一种天然气水合物的旋转式二次破碎装置及破碎方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及海底天然气水合物开采的技术领域，更具体地讲，涉及天然气水合物的旋转式二次破碎装置及破碎方法。
【背景技术】
[0002]天然气水合物又称“可燃冰”，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，是一种高密度、高热值的非常规能源(Im3天然气水合物可以释放出64m3甲烷气和
0.Sm3水)，并且天然气水合物的甲烷含量高，燃烧污染小。
[0003]天然气水合物主要来源与海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。0°C时且在30个大气压即可生成，且压力越高，水合物越不容易分解。海底是温度、压力和气源三者同时具备的天然场所，在介质空隙中广泛分布，储量丰富，是现有天然气、石油储备的两倍，具有广阔的开发前景。
[0004]海洋天然气水合物藏水深1000-1500m，实现固态流化开采思路，其本质是将天然气水合物作为一种海底矿产进行固体采掘，海底采矿车对矿藏进行破碎采掘，同时后部输送管道形成负压，周围海水在负压作用下经过破碎部位流入输送管道，流动时带动采矿车破碎的水合物及泥沙、碎石等一并进入输送管道。这是一种异于现有石油天然气或海底采矿(水合物矿藏对象易分解气化)方式的新的开发思路。
[0005]作为一种新能源，天然气水合物的大量开采及输送也处于探索阶段，由于海底环境的多变和复杂性，目前还没有大规模的天然气水合物商业开采实践。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够直接在输送管道中对天然气水合物进行二次破碎并且节约能源且不对海洋造成污染的天然气水合物的旋转式二次破碎装置及破碎方法。
[0007]本发明的一方面提供了一种天然气水合物的旋转式二次破碎装置，所述旋转式二次破碎装置包括二次破碎管道、旋转长轴、水动力涡轮、破碎刀组和监测控制系统，其中，
[0008]所述旋转长轴通过固定组件安装在二次破碎管道的中轴线上并且旋转长轴通过支撑部件与所述固定组件相连接；
[0009]所述破碎刀组和水动力涡轮依次地套装在所述旋转长轴上，所述旋转长轴和破碎刀组能够在所述水动力涡轮的带动下在二次破碎管道中一同旋转；
[0010]所述监测控制系统包括设置在破碎刀组与水动力涡轮之间的转动监控单元和设置在二次破碎管道入口端和出口端的数据监测单元。
[0011 ]根据本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的一个实施例，所述二次破碎管道的入口端与天然气水合物采掘组件连接且出口端与天然气水合物分离或分解组件连接。
[0012]根据本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的一个实施例，所述二次破碎管道的内壁面上均匀布置有齿状凸起，所述水动力涡轮的叶片为安装角度和数量可调的动叶片。
[0013]根据本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的一个实施例，所述破碎刀组包括多级动刀盘，所述旋转式二次破碎装置还包括破碎静刀组，所述破碎静刀组固定在所述二次破碎管道的内壁上并且破碎静刀组包括多级静刀盘，所述多级动刀盘与多级静刀盘相间地布置。
[0014]根据本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的一个实施例，所述刀盘的刀片为形状、数量和安装角度可调的动刀片。
[0015]根据本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的一个实施例，所述转动监控单元包括变速器和扭矩转速监控仪，所述数据监测单元包括流量测量器、天然气水合物粒径分布测量器、压力测量器和温度测量器。
[0016]根据本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的一个实施例，所述旋转式二次破碎装置还包括与所述二次破碎管道的入口端连接的热海水引入管，所述热海水引入管与二次破碎管道的连接处设置有阀门并且在热海水引入管的出口处还设置有流量测量器、压力测量器和温度测量器。
[0017]根据本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的一个实施例，所述旋转长轴的前端、支撑部件和固定组件均设计为流线型，并且所述旋转长轴的前端、支撑部件和固定组件均采用抗冲击且耐蚀的材料制造或者包括抗冲蚀的表层材料。
[0018]本发明的另一方面提供了一种天然气水合物的旋转式二次破碎方法，采用上述天然气水合物的旋转式二次破碎装置对采掘得到的初次破碎的天然气水合物进行二次破碎。
[0019]与现有技术相比，本发明直接在输送管道中对天然气水合物进行二次破碎，并且采用了水动力涡轮为二次旋转破碎提供动力支撑，是一种绿色的二次破碎方法。并且，本发明的原理简单、实用，能够在一定程度上达到海底天然气水合物的破碎要求，且本发明中的动力源来自于海水的冲击力，既节约了能源，又避免了对海洋造成污染，同时也为天然气水合物的初次分离和流化做准备，降低了天然气的开采成本。
【附图说明】
[0020]图1示出了根据本发明示例性实施例的天然气水合物的旋转式二次破碎装置的结构示意图。
[0021]图2示出了图1中刀盘处的侧视图。
[0022]附图标记说明:
[0023]1-二次破碎管道、2-热海水引入管、3-阀门、4-旋转长轴、5-旋转长轴的前端、6-支撑部件、7-固定组件、8-齿状凸起、9-动刀盘、I O-静刀盘、11 -破碎刀组、12-破碎静刀组、13-扭矩转速监控仪、14-变速器、15-水动力涡轮、16-流量测量器、17-天然气水合物粒径分布测量器、I8-压力测量器、19-温度测量器。
【具体实施方式】
[0024]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0025]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0026]下面将对本发明天然气水合物的旋转式二次破碎装置的结构和原理进行详细的说明。
[0027]本发明实际上是直接在输送管道中对天然气水合物进行二次破碎，并且采用了水动力涡轮为二次旋转破碎提供动力支撑且动力源来自于海水的冲击力，既能够节约能源并避免对海洋造成污染，又能够为天然气水合物的初次分离和流化做准备，是一种绿色的二次破碎方法。
[0028]图1示出了根据本发明示例性实施例的天然气水合物的旋转式二次破碎装置的结构示意图，图2示出了图1中刀盘处的侧视图。
[0029]如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述天然气水合物的旋转式二次破碎装置包括二次破碎管道1、旋转长轴4、水动力涡轮15、破碎刀组11和监测控制系统。
[0030]二次破碎管道I主要用于输送采掘得到的初次破碎的天然气水合物，本发明直接利用该二次破碎管道对初次破碎的天然气水合物进行二次物理破碎，从而得到能够直接进行分离、分解和流化的天然气水合物颗粒。根据本发明，二次破碎管道I的入口端与天然气水合物采掘组件(未示出)连接且出口端与天然气水合物分离或分解组件(未示出)连接，由此实现在输送天然气水合物的同时实现二次破碎的功能。优选地，二次破碎管道I的内壁面上均匀布置有齿状凸起8，由此可以增加与天然气水合物颗粒的碰撞几率，进一步强化破碎效果。
[0031]旋转长轴4通过固定组件7安装在二次破碎管道I的中轴线上并且旋转长轴4通过支撑部件6与固定组件7相连接。破碎刀组11和水动力涡轮15依次地固定套装在旋转长轴4上，旋转长轴4和破碎刀组11能够在水动力涡轮15的带动下在二次破碎管道I中一同旋转。
[0032]其中，用于对初次破碎的天然气水合物进行二次破碎的主要结构组件是破碎刀组11，破碎刀组11的动力通过其安装所在的旋转长轴4提供，旋转长轴4的动力通过与之相连接的水动力涡轮15传递，而水动力涡轮15的动力主要通过携带天然气水合物的海水提供。
[0033]其中，水动力涡轮15的叶片看为安装角度和数量可调的动叶片，由此可根据破碎所需的动力要求调整叶片的数量和安装角度。
[0034]根据本发明的示例性实施例，破