一种低腐蚀的浆体管道输送系统和方法
【专利摘要】本发明提出一种低腐蚀的浆体管道输送系统和方法，所述系统包括亚硫酸钠添加装置、供水管道、喂料泵、输送主泵和浆体输送主管道，所述亚硫酸钠添加装置提供的亚硫酸钠溶液与所述供水管道提供的生产水按照预定的比例关系供应至所述喂料泵的入口管道中，所述比例关系使得所述亚硫酸钠溶液能够基本消除所述生产水中的溶解氧，所述喂料泵的出口管道连接于所述输送主泵，所述输送主泵的出口管道连接于所述浆体输送主管道。本发明从引起浆体管道腐蚀的、作为腐蚀源的管道内输送流体出发，通过改变管道内输送流体自身的流变特性解决了管道内壁的腐蚀问题，提高了浆体管道使用寿命和使用安全。
【专利说明】一种低腐蚀的浆体管道输送系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及浆体管道输送【技术领域】，更具体的涉及一种能够有效较低浆体管道内壁腐蚀的一种浆体管道输送系统和方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中浆体管道输送系统中的输送管道多数都是由低碳钢做成的，尤其是铁精矿输送管道，这种低碳钢管道在输送浆体的过程中会受到腐蚀和磨损损耗，这种腐蚀和磨损导致的金属损耗在管道设计中占有主要的地位，而且浆体输送管道的内部腐蚀明显不同于单纯输送流体的管道，浆体中固体颗粒的大量存在会进一步加速腐蚀率，同时也会磨损管壁，因此在选择管道管壁时必须考虑服务年限的腐蚀裕量，现有长距离浆体管道设计的有效寿命一般为20年?30年。因此如何最大限度的降低浆体管道的腐蚀和磨损损耗，提高管道使用寿命对于浆体管道输送技术具有重大的意义。
[0003]管道腐蚀不同于磨损，其实质上是一种电化学反应，发生腐蚀需要具备下列因素:金属氧化的阳极、氧化剂还原的阴极、阳极和阴极之间的电极导体-电解质溶液，因此可通过钝化管壁的阳极或阴极反应来限制腐蚀的发生，这也是当前采用的最主要的管道腐蚀控制方法，但是随着长时间的使用以及浆体中固体颗粒的不断磨损，管道内壁的钝化层会逐渐地被破坏，从而使得暴露出的管道部分会继续被其内输送的浆体腐蚀，严重影响着浆体管道的使用寿命和使用安全。
【发明内容】
[0004]本发明基于上述现有技术问题，从引起浆体管道腐蚀的、作为腐蚀源的管道内输送流体出发，通过改变管道内输送流体的自身特性来解决管道内壁的腐蚀问题，创新的首次通过消除生产水中的溶解氧来消除管道内输送流体自身的腐蚀性，进而大大的降低了输送管道的腐蚀率，提高了管道使用寿命和使用安全。
[0005]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
一种低腐蚀的浆体管道输送系统，包括亚硫酸钠添加装置、供水管道10、喂料泵5、输送主泵6和浆体输送主管道14，所述亚硫酸钠添加装置提供的亚硫酸钠溶液与所述供水管道10提供的生产水按照预定的比例关系供应至所述喂料泵5的入口管道中，所述比例关系使得所述亚硫酸钠溶液能够基本消除所述生产水中的溶解氧，所述喂料泵5的出口管道连接于所述输送主泵6，所述输送主泵6的出口管道连接于所述浆体输送主管道14，通过所述喂料泵5和输送主泵6向所述浆体输送主管道14提供基本消除溶解氧的生产水。
[0006]进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述亚硫酸钠添加装置所提供的亚硫酸钠溶液的质量浓度为10-20%，所述亚硫酸钠添加装置提供的亚硫酸钠溶液与所述供水管道10提供的生产水按照大约1:1的体积流量比供应至所述喂料泵5的入口管道中。
[0007]进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述亚硫酸钠添加装置包括搅拌桶1、存储槽2、过滤器3和亚硫酸钠计量泵4，所述搅拌桶I的底部出口连接于所述存储槽2，所述存储槽2的底部出口连接于所述过滤器3，所述过滤器3的出口连接于所述亚硫酸钠计量泵4的入口管道，所述亚硫酸钠计量泵4的出口管道与所述供水管道10共同连接于所述喂料泵5的入口管道12。
[0008]进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中在所述供水管道10上设置有流量调节阀11，通过所述亚硫酸钠计量泵4和所述流量调节阀11控制所述亚硫酸钠溶液和生产水的供应比例。
[0009]进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中在所述喂料泵5的出口管道上设置有浓度检测仪13，用于检测泵送入浆体输送主管道内的溶解氧浓度和/或亚硫酸钠溶液浓度。
[0010]进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述亚硫酸钠添加装置还包括有亚硫酸钠装载器9、过滤网8和给水管7，所述过滤网8放置于所述搅拌桶I的开口上方，所述亚硫酸钠装载器9设置于所述过滤网8之上，所述给水管7连接于所述搅拌桶I的顶部入口，所述亚硫酸钠装载器9中存储的固态亚硫酸钠经过滤网8过滤后落入所述搅拌桶I中，并在给水管7提供的溶剂水的作用下，在所述搅拌桶内配置成亚硫酸钠溶液。
[0011]进一步的根据本发明所述的浆体管道输送系统，其中所述过滤器3的底部出口连接有多条泵送支路，每条泵送支路均包括有一个所述亚硫酸钠计量泵4、一个所述喂料泵5和一条供水管道10，每条泵送支路中的亚硫酸钠计量泵4的入口管道连接于所述过滤器3，亚硫酸钠计量泵4的出口管道与对应的供水管道共同连接于对应喂料泵的入口管道，在所述各供水管道10上均设置有流量调节阀，同时在各喂料泵的出口管道上均设置有浓度检测仪13。
[0012]一种基于本发明所述浆体管道输送系统进行的低腐蚀浆体管道输送方法，包括以下步骤:
(1)、制备质量浓度处于10-20%之间的亚硫酸钠溶液；
(2)、将步骤(I)所制备的亚硫酸钠溶液与供水管道提供的生产水按照预定比例混合，所述预定比例使得混合后的溶液基本不含溶解氧；
(3 )、通过喂料泵和输送主泵将步骤(2 )中混合的溶液泵送至浆体输送主管道内。
[0013]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤2中，所述预定比例为1:1的体积流量比。
[0014]进一步的根据本发明所述的方法，其中所述步骤2中，通过亚硫酸钠计量泵4和供水管道上的流量调节阀11控制亚硫酸钠溶液和生产水按照1:1的体积供应至所述喂料泵的入口管道内。
[0015]通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果:
I)、通过消除管道输送矿浆间隙内所充入的用于清空管道的生产水中的溶解氧，避免了其与管道内壁低碳钢发生反应而导致的管道内壁腐蚀，进而从根源上杜绝了管道内壁腐蚀，大大提高了管道使用寿命和浆体管道输送效率。
[0016]2)、本发明所述浆体管道输送系统的整体结构布置简便，无需对浆体管道输送结构进行大的变动即可将管道内壁的腐蚀控制在最小范围之内，并提高了浆体管道输送安全。【专利附图】
【附图说明】
[0017]附图1为本发明所述浆体管道输送系统的整体结构示意图。
[0018]图中各附图标记的含义如下:
1-搅拌桶，2-存储槽，3-过滤器，4-亚硫酸钠计量泵，5-喂料泵，6-输送主泵，7-给水管，8-过滤网，9-亚硫酸钠装载器，10-供水管道，11-流量调节阀，12-喂料泵入口管道，13-浓度检测仪，14-浆体输送主管道。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
[0020]首先简要说明本发明的技术原理。在浆体管道输送领域中，待输送的固态物料与液态溶剂混合后形成具有流动性的浆体状，然后通过管道进行长距离的输送，根据管道输送工艺要求，在矿浆浆体的输送间隙，需要批量的向管道内输送生产水以清空管道，防止连续的浆体输送导致管道堵塞，也就是说在利用管道输送浆体时，在浆体输送完毕或者浆体在泵站进行切换输送的间隙，需要用生产水对输送过浆体的管道进行清洗清空，这是多数浆体管道输送中使用的工艺。而这种生产水中往往含有大量的溶解氧，这些溶解氧会与管道内壁的低碳钢发生反应，进而腐蚀管道内壁，因此实践中造成浆体管道腐蚀的主要原因之一就是溶解氧与管道内壁的反应，本发明的技术出发点就是通过除去浆体输送过程中所用生产水中的溶解氧来减少其对管道内壁的腐蚀，进而延长管道的使用寿命。
[0021]在本领域亚硫酸钠能够很好地用于对溶解氧的清除反应中，常态下亚硫酸钠为白色粉末或六方棱柱形结晶，带有强烈的二氧化硫气味，易溶于水，其水溶液呈碱性反应，难溶于乙醇，不溶于液氯和氨，使用时加入适量的催化剂，如Cu、Co、Mn、Ni的盐类，可进一步提高除氧率。本发明创新的将这种造价低廉的亚硫酸钠应用于浆体管道输送系统中，针对浆体管道的生产水供应方案设计一套亚硫酸钠(Na2S03)添加装置来消除泵送入浆体管道内的生产水中的溶解氧，同时在管道停止使用时用已除过氧并加有特定浓度(如200mg/L)亚硫酸钠的碱性除氧水充满，以此来保护管道的金属壁不受腐蚀。对于管道内输送的矿浆浆体，由于多数浆体是磁选矿浆，矿浆本身就具有一定的除氧性，所以没有必要在输送的矿浆浆体中再添加亚硫酸钠，因此本发明主要在管道输送铁精矿矿浆的间隔期间往管道内输送生产水时添加亚硫酸钠，消除生产水中的溶解氧即可最大限度的降低对管道的氧化腐蚀作用，从而有效保护管道，因为如之前所述的管道内壁的腐蚀主要是溶解氧腐蚀，下面具体对本发明的技术方案进行描述。
[0022]如附图1所示的，本发明所述低腐蚀的浆体管道输送系统包括搅拌桶1、存储槽2、过滤器3、亚硫酸钠计量泵4、喂料泵5、输送主泵6、给水管7、过滤网8、亚硫酸钠装载器9、生产水供水管道10、流量调节阀11、浓度检测仪13和浆体输送主管道14。由于亚硫酸钠在空气中易被氧化，因此制备后不宜长时间贮存，需在每次使用时制备，本发明在其使用前I小时时，将亚硫酸钠人工装载于亚硫酸钠装载器9中，在所述亚硫酸钠装载器9出口下方依次设置有过滤网8和搅拌桶1，且所述过滤网8置于搅拌桶I的开口上方，亚硫酸钠装载器9中预定量的固体亚硫酸钠经过滤网8过滤后落入搅拌桶I中，所述给水管7连接于搅拌桶I的顶部入口，用于向搅拌桶内添加作为亚硫酸钠溶解溶剂的工艺水，该工艺水中溶解氧含量极低可忽略，在所述搅拌桶I内进行亚硫酸钠溶液的配置，并不断的搅拌均匀，所述亚硫酸钠溶液的浓度应处于10-20%，优选的位于12-15%之间，以此浓度来控制亚硫酸钠和工艺水的供应比例，所述搅拌桶I的底部出口连接于存储槽2，所述存储槽2内用于存储搅拌均匀并充分溶解的亚硫酸钠溶液，其中的质量浓度处于10-20%，优选为12-15%之间，所述搅拌桶和存储槽优选采用高度和直径均为1.5米的圆柱筒，所述存储槽2的底部出口连接于过滤器3，所述过滤器3用于对存储槽内亚硫酸钠溶液进行使用前的最后一步过滤操作，所述过滤器3的出口通过管道连接于亚硫酸钠计量泵4，所述亚硫酸钠计量泵4的出口管道与生产水的供水管道10共同连接于所述喂料泵5的喂料泵入口管道12，从而通过亚硫酸钠计量泵4提供的亚硫酸钠溶液与供水管道10提供的生产水在喂料泵入口管道12内充分稀释混合均匀后由喂料泵5泵送输出，所述亚硫酸钠计量泵4能够控制亚硫酸钠溶液的泵送添加量，同时在所述供水管道10上进一步设置有流量调节阀11，通过流量调节阀11能够调节供水管道10的供水量，本发明基于长期的管道输送实践研究和经验总结，将质量浓度在10-20%之间的亚硫酸钠溶液按照近似1:1的体积比例与浆体管道系统清洗用生产水混合后泵送至浆体输送主管道中能够很好的去除生产水中的溶解氧，并能够在生产成本与溶解氧除去效率之间取得最佳平衡，因此优选的在所述亚硫酸钠计量泵4和流量调节阀11控制下，使得亚硫酸钠计量泵4和供水管道10向喂料泵入口管道12的液体供应量基本相等，保证10-20%亚硫酸钠溶液与生产水的体积比例接近1:1。为进一步保证进入浆体输送主管道内的亚硫酸钠溶液的浓度，在所述喂料泵5的出口管道上进一步设置有浓度检测仪13，用于实时检测进入浆体输送主管道内生产水中的亚硫酸钠溶液浓度和或溶解氧浓度，同时基于所述浓度检测仪13的检测结果来实时调整亚硫酸钠计量泵4的泵送量和流量调节阀11的控制量，当检测到的亚硫酸钠浓度偏低于5%和/或溶解氧高于预设量时，则适当增大隔膜计量泵4的泵送量和/或通过流量调节阀11减小供水管道的供水量，反之亦然，从而准确的控制了亚硫酸钠溶液的添加量，保证了除氧率。为了进一步提高亚硫酸钠溶液的添加效率，在所述过滤器3的底部出口可连接有多条泵送支路，如图1中所示的两条相互平行的泵送支路，每条泵送支路均包括有一个亚硫酸钠计量泵4和一个喂料泵5，过滤器3的底部出口管道分成两个支路后分别连接两个亚硫酸钠计量泵4的入口管道，同样的输送供水管道10也包括有两个，分别与对应的一条亚硫酸钠计量泵出口管道共同连接于对应的一个喂料泵的入口管道，同时在两个供水管道10上均设置有流量调节阀，在两个喂料泵的出口管道上也均设置有浓度检测仪13，通过这种多支路设置方式，在提高亚硫酸钠溶液供应效率的同时，还能够避免因一条支路中喂料泵或计量泵的损坏维修而导致整个泵送系统的停机。所述喂料泵的出口管道连接于输送主泵6的入口管道，所述输送主泵6的出口管道连接于浆体输送主管道14，从而所述按预定浓度配置的亚硫酸钠溶液通过输送主泵6泵送至浆体输送主管道14内，进行浆体输送间隙中浆体输送主管道的清洗和防腐保护。
[0023]上述搅拌桶1、存储槽2、过滤器3、亚硫酸钠计量泵4、给水管7、过滤网8、亚硫酸钠装载器9等一起构成亚硫酸钠添加装置，通过该装置向输送主泵和浆体输送主管道提供亚硫酸钠溶液，优选的所述亚硫酸钠添加装置设置于浆体管道输送系统的起点站，且亚硫酸钠溶液的添加位置一般处于浆体输送主管道的低压部位，根据常见管道输送浆体间隙工艺、管道长度和内径要求，亚硫酸钠的固体用量通常大约为0.01t/h，因一次将管道注满生产水需36小时，所以规模为0.36t/次，亚硫酸钠溶液添加量约为3.24m3/次。
[0024]通过本发明所述系统实施的降低管道内壁腐蚀的浆体管道输送方法具体包括以下主要步骤:
(I)根据浆体输送间隔工艺特性和输送管道尺寸关系，制备质量浓度处于10-20%之间的亚硫酸钠溶液，并存储于存储槽内备用。
[0025](2)在浆体输送间隙，利用计量泵将步骤(I)制得的亚硫酸钠溶液与生产水按照I:1的体积关系供应至喂料泵的入口管道内，充分稀释混合均匀并利用亚硫酸钠的还原性去除生产水中的溶解氧，然后由喂料泵泵送至输送主泵的入口管道，再由输送主泵泵送至浆体输送主管道内进行管道的清洗清空，并充满整个浆体输送主管道。
[0026](3)待进行下次浆体输送时，关闭各阀门和泵以停止向所述浆体输送主管道供应清洗生产水，利用浆体泵送系统向浆体输送主管道泵送待输送矿浆浆体。
[0027]本发明通过在管道输送浆体间隙的清洗过程中，向作为清洗水的生产水中添加特定浓度的亚硫酸钠，从而利用亚硫酸钠溶液有效除去了生产水中的溶解氧，杜绝了生产水清洗过程中管道内壁的氧化腐蚀，提高了管道使用寿命和输送安全。
[0028]以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。
【权利要求】
1.一种低腐蚀的浆体管道输送系统，其特征在于，包括亚硫酸钠添加装置、供水管道(10)、喂料泵(5)、输送主泵(6)和浆体输送主管道(14)，所述亚硫酸钠添加装置提供的亚硫酸钠溶液与所述供水管道(10)提供的生产水按照预定的比例关系供应至所述喂料泵(5)的入口管道中，所述比例关系使得所述亚硫酸钠溶液能够基本消除所述生产水中的溶解氧，所述喂料泵(5 )的出口管道连接于所述输送主泵(6 )，所述输送主泵(6 )的出口管道连接于所述浆体输送主管道(14)，通过所述喂料泵(5)和输送主泵(6)向所述浆体输送主管道(14)提供基本消除溶解氧的生产水。
2.根据权利要求1所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述亚硫酸钠添加装置所提供的亚硫酸钠溶液的质量浓度为10-20%，所述亚硫酸钠添加装置提供的亚硫酸钠溶液与所述供水管道(10)提供的生产水按照大约1:1的体积流量比供应至所述喂料泵(5)的入口管道中。
3.根据权利要求1或2所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述亚硫酸钠添加装置包括搅拌桶(I)、存储槽(2)、过滤器(3)和亚硫酸钠计量泵(4)，所述搅拌桶(I)的底部出口连接于所述存储槽(2 )，所述存储槽(2 )的底部出口连接于所述过滤器(3 )，所述过滤器(3 )的出口连接于所述亚硫酸钠计量泵(4)的入口管道，所述亚硫酸钠计量泵(4)的出口管道与所述供水管道(10)共同连接于所述喂料泵(5)的入口管道(12)。
4.根据权利要求3所述的浆体管道输送系统，其特征在于，在所述供水管道(10)上设置有流量调节阀(11 )，通过所述亚硫酸钠计量泵(4)和所述流量调节阀(11)控制所述亚硫酸钠溶液和生产水的供应比例。
5.根据权利要求4所述的浆体管道输送系统，其特征在于，在所述喂料泵(5)的出口管道上设置有浓度检测仪(13)，用于检测泵送入浆体输送主管道内的溶解氧浓度和/或亚硫酸钠溶液浓度。
6.根据权利要求3-5任一项所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述亚硫酸钠添加装置还包括有亚硫酸钠装载器(9 )、过滤网(8 )和给水管(7 )，所述过滤网(8 )放置于所述搅拌桶(I)的开口上方，所述亚硫酸钠装载器(9)设置于所述过滤网(8)之上，所述给水管(7)连接于所述搅拌桶(I)的顶部入口，所述亚硫酸钠装载器(9)中存储的固态亚硫酸钠经过滤网(8)过滤后落入所述搅拌桶(I)中，并在给水管(7)提供的溶剂水的作用下，在所述搅拌桶内配置成亚硫酸钠溶液。
7.根据权利要求3-6任一项所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述过滤器(3)的底部出口连接有多条泵送支路，每条泵送支路均包括有一个所述亚硫酸钠计量泵(4)、一个所述喂料泵(5)和一条供水管道(10)，每条泵送支路中的亚硫酸钠计量泵(4)的入口管道连接于所述过滤器(3)，亚硫酸钠计量泵(4)的出口管道与对应的一条供水管道共同连接于对应喂料泵的入口管道，在所述各供水管道(10)上均设置有流量调节阀，同时在各喂料泵的出口管道上均设置有浓度检测仪(13)。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述浆体管道输送系统进行的低腐蚀浆体管道输送方法，其特征在于，包括以下步骤: (O制备质量浓度处于10-20%之间的亚硫酸钠溶液； (2)将步骤(1)所制备的亚硫酸钠溶液与供水管道提供的生产水按照预定比例混合，所述预定比例使得混合后的溶液基本不含溶解氧；(3)通过喂料泵和输送主泵将步骤(2)得到的混合溶液泵送至浆体输送主管道内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中所述步骤(2)中，所述预定比例为1:1的体积流量比。
10.根据权 利要求9所述的方法，其特征在于，其中所述步骤(2)中，通过亚硫酸钠计量泵(4)和供水管道上的流量调节阀(11)控制亚硫酸钠溶液和生产水按照1:1的体积供应至所述喂料泵的入口管道内。
【文档编号】F17D3/12GK103939747SQ201410158707
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】白建民, 黄朝兵, 马波, 曾艳丽, 吴佳俊, 李申鹏, 杨涛 申请人:云南大红山管道有限公司