一种连续高效盾构泥浆脱水系统技术方案

本发明专利技术公开了一种连续高效的盾构泥浆脱水系统，它由第一级滚压脱水和第二级热气涡旋脱水组合而成。本发明专利技术采用的絮凝剂效果更好，采用的梯形断面滤条可显著减小过滤阻力，采用的自循环尾气吹净滤布，省去了滤布水洗工序；本发明专利技术第二级热气涡旋脱水，采用特制涡旋板，滤泥直接与低热气流涡旋传热传质，实现快速液固分离，尾气经加压后送去吹净滤布使用。与带式压滤机相比，本发明专利技术节省动能、降低操作成本的同时，可使脱水系统能力增大一倍以上，排出的干泥粉含水率40%以下。本发明专利技术适用于盾构深度泥浆脱水系统中使用。

A Continuous and High Efficiency Shield Mud Dewatering System

The invention discloses a continuous and efficient shield mud dewatering system, which is composed of the first stage rolling dewatering and the second stage hot gas eddy dewatering. The flocculant used in the invention has better effect, the trapezoidal cross-section filter strip can significantly reduce the filtration resistance, the self-circulating tail gas is used to blow the filter cloth, and the washing process of the filter cloth is omitted; the second stage of the hot air vortex dehydration of the invention adopts a special scroll plate, and the filter mud is directly exchanged with the low-heat air vortex to heat and mass transfer, realizing rapid liquid-solid separation, and the tail gas is sent to the blown filter cloth after pressurization for use. \u3002 Compared with the belt filter press, the invention can save kinetic energy and reduce operation cost, at the same time, the capacity of the dewatering system can be increased more than twice, and the moisture content of the discharged dry mud powder is less than 40%. The invention is suitable for use in the deep slurry dewatering system of shield tunneling.

【技术实现步骤摘要】
一种连续高效盾构泥浆脱水系统
本专利技术涉及一种盾构泥浆脱水系统，更具体地说，涉及一种连续高效的盾构泥浆脱水系统。
技术介绍
目前，随着我国城市化进程不断加速，用盾构法进行地下隧道的开挖施工越来越广泛，盾构，实际上是盾构机的简称，它是一种暗挖隧道的机械，它具有安全性、较高的工程质量、工期短、成本低等优势，近年来得到迅速的发展，在当前的隧道施工中占有统治地位；我国盾构开发应用进展很快，目前世界最大盾构直径15.4米，就是我国自主制造的产品。现在，使用最为普遍的是“泥水平衡式盾构机”，它的技术控制主要有：开挖面稳定、泥水浓度控制、泥水处理设备运转、弃土等；开挖面稳定，主要指盾构在掘进过程中，需要进行新旧泥浆交替补充到盾构刀盘面，形成一定厚度的泥膜，便于刀盘切削，新旧泥浆的补充数量，依据事先设定的指标进行调整，以保证盾构顺利进行施工作业；泥水浓度控制，主要是指盾构机在掘进过程中，将开挖仓内的渣土与泥浆混合，由排浆泵输送到洞外的泥水分离站，经分离后进入泥浆调整池，进行泥水性状调整后，由送泥泵将泥浆再送至盾构的开挖仓内重复使用；泥水处理设备运转，主要指盾构排出泥水的水土分离过程，统称为泥水分离；泥水分离的第一次处理设备，用于分离0.074毫米以上大颗粒，一般由振动筛、旋流器、沉淀槽、调整槽、剩余槽等组成；泥水分离的第二次处理设备，用于分离0.074毫米以下的小颗粒，它包括粉砂土、粘土、胶体等成份，它们大多呈电化学结合的状态，由于粒子小、沉降速度慢，一般需要添加絮凝剂，使其形成较大的团粒，再强制脱水，进行液固分离；当前，分离0.074毫米以下小颗粒的泥水分离设备均不理想，现分述如下：1、圆筒型造粒脱水装置，如液压滚筒机，它的脱水效果较差，滤泥含水率65%以上；2、脱水传送带，如筛滤机，脱水效果亦差，滤泥含水率65%以上；3、带式加压脱水机，它是滚轮、履带加压滤布的脱水机，虽可连续作业，但脱水效率也不高，滤泥含水率60%以上；4、离心机，它利用高速旋转的离心力进行脱水，能耗大，滤泥含水率仍大于55%；5、带式压滤机，它利用泥水压力，经滤布使其脱水，它可以大型化，但脱水率仍不理想，滤泥含水率仍有55%左右；综上所述，当前泥水分离的二次处理设备，也即是泥浆脱水设备，均存在能量消耗较大，脱水效果并不理想的状态；目前，大型盾构排出的泥水达到1500立方米/小时，而最大泥水处理设备的能力仅为500立方米/小时，需要3套泥水处理设备才能与之配套；而且，盾构的应用范围也正越来越广泛，如铁路、地铁、公路、水利、观光、市政、燃气等，都离不开它的贡献；从整体来看，盾构泥浆的脱水设备，还不能适应盾构机的配套，还是比较薄弱的环节，因此，如何提高盾构泥浆的脱水效果，如何使脱水机更加大型、高效、节能，是盾构机进一步完善、进一步发展面临的研究和开发的重要课题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种连续高效的盾构泥浆脱水系统，它由第一级滚压脱水和第二级热气涡旋脱水组合而成；本专利技术第一级滚压脱水类似带式压滤机，与带式压滤机不同的是：本专利技术采用碳酸锰加过氧化钠作絮凝剂，效果更好；本专利技术采用梯形断面的滤条，可显著减小过滤阻力；本专利技术采用自循环尾气吹净滤布，省去滤布水洗工序；本专利技术第二级热气涡旋脱水，采用特制涡旋板，滤泥直接与低热气流涡旋传热传质，实现快速液固分离，经旋流器排出干泥粉，尾气经加压后送去吹净滤布使用。与带式压滤机相比，本专利技术可使脱水能力增大一倍，且省去水洗工序，排出的干泥粉含水率40%以下。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：（一）第一级滚压脱水。原理与带式压滤机近似，与带式压滤机比较，本专利技术作出三方面重大创新：一是本专利技术采用碳酸锰加过氧化钠作絮凝剂，絮凝作用显著增强，效果更好；二是本专利技术采用梯形断面的滤条，使编织出来的滤带形成梯形孔，滤带的正面孔小，滤带的背面孔大，使用时正面与滤泥接触，也即是水从小孔流到大孔出来，显著减小了过滤阻力，节省动能；三是本专利技术采用自循环尾气吹净滤布，省去了带式压滤机的水洗工序，也省去了洗水回收系统，既简化了设备，又节省了动能。（二）第二级热气涡旋脱水。由第一级滚压脱水出来的滤泥，再经第二级热气涡旋脱水；本专利技术采用空气能热泵产生60℃的热空气，经离心风机加压，此热空气直接与滤泥混合，进入涡旋湍流器，在特制涡旋板作用下，气固相涡旋快速传热传质，泥粉的水份快速进入气流中，实现液固分离，然后经旋流器送出干泥粉，此干泥粉含水率40%以下，旋流器排出的尾气经离心风机加压后，送去第一级滚压脱水工序，用作吹净滤布使用。本专利技术一种连续高效盾构泥浆脱水系统，包括第一级滚压脱水、第二级热气涡旋脱水。其具体制造过程为：１，第一级滚压脱水。它是在带式压滤机的基础上，本专利技术作出三方面的重大创新：第一方面创新，是本专利技术独创碳酸锰和过氧化钠混用作絮凝剂，泥浆絮凝作用显著增强，用带搅拌的常温、常压容器作混料罐（3），要求一直开动搅拌器条件下工作，一边在罐内加入需处理的泥浆（1），一边向泥浆（1）中加入0.025～0.050%（泥浆重量比，以下同）碳酸锰粉末（作絮凝剂），同时还需加入0.012～0.022%过氧化钠粉末（作助剂），此操作是常温、常压下的搅拌混料连续化作业，经搅拌后由混料罐（3）控制出料流量，泥浆即经过混料罐（3）内的絮凝作用流出。第二方面创新，是本专利技术采用梯形断面的滤条（33），此滤条（33）用不锈钢材质，在梯形断面图4中，长边为M，取M=1.4～3.6毫米，短边为N，取N=0.7～1.8毫米，要求M=2N，梯形高为P，P=0.6～1.5毫米；滤条（33）的长度H与滤带的宽度相同，滤条（33）用不锈钢钢丝（34）紧密编织而成，不锈钢钢丝（33）的线径为Ф0.4～Ф1.6毫米中选取，编织时，不锈钢钢丝（33）相互紧挨着编织，如图2和图3所示，滤带总长度C，应根据整台设备要求，现场测量确定，本专利技术的外滤带（29）和内滤带（11）均用相同规格的滤带，只是总长度有所不同；本专利技术的滤带，其正面孔小，空隙率小，此面与滤泥接触，滤带背面孔大，空隙率大，这样，水从小孔挤压流到大孔出来，从而显著减小过滤阻力30%以上，滤布也不易堵塞，适用于压缩空气吹净，节省压滤脱水动能20%以上。第三方面创新，是本专利技术采用自循环尾气吹净滤布，由离心风机（23）送来自循环尾气，尾气通过喷咀来吹净滤布，根据滤带宽度，每隔15厘米宽度设置一个喷咀，也即是沿滤带宽度H做一排喷咀，形成与滤带总宽度H相等的一组喷咀，滤带正面和反面均需安装有喷咀，每个喷咀出口的口径为Ф2.0～Ф6.0毫米中选取，内滤带喷咀（10）用于吹净内滤带（11）中使用；同样的规格，外滤带喷咀（24）用于吹净外滤带（29）中使用；上述的滤带喷咀两面吹净，这样就省去了传统的带式压滤机的水洗工序，也省去了洗水回收系统，简化了设备，节省了动能。本专利技术的第一级滚压脱水的工艺操作过程是：泥浆经过混料罐（3）内的絮凝作用流出后，经过布料挡板（4）控制泥浆厚度，进入外滤带重力脱水（5），泥浆经重力脱水后，由外滤带（29）送入滚轮（6），外滤带（29）与内滤带（11）形成Y形挤压脱水，泥浆在上述两个滤带中挤压，然后进入滚轮（27）再压缩脱水，然后进入滚轮（28）和滚轮（26）作S形挤压脱水，然后进入内带主动轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续高效盾构泥浆脱水系统，包括第一级滚压脱水、第二级热气涡旋脱水，其特征在于制造过程为：（1）用带搅拌的常温、常压容器作混料罐，要求一直开动搅拌器条件下工作，一边在罐内加入需处理的泥浆，一边向泥浆中加入0.025 ～ 0.050 %（泥浆重量比，以下同）碳酸锰粉末（作絮凝剂），同时还需加入0.012 ～ 0.022 % 过氧化钠粉末（作助剂）；然后，（2）用梯形断面的滤条，在梯形断面图4中，长边为M，取M = 1.4 ～ 3.6毫米，短边为N，取N = 0.7 ～ 1.8毫米，要求M = 2 N，梯形高为P，P = 0.6 ～ 1.5毫米，滤条的长度H与滤带的宽度相同，滤条用不锈钢钢丝紧密编织而成，不锈钢钢丝的线径为Ф0.4 ～ Ф1.6毫米中选取，编织时，不锈钢钢丝相互紧挨着编织，外滤带和内滤带均用相同规格的滤带，滤带正面孔小，空隙率小，此面与滤泥接触，滤带背面孔大，空隙率大，这样，水从小孔挤压流到大孔出来；然后，（3）用自循环尾气吹净滤布，由离心风机送来自循环尾气，根据滤带宽度，每隔15厘米宽度设置一个喷咀，也即是沿滤带宽度做一排喷咀，形成与滤带总宽度相等的一组喷咀，滤带正面和反面均需安装有喷咀，每个喷咀出口的口径为Ф2.0 ～ Ф6.0毫米中选取，内滤带喷咀用于吹净内滤带中使用，同样的规格，外滤带喷咀用于吹净外滤带中使用，上述的滤带喷咀两面吹净；然后，（4）用空气能热泵产生60℃热空气，用离心风机加压，使风压达到5000Pa以上，由第一级滚压脱水出来的滤泥，送入漏斗中，漏斗与离心风机出口管相连接，滤泥掉入离心风机出口管内，热空气与滤泥一起进入涡旋湍流器中，涡旋湍流器的管径Фb=100 ～ 600毫米中选取，管径Фb的数值应满足管内的气流速度20 ～ 30米/秒；涡旋湍流器的外圆环直径Фa=1.0 ～ 6.0米中选取，在涡旋湍流器的管内壁安装有涡旋板，涡旋板数量为一个圆周4个，其尺寸选取如图7所示，图7中，L=10 ～ 15厘米，D=2 ～ 8毫米，U=4 ～ 10厘米，S=3 ～ 5厘米，涡旋板焊接在涡旋湍流器管内，热空气与滤泥在涡旋板作用下，在管内剧烈涡旋湍流，使气固相快速传热传质，水份快速进入气流中，然后一起进入旋流器，干泥粉从星形下料器出来，旋流器排出的气体，进入离心风机，经加压后送去第一级滚压脱水中，作为自循环尾气吹净滤布中使用。...

【技术特征摘要】
1.一种连续高效盾构泥浆脱水系统，包括第一级滚压脱水、第二级热气涡旋脱水，其特征在于制造过程为：（1）用带搅拌的常温、常压容器作混料罐，要求一直开动搅拌器条件下工作，一边在罐内加入需处理的泥浆，一边向泥浆中加入0.025～0.050%（泥浆重量比，以下同）碳酸锰粉末（作絮凝剂），同时还需加入0.012～0.022%过氧化钠粉末（作助剂）；然后，（2）用梯形断面的滤条，在梯形断面图4中，长边为M，取M=1.4～3.6毫米，短边为N，取N=0.7～1.8毫米，要求M=2N，梯形高为P，P=0.6～1.5毫米，滤条的长度H与滤带的宽度相同，滤条用不锈钢钢丝紧密编织而成，不锈钢钢丝的线径为Ф0.4～Ф1.6毫米中选取，编织时，不锈钢钢丝相互紧挨着编织，外滤带和内滤带均用相同规格的滤带，滤带正面孔小，空隙率小，此面与滤泥接触，滤带背面孔大，空隙率大，这样，水从小孔挤压流到大孔出来；然后，（3）用自循环尾气吹净滤布，由离心风机送来自循环尾气，根据滤带宽度，每隔15厘米宽度设置一个喷咀，也即是沿滤带宽度做一排喷咀，形成与滤带总宽度相等的一组喷咀，滤带正...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉武，
申请(专利权)人：深圳市钰杰环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44