設(shè)有連接到終端計(jì)算機(jī)的流量計(jì)和壓力傳感器。
[0007]本發(fā)明中，所述出口分離裝置上設(shè)有的運(yùn)輸管路傾斜度小于17°。
[0008]本發(fā)明中，所述動(dòng)力裝置為離心泵；出口分離裝置包括皮帶運(yùn)輸裝置和過濾篩網(wǎng)，所述過濾篩網(wǎng)安裝在皮帶運(yùn)輸裝置與第三貯水裝置之間；所述注入裝置為與固體運(yùn)輸管道規(guī)格大小相一致的不銹鋼圓管。
[0009]本發(fā)明中，所述離心泵上設(shè)有變頻器。
[0010]本發(fā)明中，所述固體運(yùn)輸管道為內(nèi)徑為50mm?500mm、夕卜徑為60mm?550mm的鑄鐵或不銹鋼圓管。
[0011]本發(fā)明中，所述流量計(jì)為渦街流量計(jì)。
[0012]本發(fā)明中，所述貯水裝置為不銹鋼水箱。
[0013]本發(fā)明還提供一種基于所述的固液全分離的新型固體管道輸送方法，所述輸送方法為:
[0014]將圓柱形固體放到注入裝置，啟動(dòng)動(dòng)力裝置，從第一貯水裝置抽取載體進(jìn)入注入裝置，在載體的壓力作用下，圓柱形固體隨載體進(jìn)入固體運(yùn)輸管道；同時(shí)調(diào)整載體流速，使圓柱形固體能夠懸浮在固體運(yùn)輸管道中，此時(shí)載體流速的計(jì)算公式為:
[0015]V =12% ^-1 e./ 1 — | ?-1 I;
….P °:1 cf I I
Jrw r^ t ?
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[0016]其中，Vc為載體流速,單位為m/s ; P s為圓柱形固體密度，P。為載體密度，單位均為kg/m3 ;g為重力加速度,單位為m/s2 ;ls為圓柱形固體長(zhǎng)度，ds為圓柱形固體直徑，dp為固體運(yùn)輸管道內(nèi)徑，單位均為m ；
[0017]所述載體將圓柱形固體輸送到出口分離裝置，同時(shí)完成圓柱形固體與載體的分離，分離后載體通過連通管被送回到第一貯水裝置中循環(huán)利用；所述固體運(yùn)輸管道上安裝的流量計(jì)、壓力傳感器測(cè)量圓柱形固體運(yùn)輸過程中的載體流量、壓力變化并傳輸?shù)浇K端計(jì)算機(jī)上進(jìn)行記錄。
[0018]本發(fā)明中，將最大粒徑小于5mm固體顆粒壓制成圓柱形固體，其直徑為固體運(yùn)輸管道內(nèi)徑的0.9倍，最大限度地利用了管道的空間，所述圓柱形固體長(zhǎng)度為該圓柱形固體直徑的1.25?1.5倍。
[0019]本發(fā)明中，所述圓柱形固體為精礦砂、煤炭、尾礦、煤灰、生物質(zhì)、殘?jiān)蚬腆w廢棄物，而載體為清水、煤漿或廢水。
[0020]本發(fā)明中，固液全分離的新型固體管道輸送方法既適用于短距離固體管道運(yùn)輸(最短距離可至數(shù)十米)，也適用于長(zhǎng)距離固體管道運(yùn)輸(最長(zhǎng)至2000公里)。
[0021 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0022]固液全分離的新型固體管道輸送方法是一種無污染的運(yùn)輸手段，運(yùn)輸管道在地下，不占用耕地，能夠改善運(yùn)輸?shù)貐^(qū)的環(huán)境。一條內(nèi)徑為200mm、距離為130km的運(yùn)輸管線，每年可運(yùn)輸250萬噸的固體，載體的需要量為76.5m3/h，具有很強(qiáng)的運(yùn)輸能力。該方法在運(yùn)輸過程固體與液體完全分離，不僅防止出現(xiàn)散料在管道中沉降或板結(jié)，而且不需要后續(xù)復(fù)雜脫水工序，降低了成本。該方法以常規(guī)泵作為動(dòng)力裝置，利用旁路增壓系統(tǒng)為運(yùn)輸載體補(bǔ)充動(dòng)力，動(dòng)力消耗較小。在中長(zhǎng)距離運(yùn)輸條件下，固液全分離的新型固體管道輸送方法成本比卡車和汽車運(yùn)輸?shù)?，可以極大緩解交通擁擠，減少環(huán)境污染。該方法運(yùn)輸范圍廣泛，不僅可以用于運(yùn)輸煤炭礦產(chǎn)等固體，還可以用于運(yùn)載固體廢物、污水等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明中一種固液全分離的新型固體管道輸送裝置的示意圖；
[0024]附圖標(biāo)記:1、離心泵，2、變頻器，3、流量計(jì)，4、注入裝置，5、第一貯水裝置，6、球閥，7、壓力傳感器，8、終端計(jì)算機(jī)，9、圓柱形固體運(yùn)輸管道，10、壓力傳感器，11、流量計(jì)，12、截止閥，13、離心泵，14、第二忙水裝置，15、出口分離裝置，16、第三忙水裝置，17、連通管。

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下的實(shí)施例可以使本專業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員更全面的了解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提供一個(gè)固液全分離的新型固體管道輸送裝置的具體實(shí)施例，包括兩個(gè)離心泵(1、13)、貯水裝置(5、14、16)、球閥6、圓柱形固體運(yùn)輸管道9、截止閥12、出口分離裝置15和連通管17 ;所述貯水裝置(5、14、16)包括第一貯水裝置5、第二貯水裝置14和第三貯水裝置16，所述第一貯水裝置5的一端經(jīng)圓柱形固體運(yùn)輸管道9通過離心泵I連接到第一貯水裝置5內(nèi)設(shè)的注入裝置4，所述注入裝置4經(jīng)圓柱形固體運(yùn)輸管道9貫穿第一貯水裝置5另一端并通過球閥6連接到出口分離裝置15，所述出口分離裝置15安裝第三貯水裝置16上端，所述第一貯水裝置5與第三貯水裝置16之間通過連通管17雙向連通；所述第一貯水裝置5與第三貯水裝置16之間的圓柱形固體運(yùn)輸管道9上設(shè)有的旁路管道依次通過截止閥12、離心泵13連接到第二貯水裝置14。所述截止閥12、離心泵13和第二貯水裝置14組成旁路增壓裝置。其中所述出口分離裝置15上設(shè)有的圓柱形固體運(yùn)輸管道9傾斜度為15°。
[0027]所述圓柱形固體運(yùn)輸管道9上設(shè)有連接到終端計(jì)算機(jī)8的流量計(jì)(3、11)和壓力傳感器(7、10);所述離心泵I上設(shè)有變頻器2 ;所述圓柱形固體運(yùn)輸管道9為內(nèi)徑為50mm、外徑為60mm的鑄鐵或不銹鋼圓管,所述連通管17是內(nèi)徑為50mm、外徑為56mm的塑料圓管。
[0028]所述出口分離裝置15為皮帶運(yùn)輸裝置和塑料篩網(wǎng)，出口分離裝置15包括皮帶運(yùn)輸裝置和過濾篩網(wǎng)，所述過濾篩網(wǎng)安裝在皮帶運(yùn)輸裝置與第三貯水裝置16之間；注入裝置4與圓柱形固體運(yùn)輸管道9規(guī)格大小相一致的不銹鋼圓管。
[0029]所述流量計(jì)(3、11)為潤(rùn)街流量計(jì)。
[0030]所述貯水裝置(1、14、16)為不銹鋼水箱。
[0031]其中，所述圓柱形固體為精礦砂、煤炭、尾礦、煤灰、生物質(zhì)、殘?jiān)蚬腆w廢棄物，而載體為清水、煤漿或廢水。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種固液全分離的新型固體管道輸送方法，所述輸送方法為:
[0033](I)將成列的圓柱形固體放入到注入裝置4中；
[0034](2)啟動(dòng)動(dòng)力裝置離心泵1，抽取水進(jìn)入注入裝置4，水流以一定速度攜帶圓柱形固體列進(jìn)入圓柱形固體運(yùn)輸管道9 ；
[0035]所述水流速度須使煤體在圓柱形固體運(yùn)輸管道9中保持懸浮，此時(shí)水流速度的計(jì)算公式為:
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[0036]Vc = 7.2 < lg./.1—
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[0037]其中，V。為載體流速，單位為m/s ; P s為圓柱形固體密度，P。為載體密度，單位均為kg/m3 ;g為重力加速度,單位為m/s2 ;ls為圓柱形固體長(zhǎng)度，ds為圓柱形固體直徑，dp為固體運(yùn)輸管道內(nèi)徑，單位均為m ；
[0038](3)運(yùn)輸一段距離后，啟動(dòng)旁路增壓裝置補(bǔ)充載體動(dòng)力，保證圓柱形固體列的運(yùn)輸速度；
[0039](4)到達(dá)目的地后，在出口處圓柱形固體與水直接分離，圓柱形固體破碎后即可被使用，水通過連通管17送回第一貯水裝置5循環(huán)利用；
[0040](5)參數(shù)檢測(cè)裝置測(cè)量運(yùn)行參數(shù)并傳輸?shù)浇K端計(jì)算機(jī)8上進(jìn)行記錄；所述圓柱形固體運(yùn)輸管道9上安裝的流量計(jì)(3、11)、壓力傳感器(7、10)測(cè)量圓柱形固體運(yùn)輸過程中的載體流流量、壓力變化并傳輸?shù)浇K端計(jì)算機(jī)8上進(jìn)行記錄。
[0041](6)當(dāng)圓柱形固體運(yùn)輸管道9發(fā)生故障時(shí)，故障診斷裝置判斷圓柱形固體運(yùn)輸管道9是否發(fā)生堵塞或泄露并明確位置。
[0042]其中，采用的圓柱形固體是將最大粒徑小于5mm固體顆粒壓制成的，直徑為管道內(nèi)徑的0.9倍，最大限度地利用了管道的空間，所述圓柱形固體長(zhǎng)度為該圓柱形固體直徑的1.25?1.5倍。
[0043]因此，本發(fā)明的實(shí)際范圍不僅包括所公開的實(shí)施例，還包括在權(quán)利要求書之下實(shí)施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等效方案。
【權(quán)利要求】
1.一種固液全分離的新型固體管道輸送裝置，包括貯水裝置、球閥、截止閥、固體運(yùn)輸管道、出口分離裝置、連通管和若干個(gè)動(dòng)力裝置；其特征在于，所述貯水裝置包括第一貯水裝置、第二貯水裝置和第三貯水裝置，所述第一貯水裝置一端經(jīng)固體運(yùn)輸管道通過動(dòng)力裝置連接到該第一貯水裝置內(nèi)設(shè)的注入裝置，所述注入裝置經(jīng)固體運(yùn)輸管道貫穿第一貯水裝置另一端并通過球閥連接到出口分離裝置，所述出口分離裝置安裝在第三貯水裝置上端，所述第一貯水裝置與第三貯水裝置之間通過連通管相互連接；所述第一貯水裝置與第三貯水裝置之間的固體運(yùn)輸管道上設(shè)有的旁路管道依次通過截止閥、動(dòng)力裝置連接到第二貯水>j-U ρ?α裝直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置，其特征在于，所述固體運(yùn)輸管路上設(shè)有連接到終端計(jì)算機(jī)的流量計(jì)和壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置，其特征在于，所述出口分離裝置上設(shè)有的固體運(yùn)輸管路傾斜度小于17°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置，其特征在于，所述動(dòng)力裝置為離心泵；所述出口分離裝置包括皮帶運(yùn)輸裝置和過濾篩網(wǎng)，所述過濾篩網(wǎng)安裝在皮帶運(yùn)輸裝置與第三貯水裝置之間；所述注入裝置為與固體運(yùn)輸管道規(guī)格大小相一致的不銹鋼圓管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置，其特征在于，所述離心泵上設(shè)有變頻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置，其特征在于，所述固體運(yùn)輸管道為內(nèi)徑為50mm?500mm、外徑為60mm?550mm的鑄鐵或不鎊鋼圓管。
7.根據(jù)權(quán)利要求2?6任一項(xiàng)中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置，其特征在于，所述流量計(jì)為渦街流量計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置，其特征在于，所述貯水裝置為不銹鋼水箱。
9.一種基于權(quán)利要求1中所述的固液全分離的新型固體管道輸送裝置的輸送方法，其特征在于，所述輸送方法如下: 將圓柱形固體放到注入裝置，啟動(dòng)動(dòng)力裝置，從第一貯水裝置抽取載體進(jìn)入注入裝置，在載體的壓力作用下，圓柱形固體隨載體進(jìn)入運(yùn)輸管道；同時(shí)調(diào)整載體流速，使圓柱形固體懸浮在運(yùn)輸管道中，此時(shí)載體流速的計(jì)算公式為:
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10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的固液全分離的新型固體管道輸送方法，其特征在于，所述圓柱形固體是直徑為固體運(yùn)輸管道內(nèi)徑的0.9倍的圓柱體，所述圓柱形固體長(zhǎng)度為該圓柱形固體直徑的1.25?1.5倍。
【文檔編號(hào)】B65G53/34GK104229480SQ201410509696
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】陸勝勇, 嚴(yán)建華, 李曉東, 池涌, 李文娟, 倪明江, 岑可法 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)