一种射流-搅拌耦合式粉状絮凝药剂定量分散混合系统的制作方法

本发明涉及煤泥水处理工艺中絮凝药剂添加的领域，具体涉及一种射流-搅拌耦合式粉状絮凝药剂定量分散混合系统。

背景技术：

我国绝大多数选煤厂都采用湿法选煤，煤泥水处理是湿法选煤工艺流程中的重要环节，从经济和环保方面考虑，均要求煤泥水深度澄清，洗水闭路循环。选煤厂通常采用混凝法来处理煤泥水，所谓混凝法就是向煤泥水体系中添加混凝剂，使得煤泥水体系中的颗粒发生团聚后靠重力沉降。混凝剂常用的是有机高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺，由于有机高分子絮凝剂具有分子量大，侧链长等特点，因此存在溶解时间较长、溶解不充分等弊端，若药剂在水中添加及分散混合不均匀，则会造成药剂在规定时间内溶解不彻底，药剂水溶液浓度偏低、药剂浪费等现象，情况严重时还会直接影响煤泥水的处理效果。选煤厂传统的絮凝剂配制方法是通过人工直接把粉状絮凝剂加到混合搅拌桶中直接搅拌，但由于给料不均匀、混合不充分经常会造成药剂结团、溶解不充分等问题，而且需要设置专门岗位司机来观测液位和按时添加粉状絮凝剂，存在一定的滞后性且加药量有人为偏差。虽然实用新型201721157662.5提出采用螺旋给料机给料来解决给料不均匀的问题，发明专利201410260122.4提出采用药剂分散筛来达给料过程中药剂均匀分散的目的，但却无法解决混合不充分、搅拌过程结团和储料仓结拱结块等问题，因而丞需一种粉状絮凝药剂定量分散混合装置或系统来解决药剂混合不充分、溶解过程“溶胀”结团导致粉状药剂溶解不充分的问题。(溶胀是指粉状颗粒的高分子絮凝剂若几个颗粒聚在一起再落入水中，某个颗粒表层膨胀后，包裹其它颗粒，导制颗粒不能分开，造成溶解不完全的现象。)

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，设计射流-搅拌耦合式药剂定量分散混合系统，其核心子系统是射流-搅拌耦合式分散系统，包括环空射流装置和搅拌分散装置；其它子系统还有药剂储存系统、药剂定量输送及添加系统和PLC智能控制系统，做到单位体积的液体水中分散混合定量的粉状药剂，保证粉状药剂按需要量添加，在水溶液中均匀分散和快速溶解，杜绝加药量偏差和粉状絮凝药剂“溶胀”结团，溶解困难等问题，本发明集储料、定量螺旋给料、自动喷吹加药和射流-搅拌耦合分散混合于一体，具有装置结构合理和自动化程度高等优点，能在储料、输送和添加过程中杜绝人为因素造成的偏差，同时保证粉状药剂在水溶液中高效分散，为后续的煤泥水处理工作提供良好的絮凝药剂条件。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种射流-搅拌耦合式粉状絮凝药剂定量分散混合系统，至少包括环空射流装置，还包括如下组成部分：

射流-搅拌耦合式分散系统，该分散系统包括环空射流装置和搅拌分散装置；所述环空射流装置主要包括入料螺杆泵、压力水管、引射气管、混合室、喷嘴和稳压喉管；所述入料螺杆泵将需要补加的液体水经压力水管输送至环空射流装置内，由喷嘴高速喷出，在混合室内形成负压，从引射气管吸入外界流体，引射气管与药剂定量输送及添加系统的气力输送管道相连接，粉状药剂在气力输送管道吹力和混合室吸力的共同作用下，以分散状态进入环空射流装置的混合室，在喷嘴射出流体的射流冲击和切割作用下，实现药剂在水中的初步分散，药剂水溶液经稳压喉管进入搅拌分散装置的套筒与轴之间的中空通道；所述的搅拌分散装置包括搅拌机构和混合搅拌桶，搅拌机构由定子、套筒、轴和双层叶轮组成，其中定子上方设有循环孔，混合搅拌桶内的部分药剂水溶液从循环孔重新进入叶轮，再一次被搅拌分散，定子下方设有导向片，能稳定流体的运动方向，套筒与轴之间采用中空设计，是环空射流装置的出料进入搅拌分散装置的通道，药剂水溶液在中空通道内以螺旋下降流的方式进入双层叶轮，轴带动双层叶轮旋转，实现水溶液在混合搅拌桶内持续分散混合及溶解；所述混合搅拌桶底部设计有假底，防止药剂水溶液从出料口直接“串料”，混合搅拌桶桶壁布置若干挡板，消除桶内“圆柱状回转区”，提高搅拌器的搅拌性能，在桶壁上方还设计有液位测量装置；所述液位测量装置主要包括超声波探头和浮球，浮球安装于挡板外边缘的浮球通道中，浮球随液位的高低垂直上下运动，消除搅拌作用引起的液面波动对测量结果的影响，液位测量装置将测得的液位数据传输至PLC智能控制系统，PLC智能控制系统通过数据分析，如发现液位低于设定值的下限，则开启环空射流装置入料螺杆泵，待液位高于设定值的上限，则停止环空射流装置入料螺杆泵作业，在此过程中搅拌机构持续作业，最终实现药剂的高效溶解。

环空射流装置的引射气管与药剂定量输送及添加系统的气力输送管道相连接；所述药剂定量输送及添加系统主要由螺旋给料机、鼓风机和气力输送管道组成；所述螺旋给料机包括螺旋给料溜槽、螺旋推杆和变频驱动电机，螺旋推杆与变频驱动电机相连，螺旋推杆的转速可调，从而达到定量控制粉状絮凝药剂添加量的目的，螺旋给料机出料口与气力输送管道相连接；所述气力输送管道连接的动力源装置-鼓风机，鼓风机鼓风作业将螺旋给料机定量给入的粉状絮凝药剂，吹入至环空射流装置的引射气管。

PLC智能控制系统，所述的液位测量装置、环空射流装置入料螺杆泵、螺旋给料机的变频驱动电机和鼓风机由PLC智能控制系统智能关联，同时启动或停止动作。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明的射流-搅拌耦合式分散系统、药剂储存系统、药剂定量输送及添加系统和PLC智能控制系统共同配合构成射流-搅拌耦合式粉状絮凝药剂定量分散混合系统，与该装置适配的添加方法自动化程度大大提高，极大地减少了人力物力的投入，同时避免人为因素造成的药剂添加量偏差，且药剂在水溶液中分散混合更加均匀，药剂溶解速度更快，更完全，进而降低药剂消耗量。

2)、本发明的药剂储存系统的储料仓顶部设计为敞开式进料口，方便粉状物料的倒入和观察物料仓位情况，工作人员只要将储料仓填满后，就可以参与其它岗位巡查；储料仓下料实现自动控制，储料仓下部倒锥体两侧设有电磁激振器可将粉状絮凝药剂均匀振落，防止仓内结拱现象的发生，储料仓底部的出料口连接星型卸料器，能保证粉状絮凝药剂卸料均匀，防止卸料过程中发生堵塞、结团现象。

3)、本发明的药剂定量输送及添加系统主要由螺旋给料机、鼓风机和气力输送管道组成，螺旋给料机包括螺旋给料溜槽、螺旋推杆和变频驱动电机，螺旋推杆与变频驱动电机相连，螺旋给料溜槽的横截面积S一定，单位面积储存的药剂量M一定，螺旋给料机单位时间的给料量取决于螺旋推杆的转速，单位时间药剂给料量Q＝S×M×υ，通过控制螺旋推杆的转速，从而达到定量控制粉状絮凝药剂添加量的目的；螺旋给料机出料口与气力输送管道相连接，气力输送的动力源装置是鼓风机，鼓风机通过鼓风将螺旋给料机输送来的粉状絮凝药剂吹到药剂分散装置中的环空射流装置内。

4)、本发明的射流-搅拌耦合式分散系统，该分散系统包括环空射流装置和搅拌分散装置；所述环空射流装置主要包括入料螺杆泵、压力水管、引射气管、混合室、喷嘴和稳压喉管，液体水在螺杆泵的作用下通过压力水管进入环空射流装置，在混合室内形成负压，抽吸引射气管中的粉状絮凝剂，粉状絮凝剂在鼓风机吹力和混合室吸力的共同作用下进入环空射流装置，粉状絮凝剂在射流作用的冲击和切割下，均匀的分散在液体水中，与液体水混合后由稳压喉管进入搅拌分散装置的套筒与轴之间的中空通道；搅拌分散装置保证混合药剂的水溶液在混合搅拌桶内持续湍流运动，搅拌分散装置主要包括混合搅拌桶和搅拌机构，搅拌机构由定子、套筒、轴和双层叶轮组成，定子可以维持液面稳定，定子上方设有循环孔，混合搅拌桶内的部分药剂水溶液从循环孔重新进入叶轮，再一次被搅拌分散，定子下方设有导向片，能稳定流体的运动方向，套筒与轴之间采用中空设计，是环空射流装置的出料进入搅拌分散装置的通道，药剂水溶液在中空通道内以螺旋下降流的方式进入双层叶轮，轴带动双层叶轮旋转，叶轮与定子(导向片)、假底配合使液体形成W形流动形式，增强液体的紊流度，实现水溶液在混合搅拌桶内持续分散混合及溶解；混合搅拌桶底部设计有假底，防止药剂水溶液从出料口直接“串料”，混合搅拌桶桶壁布置若干挡板，消除桶内“圆柱状回转区”，提高搅拌器的搅拌性能，在桶壁上方还设计有液位测量装置；液位测量装置主要包括超声波探头和浮球，浮球安装于挡板外边缘的浮球通道中，浮球随液位的高低垂直上下运动，消除搅拌作用引起的液面波动对测量结果的影响，液位测量装置将测得的液位数据传输至PLC智能控制系统，PLC智能控制系统通过数据分析，如发现液位低于设定值的下限，则开启环空射流装置入料螺杆泵，待液位高于设定值的上限，则停止环空射流装置入料螺杆泵作业，在此过程中搅拌机构持续作业，最终实现药剂的高效溶解。

5)、本发明的PLC智能控制系统可以将电磁激振器、星型卸料器、螺旋给料机、鼓风机和环空射流装置联动作业，实现精准定量给药和药剂的均匀分散；液位测量装置将混合搅拌桶的液位数据传输给PLC智能控制系统，智能控制装置通过数据分析，如液位低于设定值的下限，则开启环空射流装置的入料螺杆泵向混合搅拌桶补加液体水，同时开启电磁激振器、星型卸料器、螺旋给料机和鼓风机向环空射流装置的引射管中吹入与液体水流量相对应的定量粉状絮凝剂，实现粉状絮凝剂在液体水中的均匀分散，待液位高于设定值的上限，同时停止电磁激振器、星型卸料器、螺旋给料机、鼓风机和环空射流装置的入料螺杆泵作业，在此过程中搅拌叶轮持续作业，最终实现药剂的高效溶解。

6)环空射流装置入料螺杆泵是一种容积泵，其单位时间输送的流体流量稳定；螺旋给料机输送的粉状药剂量与螺旋推杆的转速相关，也可实现定量控制，两者配合实现粉状药剂在水中的精准定量添加。

附图说明

图1为本发明的正面示意图；

图2为本发明的各系统逻辑关系图；

图3为图1结构中，环空射流装置的正面示意图；

图示各结构与本发明的部件名称对应关系如下：

A-药剂储存系统 B-药剂定量输送及添加系统 C-射流-搅拌耦合式分散系统

D-PLC智能控制系统 1-仓盖 2-储料仓 3-电磁激振器 4-星型卸料器

5-变频驱动电机 6-螺旋给料机 6A-螺旋推杆 6B-螺旋给料溜槽

7-鼓风机 8-气力输送管道 9-螺杆泵 10-压力水管

11-环空射流装置 12-皮带轮 13-搅拌分散装置 14-搅拌机构

15-套筒 16-定子 16A-导向片 16B-循环孔 17-中空通道

18-轴 19-双层叶轮 20-吸药室 21-假底 22-出料口

23-液位测量装置 23A-超声波探头 23B-浮球 23C-浮球通道

24-混合搅拌桶 25-挡板 26-压力水管 27-引射气管 28-混合室

29-喷嘴 30-稳压喉管

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例.本发明应用在煤泥水处理工艺中粉状絮凝药剂添加系统中

如图1-3所示，一种射流-搅拌耦合式粉状絮凝药剂定量分散混合系统包括如下组成部分：

药剂储存系统(A)，该储存系统包括依次顺连的储料仓(2)、电磁激振器(3)、星型卸料阀(4)；储料仓上部为圆桶形，下部为倒锥形，储料仓顶部为敞开式进料口，进料口设有仓盖(1)，防止粉状絮凝药吸水结团，底部设有出料口，在储料仓(2)下部倒锥体两侧设有电磁激振器(3),电磁激振器(3)可将储料仓(2)的粉状絮凝药剂均匀振落，防止仓内结拱现象的发生，振落的物料由储料仓底部的出料口排出，储料仓底部的出料口连接星型卸料器(4)，能保证粉状絮凝药剂卸料均匀，防止卸料过程中发生堵塞、结团现象，星型卸料器出口外接螺旋给料机(6)；

药剂定量输送及添加系统(B)，该系统主要由螺旋给料机(6)、鼓风机(7)和气力输送管道(8)组成；螺旋给料机包括螺旋给料溜槽(6B)、螺旋推杆(6A)和变频驱动电机(5)，螺旋推杆(6A)与变频驱动电机(5)相连，星型卸料器(4)将粉状絮凝药剂卸到螺旋给料溜槽(6B)中，在螺旋推杆(6A)的推动作用下向螺旋给料机出料口方向运动，螺旋推杆(6A)的转速可调，从而达到定量控制粉状絮凝药剂添加量的目的，螺旋给料机出料口与气力输送管道(8)相连接，气力输送管道(8)分别连接气力输送的动力源装置-鼓风机(7)和环空射流装置(11)，螺旋给料机(6)定量给入的粉状絮凝药剂，通过鼓风机(7)鼓风作业，气力输送至环空射流装置(11)；

射流-搅拌耦合式分散系统(C)，该系统主要由环空射流装置(11)、搅拌分散装置(13)和液位测量装置(23)组成；环空射流装置主要包括压力水管(26)、引射气管(27)、混合室(28)、喷嘴(29)和稳压喉管(30)；搅拌分散装置主要包括搅拌机构(14)和混合搅拌桶(24)，搅拌机构由定子(16)、套筒(15)，、轴(18)和双层叶轮(19)组成，其中定子上方设有循环孔(16B)，溶解不充分的药剂借助循环孔重新进入双层叶轮(19)搅拌区，再一次被搅拌分散，定子下方设有导向片(16A)，能稳定流体的运动方向，套筒(15)与轴(18)之间采用中空设计，中空通道(17)内的药剂溶液以螺旋下降流的方式进入双层叶轮(19)上方的吸药室(20)，轴(18)带动双层叶轮(19)旋转，实现药剂在水溶液中持续分散混合，最终实现药剂的快速高效溶解，混合搅拌桶底部设计有假底(21)，防止药剂水溶液从出料口(22)直接“串料”，混合搅拌桶桶壁布置若干挡板(25)，消除桶内“圆柱状回转区”，提高搅拌机构的搅拌性能，在桶壁上方还设计有液位测量装置(23)；液位测量装置(23)主要包括超声波探头(23A)和浮球(23B)，浮球(23B)安装于挡板(25)外边缘的浮球通道(23C)中，浮球随液位的高低垂直上下运动，消除搅拌作用引起的液面波动对测量结果的影响，液位测量装置(23)将测得的液位数据传输至PLC智能控制系统(D)，PLC智能控制系统通过数据分析，如发现液位低于设定值的下限，则开启环空射流装置(11)的入料螺杆泵(9)，待液位高于设定值的上限，则停止环空射流装置(11)的入料螺杆泵(9)作业，在此过程中搅拌机构(14)持续作业，最终实现药剂的高效溶解。

PLC智能控制系统(D)，液位测量装置(23)将混合搅拌桶的液位数据传输给PLC智能控制系统，智能控制装置通过数据分析，如液位低于设定值的下限，则同时开启电磁激振器(3)、星型卸料器(4)、螺旋给料机(6)、鼓风机(7)和环空射流装置(11)的入料螺杆泵(9)，待液位高于设定值的上限，同时停止电磁激振器(3)、星型卸料器(4)、螺旋给料机(6)、鼓风机(7)和环空射流装置(11)的入料螺杆泵(9)作业。

综上，本发明的射流-搅拌耦合式粉状絮凝药剂定量自动添加装置充分考虑煤泥水絮凝药剂的添加和溶解特点，做到液体水和粉状药剂的同时精准定量添加，具有装置结构合理和自动化程度高等优点，能在储料、输送和添加过程中杜绝人为因素造成的偏差，同时保证粉状药剂在水溶液中高效分散及溶解，为后续的煤泥水处理工作提供良好的絮凝药剂条件，药剂消耗成本的降低也极为明显。