一种环保的水力混合输砂系统的制作方法

本发明属于疏浚工程技术领域，特别是涉及一种环保的水力混合输砂系统。

背景技术：

近年来随着经济的发展，填海造地工程、大型吹填项目越来越多，在工程实施过程中对环保的要求越来越高。以往采用的吹填施工工艺与吹填设备，在新的高环保要求的形势下已经很难满足工程的需求。

填海造地工程与大型吹填项目都需要吹填大量的海砂，耙吸挖泥船自带的泥仓可用于运送海砂，并利用首吹实现吹填铺砂，但耙吸挖泥船施工对水深要求大，一般水深要求13m以上，在浅吃水情况下无法施工；绞吸式挖泥船可以在较浅水区3.5m～7.5m条件下进行施工，但因为没有自带泥仓，以往采取的施工工艺是利用泥驳将砂直接倾倒在海底，再由绞吸挖泥船尾吹实现铺砂，这样的施工工艺使得泥砂在海水中大面积扩散，对海洋环境影响很大，不能满足环保要求；而另外一些自带简易盛砂设备的小型吹填船舶，吹填能力有限、吹填距离短、很难实现连续施工，生产效率很低。

综上所述，在填海造地工程、大型的吹填工程中，为了实现连续作业提高生产效率、满足不同水深施工条件的要求、避免环境污染，急需开发一种新的吹填设备与施工工艺。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种环保的水力混合输砂系统，该水力混合输砂系统具有吹填能力大、可连续施工、生产效率高、满足不同水深施工条件的要求、避免环境污染等特点，整个系统实现了高效连续的封闭式环保吹填施工。

本发明是这样实现的，一种环保的水力混合输砂系统，包括供砂船、储砂船、水力混砂斗、水力输砂装置和吹砂船，所述供砂船向储砂船供砂，所述储砂船通过其上安装的皮带传输装置将泥砂输送给水力混砂斗，所述水力混砂斗内完成泥砂的水力混合，所述水力混砂斗的底部与水力输砂装置相连通，所述水力输砂装置与吹砂船相连通，所述吹砂船上安装有泥泵，吹砂船利用泥泵提供能量向吹砂船输砂，并由吹砂船进行吹填砂。

水力混合输砂系统由供砂船向储砂船供砂，储砂船上安装的皮带传输装置将泥砂输送给水力混砂斗，在水力混砂斗内完成泥砂的水力混合，水力混砂斗与水力输砂装置相连，利用吹砂船上安装的泥泵提供能量向吹砂船输砂，并由吹砂船进行吹填砂，完成整个吹填施工过程。该系统在施工过程中砂浆完全在封闭的设备装置内流动，可以完全避免吹填施工中泥砂混合与施工对水体环境的污染。

在上述技术方案中，优选的，所述水力混砂斗采用与水平方向夹角大于55度的大倾角倒锥形砂斗设计，减小泥砂的堆积。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述水力混砂斗的上部设有补水窗，用于应急补水。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述水力混砂斗的底部设有由液压装置控制的泥门和用于向砂斗内冲水的高压冲水装置，所述泥门用于调整落砂量，所述高压冲水装置用于防止泥砂堆积。

在上述技术方案中，优选的，所述水力混砂斗的正下方设有中空的连接部，所述连接部与水力混砂斗的底部相连，所述连接部的侧壁设有人工检修孔，所述人工检修孔不使用时可关闭，所述人工检修孔用于人工疏通大粒径堵塞砂块；所述连接部的底部形成输砂用过流通道，所述过流通道通过连接部与水力混砂斗相连通。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述水力输砂装置包括依次连通的引水管，过流通道和吸砂管，所述吸砂管与吹砂船的输送吹填管路相连通，利用吹砂船内置的泥泵提供能量完成输砂。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述引水管是混砂输砂系统的主供水装置，引水管上设置有由液压装置控制的流量控制阀，用于控制系统的供水量。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述过流通道采用矩形截面设计，所述过流通道的宽度方向尺寸大于高度方向尺寸；所述引水管截面在横向方向扩散，在竖向方向收缩；所述吸砂管截面在竖向方向扩散，在横向向方向收缩；这样的设计可保证过流面积变化不大的情况下，尽量加大泥砂与水流的接触面积，提高泥砂的混合与输送效率。

在上述技术方案中，优选的，该水力混砂输砂系统上方装有视频监控装置，用于监视水力混砂输砂效果。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述吹砂船的输送吹填管路上安装有流量计和密度计，用于检测输送泥砂的流量与密度；所述吹砂船的驾驶室内安装有自动控制系统，所述视频监控装置、流量计和密度计均与自动控制系统连接，所述自动控制系统根据视频监控装置、流量计和密度计提供的数据，分别自动调节控制泥门和流量控制阀的开度，以控制泥门的落砂量和供水系统的供水量。

吹砂船上具有定位的锚泊系统，实现船舶的定位。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的水力混合输砂系统可以在填海造地工程、大型的吹填工程中，实现连续、封闭式作业，具有吹填能力大、可以满足不同水深施工条件的要求、避免环境污染、生产效率高等优点。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的环保的水力混合输砂系统的主视图；

图2是本发明的实施例提供的环保的水力混合输砂系统的俯视图；

图3是本发明的实施例提供的水力混砂斗和水力输砂装置的结构示意图；

图4是本发明的实施例提供的水力输砂装置的仰视图。

图中：1、供砂船；2、储砂船；3、水力混砂斗；4、水力输砂装置；5、吹砂船；6、补水窗；7、泥门；8、高压冲水装置；9、人工检修孔；10、引水管；11、过流通道；12、吸砂管；13、视频监控装置；14、流量计；15、密度计；16、自动控制系统；17、泥泵；18、流量控制阀；19、输送吹填管路。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参阅图1～图4，本实施例提供一种环保的水力混合输砂系统，包括供砂船1、储砂船2、水力混砂斗3、水力输砂装置4和吹砂船5，供砂船1向储砂船2供砂，储砂船2通过其上安装的皮带传输装置将泥砂输送给水力混砂斗3，供砂船根据储砂船内泥砂的储存量连续的供砂，保证储砂船内始终有足够的砂源；储砂船通过皮带装置源源不断的向水力混砂斗内输送泥砂，以保证连续施工，提高施工效率。水力混砂斗3内完成泥砂的水力混合，水力混砂斗3的底部与水力输砂装置4相连通，水力输砂装置4与吹砂船5相连通，吹砂船5上安装有泥泵17，本实施例中的泥泵采用多级泥泵，泥泵可以通过调整转速实现不同的工作压力；吹砂船5利用泥泵提供能量向吹砂船输砂，并由吹砂船进行吹填砂。

水力混合输砂系统由供砂船向储砂船供砂，储砂船上安装的皮带传输装置将泥砂输送给水力混砂斗，在水力混砂斗内完成泥砂的水力混合，水力混砂斗与水力输砂装置相连，利用吹砂船上安装的泥泵提供能量向吹砂船输砂，并由吹砂船进行吹填砂，完成整个吹填施工过程。该系统在施工过程中砂浆完全在封闭的设备装置内流动，可以完全避免吹填施工中泥砂混合与施工对水体环境的污染。

作为优选的实施例，水力混砂斗3采用与水平方向夹角大于55度的大倾角倒锥形砂斗设计，减小泥砂的堆积。本实施例中的水力混砂斗3为上沿6m×6m，下沿2m×1.4m，高4.3m的四棱锥砂斗结构，容积约60m³；砂斗上部有2m高的砂斗围板，在围板周围设置有维修平台。

作为进一步优选的实施例，水力混砂斗3的上部设有补水窗6，用于应急补水。本实施例中优选设置8个补水窗。

作为进一步优选的实施例，水力混砂斗3的底部设有由液压装置控制的泥门7和用于向砂斗内冲水的高压冲水装置8，泥门用于调整落砂量，高压冲水装置用于防止泥砂堆积。

作为优选的实施例，水力混砂斗3的正下方设有中空的连接部，连接部与水力混砂斗3的底部相连，连接部的侧壁设有人工检修孔9，人工检修孔不使用时可关闭，人工检修孔用于人工疏通大粒径堵塞砂块；连接部的底部形成输砂用过流通道11，过流通道11通过连接部与水力混砂斗3相连通。

作为进一步优选的实施例，水力输砂装置4包括依次连通的引水管10，过流通道11和吸砂管12，吸砂管12与吹砂船5的输送吹填管路19相连通，利用吹砂船内置的泥泵提供能量完成输砂。

作为进一步优选的实施例，引水管10是混砂输砂系统的主供水装置，引水管上设置有由液压装置控制的流量控制阀18，用于控制系统的供水量。

作为进一步优选的实施例，过流通道11采用矩形截面设计，过流通道的宽度方向尺寸大于高度方向尺寸；引水管10截面在横向方向扩散，在竖向方向收缩；吸砂管12截面在竖向方向扩散，在横向向方向收缩；这样的设计可保证过流面积变化不大的情况下，尽量加大泥砂与水流的接触面积，提高泥砂的混合与输送效率。

作为优选的实施例，该水力混砂输砂系统上方装有视频监控装置13，用于监视水力混砂输砂效果。

作为进一步优选的实施例，吹砂船5的输送吹填管路19上安装有流量计14和密度计15，用于检测输送泥砂的流量与密度；吹砂船5的驾驶室内安装有自动控制系统16，视频监控装置13、流量计14和密度计15均与自动控制系统16连接，自动控制系统16根据视频监控装置13、流量计14和密度计15提供的数据，分别自动调节控制泥门7和流量控制阀18的开度，以控制泥门的落砂量和供水系统的供水量。

本发明的吹砂船上具有定位的锚泊系统，实现船舶的定位；

本实施例的具体结构及其工作过程：

结合图1～图4，在进行吹填作业时，由两条供砂船1分别从两侧向储砂船2供砂，储砂船2上安装的皮带传输装置将泥砂输送给水力混砂斗3；水力混砂斗通过8根布置在桥架结构上的支柱支撑；砂斗上部的8个补水窗6浸没在水面以下，下部的泥门7由布置在水面以上的平台上的液压缸控制，下部同时设置高压冲水装置8。水力混砂斗3底部布置水力输砂装置4，水力输砂装置4布置在吹砂船5前段的桥架上，水力输砂装置4在水面以下6m；吸砂管12与吹砂船5的输送吹填管路19相连，由吹砂船5内置的2个功率分别为3300kw和1800kw的泥泵17串联提供能量，完成输砂、吸砂与吹砂的吹填过程。吹砂船5在3.5m吃水条件下进行吹砂，吹填介质为机制砂，其中值粒径为2mm，粒径范围为0.05mm～6mm。该环保的水力混合输砂系统吹砂浓度18％，吹砂距离2km，产量高达1460m³/h。水力输砂装置4的上部安装有视频监控装置13，监视泥砂的混合效果。在吹砂船5的输送吹填管路上安装有流量计14和密度计15，随时监控管路内砂浆的流量和浓度。在吹砂船5的驾驶室内安装自动控制系统16，根据视频监控装置13、流量计14和密度计15提供的砂浆混合输送情况，自动调节泥门7的开度控制落砂量、调节流量控制阀18的开度控制供水量，从而实现整个混砂、输砂和吹砂的吹填过程的自动化控制。

该环保的水力混合输砂系统，采用封闭、连续的作业方式，完成供砂、混砂、输砂和吹砂的吹填过程，具有吹填能力大、可连续施工、生产效率高、满足不同水深施工条件的要求、避免环境污染等优点。本发明具有很高的工程应用价值，能取得很好的经济效益。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。