一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统及其使用方法技术方案

一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统及其使用方法，系统：水液互驱单元通过恒流恒压泵的驱动将发泡剂混合溶液通过盘管供给新型发泡器；脱硫设备和压缩设备依次对烟气进行处理形成烟气液体，气化设备对烟气液体进行处理形成烟气气体供给新型发泡器；三废基发泡材料混合器将生成的泡沫材料和混合浆料充分混匀生成三废基发泡材料；方法：对烟气进行脱硫和压缩处理，对高盐矿井水进行处理，将粉煤灰、水泥、高盐矿井水混合搅拌形成混合浆料；将烟气和发泡剂混合溶液供给新型发泡器生成泡沫材料；将泡沫材料和混合浆料混匀生成三废基发泡材料；注入自接顶区；向采空区注入烟气。该系统和方法能对三废材料进行科学的处理和再利用，能监控制备过程。

Preparation system and application method of a kind of foaming material based on three wastes of coal electricity integration

【技术实现步骤摘要】
一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统及其使用方法
本专利技术属于绿色矿山
，具体涉及一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统及其使用方法。
技术介绍
随着国家煤电一体化的生产模式的发展，“煤电联营”发展模式日益成熟，有效缓解了因供给侧改革所带来的严峻煤电行业矛盾，提高了能源利用率，带来了较好的经济效益。煤电一体化生产模式分布区域广，涉及企业多，囊括了内蒙古、贵州、新疆、山西等多省，国家能源集团、中煤集团、同煤集团等多煤电集团公司。煤电一体化带来巨大效益的同时，不可避免增加了煤电企业发电成本的控制与监督的负担，煤电一体化集成了煤矿生产过程中矿井废水、矿井高盐水和电厂生产中所产生的粉煤灰、烟道气等废弃物于一体，不仅体量巨大，而且对当地环境带来了极大破坏。对于煤电一体化产生的粉煤灰、烟道气、高盐矿井水(固、气、液三废)的处理及利用问题一直是亟待解决的难题，现有技术对于煤电一体化废弃物的综合利用程度较低，且方法单一可行性较差，不利于大范围的推广及工业应用。三废基发泡材料是对煤电企业“粉煤灰-烟道气-高盐矿井水”固气液三废的再利用、并借助非标专用设备和相关工艺生产出的发泡材料，该材料塑性变形能力强且有一定的承载能力，流动性强且堆积性高，具有快速凝结(凝结时间可调)且不渗水的特点，不仅能用于矿井工作面端头充填堵漏风、矿井采空区抑制煤氧化防灭火作业的过程中，而且在废弃矿井烟道气和固体废弃物封存、建筑保温材料、矿用喷浆材料等方面都有很好的应用。但是现有技术中，并没有适用于制备三废基发泡材料的装置，从而不便于三废基发泡材料的制备，同时，对于三废基发泡材料的使用方法不合理，利用效率低。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统，该系统能利用粉煤灰、烟道气和高盐矿井水材料快速高效地制备三废基发泡材料，并能对三废基发泡材料的生产过程进行智能化监控，便于获得三废基发泡材料的特征数据；该使用方法可以对煤电一体化产生的粉煤灰、烟道气和高盐矿井水三废材料进行合理有效的处理，能有效的实现三废资源的优化再利用，降低了环境污染的同时，还且能起到保障煤矿安全生产的目的；本专利技术提供一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统，包括煤电一体化三废基发泡材料生成装置、发泡剂混合溶液供应装置、泡沫发生及观测装置、烟气供应装置和控制台；所述发泡剂混合溶液供应装置设置在井下的泡沫制备硐室中，其包括水液互驱单元、恒流恒压泵和发泡剂溶液混合单元；所述水液互驱单元包括第一双向活塞缸、第二双向活塞缸和多个转换阀；第一双向活塞缸和第二双向活塞缸的结构相同，其缸筒内部设置有与缸筒滑动密封配合的活塞，活塞将缸筒的内腔分隔为相互独立的两个无杆腔，两个无杆腔分别通过设置在缸筒的两端的工作口A和工作口B与外部连通，第一双向活塞缸和第二双向活塞缸上分别设置有用于检测各自活塞位置的第一位移传感器和第二位移传感器；多个转换阀分别为第一转换阀、第二转换阀、第三转换阀、第四转换阀、第五转换阀、第六转换阀、第七转换阀和第八转换阀，所述转换阀具有通过控制连通或截断配合的工作口C和工作口D，第四转换阀和第一转换阀的工作口C相互连通后作为水液互驱单元的入水口，第四转换阀和第一转换阀的工作口D分别与第一双向活塞缸和第二双向活塞缸的工作口A连接，第五转换阀和第八转换阀的工作口D相互连通后作为水液互驱单元的出口，并通过单向阀和电磁液体流量计A一端连接；第五转换阀和第八转换阀的工作口C分别与第一双向活塞缸和第二双向活塞缸的工作口B连接，第二转换阀和第三转换阀的工作口C均与外部空气连通，第二转换阀和第三转换阀的工作口D分别与第一双向活塞缸和第二双向活塞缸的工作口A连接，第六转换阀和第七转换阀的工作口C分别与第一双向活塞缸和第二双向活塞缸的工作口B连接，第六转换阀和第七转换阀的工作口D相互连通后作为水液互驱单元的入液口；所述恒流恒压泵的进液口通过管路与冷水容器的底部连接，其出液口与水液互驱单元的入水口连接；所述发泡剂溶液混合单元包括补液泵、发泡剂混合溶液储存桶和安全阀，所述补液泵的进液口通过管路与发泡剂混合溶液储存桶的底部连接，其出液口通过安全阀与水液互驱单元的入液口连接；所述泡沫发生及观测装置设置在井下的泡沫制备硐室中，其包括循环水浴、新型发泡器和高速摄像机；所述盘管设置在循环水浴内部的一侧，盘管的一端与电磁液体流量计A的另一端连接；所述新型发泡器设置在循环水浴内部，新型发泡器的顶部设有气液混合室及连通气液混合室与外部的喷出孔，并于气液混合室的一侧设置有透明的竖向观测平面；新型发泡器在气液混合室以下的部分设置有位于其轴心处的液路通道和环绕液路通道分布的多个气路通道，液路通道上端与气液混合室连通，其下端与盘管的另一端连接；气路通道里端与液路通道连通，其外端与固定连接在新型发泡器外侧的气动接头的出气端连接；喷出孔与保温管路的进料端连接；所述高速摄像机支设在新型发泡器的外侧，且镜头对准竖向观测平面；所述烟气供应装置包括设置在地面上的烟气脱硫压缩车间中的烟气脱硫设备和烟气压缩液化设备及设置在井下的烟道气气化硐室中的烟气气化设备；烟气脱硫设备的进气端与电厂中的电厂烟气管道连接，其出气端与烟气压缩液化设备的进气端连接，烟气压缩液化设备的出液端与烟气液路管道的进液端连接，烟气液路管道的出液端依次通过副井房、副井、井底车场、运输石门、运输大巷、采区下部车场、轨道上山和运输顺槽并穿入烟道气气化硐室中与烟气气化设备的进气端连接，烟气气化设备的出气端与烟气气路管路的进气端连接，烟气气路管路上依次串接有电磁减压阀、逆止阀和涡旋式气体流量计，烟气气路管路的出气端连接有输气支路A和输气支路B，输气支路A穿入三废机发泡材料制备硐室中并通过与其连接的各个输气支路C分别与新型发泡器上的各个气动接头的进气端连接；输气支路B通过地埋的方式延伸到采空区，并通过控制阀进行封闭；所述煤电一体化三废基发泡材料生成装置包括设置在井下的三废机发泡材料制备硐室中的螺杆泵和三废基发泡材料混合器、设置在地面上的粉煤灰基混合浆体制备车间中的混合浆体搅拌器和设置在井下的抽浆泵和蓄浆池；所述混合浆体搅拌器的出料端与粉煤灰基混合浆体管路的进料端连接，粉煤灰基混合浆体管路的出料端依次穿过副井房、副井、井底车场、运输石门、运输大巷、采区下部车场、轨道上山和运输顺槽伸入蓄浆池中；抽浆泵的进液端通过管路与蓄浆池的底部连接，其出液端通过一个输出管路与三废机发泡材料制备硐室中的螺杆泵的进料口连接，还通过另一个输出管路经快速开关电磁阀A与称重器A连接，称重器A设置在井下的工作面中；所述螺杆泵的出料口通过电磁液体流量计B与三废基发泡材料混合器的一个进料口连接；三废基发泡材料混合器的另一个进料口与穿入三废机发泡材料制备硐室的保温管路的出料端连接，三废基发泡材料混合器的一个输出支路通过快速开关电磁阀B与称重器B连接，另一个输出支路依次通过电磁阀B和振动式粘度计与三废基发泡材料输送管道的进料端连接，三废基发泡材料输送管道的出料端延伸到采空区；所述控制台分别与恒流恒压泵、电磁液体流量计A、第一转换阀、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统，包括煤电一体化三废基发泡材料生成装置，其特征在于，还包括发泡剂混合溶液供应装置、泡沫发生及观测装置、烟气供应装置和控制台；/n所述发泡剂混合溶液供应装置设置在井下的泡沫制备硐室(44)中，其包括水液互驱单元、恒流恒压泵(2)和发泡剂溶液混合单元；所述水液互驱单元包括第一双向活塞缸(6)、第二双向活塞缸(7)和多个转换阀；第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的结构相同，其缸筒内部设置有与缸筒滑动密封配合的活塞，活塞将缸筒的内腔分隔为相互独立的两个无杆腔，两个无杆腔分别通过设置在缸筒的两端的工作口A和工作口B与外部连通，第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)上分别设置有用于检测各自活塞位置的第一位移传感器(3)和第二位移传感器(5)；多个转换阀分别为第一转换阀(V1)、第二转换阀(V2)、第三转换阀(V3)、第四转换阀(V4)、第五转换阀(V5)、第六转换阀(V6)、第七转换阀(V7)和第八转换阀(V8)，所述转换阀具有通过控制连通或截断配合的工作口C和工作口D，第四转换阀(V4)和第一转换阀(V1)的工作口C相互连通后作为水液互驱单元的入水口，第四转换阀(V4)和第一转换阀(V1)的工作口D分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口A连接，第五转换阀(V5)和第八转换阀(V8)的工作口D相互连通后作为水液互驱单元的出口，并通过单向阀(13)和电磁液体流量计A(14)一端连接；第五转换阀(V5)和第八转换阀(V8)的工作口C分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口B连接，第二转换阀(V2)和第三转换阀(V3)的工作口C均与外部空气连通，第二转换阀(V2)和第三转换阀(V3)的工作口D分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口A连接，第六转换阀(V6)和第七转换阀(V7)的工作口C分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口B连接，第六转换阀(V6)和第七转换阀(V7)的工作口D相互连通后作为水液互驱单元的入液口；所述恒流恒压泵(2)的进液口通过管路与冷水容器(1)的底部连接，其出液口与水液互驱单元的入水口连接；所述发泡剂溶液混合单元包括补液泵(9)、发泡剂混合溶液储存桶(10)和安全阀(8)，所述补液泵(9)的进液口通过管路与发泡剂混合溶液储存桶(10)的底部连接，其出液口通过安全阀(8)与水液互驱单元的入液口连接；/n所述泡沫发生及观测装置设置在井下的泡沫制备硐室(44)中，其包括循环水浴(15)、新型发泡器(20)和高速摄像机(21)；所述盘管(16)设置在循环水浴(15)内部的一侧，盘管(16)的一端与电磁液体流量计A(14)的另一端连接；所述新型发泡器(20)设置在循环水浴(15)内部，新型发泡器(20)的顶部设有气液混合室(40)及连通气液混合室(40)与外部的喷出孔(42)，并于气液混合室(40)的一侧设置有透明的竖向观测平面(4)；新型发泡器(20)在气液混合室(40)以下的部分设置有位于其轴心处的液路通道(23)和环绕液路通道(23)分布的多个气路通道(24)，液路通道(23)上端与气液混合室(40)连通，其下端与盘管(16)的另一端连接；气路通道(24)里端与液路通道(23)连通，其外端与固定连接在新型发泡器(20)外侧的气动接头(38)的出气端连接；喷出孔(42)与保温管路(52)的进料端连接；所述高速摄像机(21)支设在新型发泡器(20)的外侧，且镜头对准竖向观测平面(4)；/n所述烟气供应装置包括设置在地面上的烟气脱硫压缩车间(45)中的烟气脱硫设备(46)和烟气压缩液化设备(47)及设置在井下的烟道气气化硐室(48)中的烟气气化设备(53)；烟气脱硫设备(46)的进气端与电厂(69)中的电厂烟气管道(77)连接，其出气端与烟气压缩液化设备(47)的进气端连接，烟气压缩液化设备(47)的出液端与烟气液路管道(75)的进液端连接，烟气液路管道(75)的出液端依次通过副井房(78)、副井(79)、井底车场(85)、运输石门(86)、运输大巷(87)、采区下部车场(88)、轨道上山(89)和运输顺槽(90)并穿入烟道气气化硐室(48)中与烟气气化设备(53)的进气端连接，烟气气化设备(53)的出气端与烟气气路管路(91)的进气端连接，烟气气路管路(91)上依次串接有电磁减压阀(50)、逆止阀(13)和涡旋式气体流量计(51)，烟气气路管路(91)的出气端连接有输气支路A(76)和输气支路B(92)，输气支路A(76)穿入三废机发泡材料制备硐室(80)中并通过与其连接的各个输气支路C(93)分别与新型发泡器(20)上的各个气动接头(38)的进气端连接；输气支路B(92)通过地埋的方式延伸到采空区(94)，并...

【技术特征摘要】
1.一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统，包括煤电一体化三废基发泡材料生成装置，其特征在于，还包括发泡剂混合溶液供应装置、泡沫发生及观测装置、烟气供应装置和控制台；
所述发泡剂混合溶液供应装置设置在井下的泡沫制备硐室(44)中，其包括水液互驱单元、恒流恒压泵(2)和发泡剂溶液混合单元；所述水液互驱单元包括第一双向活塞缸(6)、第二双向活塞缸(7)和多个转换阀；第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的结构相同，其缸筒内部设置有与缸筒滑动密封配合的活塞，活塞将缸筒的内腔分隔为相互独立的两个无杆腔，两个无杆腔分别通过设置在缸筒的两端的工作口A和工作口B与外部连通，第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)上分别设置有用于检测各自活塞位置的第一位移传感器(3)和第二位移传感器(5)；多个转换阀分别为第一转换阀(V1)、第二转换阀(V2)、第三转换阀(V3)、第四转换阀(V4)、第五转换阀(V5)、第六转换阀(V6)、第七转换阀(V7)和第八转换阀(V8)，所述转换阀具有通过控制连通或截断配合的工作口C和工作口D，第四转换阀(V4)和第一转换阀(V1)的工作口C相互连通后作为水液互驱单元的入水口，第四转换阀(V4)和第一转换阀(V1)的工作口D分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口A连接，第五转换阀(V5)和第八转换阀(V8)的工作口D相互连通后作为水液互驱单元的出口，并通过单向阀(13)和电磁液体流量计A(14)一端连接；第五转换阀(V5)和第八转换阀(V8)的工作口C分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口B连接，第二转换阀(V2)和第三转换阀(V3)的工作口C均与外部空气连通，第二转换阀(V2)和第三转换阀(V3)的工作口D分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口A连接，第六转换阀(V6)和第七转换阀(V7)的工作口C分别与第一双向活塞缸(6)和第二双向活塞缸(7)的工作口B连接，第六转换阀(V6)和第七转换阀(V7)的工作口D相互连通后作为水液互驱单元的入液口；所述恒流恒压泵(2)的进液口通过管路与冷水容器(1)的底部连接，其出液口与水液互驱单元的入水口连接；所述发泡剂溶液混合单元包括补液泵(9)、发泡剂混合溶液储存桶(10)和安全阀(8)，所述补液泵(9)的进液口通过管路与发泡剂混合溶液储存桶(10)的底部连接，其出液口通过安全阀(8)与水液互驱单元的入液口连接；
所述泡沫发生及观测装置设置在井下的泡沫制备硐室(44)中，其包括循环水浴(15)、新型发泡器(20)和高速摄像机(21)；所述盘管(16)设置在循环水浴(15)内部的一侧，盘管(16)的一端与电磁液体流量计A(14)的另一端连接；所述新型发泡器(20)设置在循环水浴(15)内部，新型发泡器(20)的顶部设有气液混合室(40)及连通气液混合室(40)与外部的喷出孔(42)，并于气液混合室(40)的一侧设置有透明的竖向观测平面(4)；新型发泡器(20)在气液混合室(40)以下的部分设置有位于其轴心处的液路通道(23)和环绕液路通道(23)分布的多个气路通道(24)，液路通道(23)上端与气液混合室(40)连通，其下端与盘管(16)的另一端连接；气路通道(24)里端与液路通道(23)连通，其外端与固定连接在新型发泡器(20)外侧的气动接头(38)的出气端连接；喷出孔(42)与保温管路(52)的进料端连接；所述高速摄像机(21)支设在新型发泡器(20)的外侧，且镜头对准竖向观测平面(4)；
所述烟气供应装置包括设置在地面上的烟气脱硫压缩车间(45)中的烟气脱硫设备(46)和烟气压缩液化设备(47)及设置在井下的烟道气气化硐室(48)中的烟气气化设备(53)；烟气脱硫设备(46)的进气端与电厂(69)中的电厂烟气管道(77)连接，其出气端与烟气压缩液化设备(47)的进气端连接，烟气压缩液化设备(47)的出液端与烟气液路管道(75)的进液端连接，烟气液路管道(75)的出液端依次通过副井房(78)、副井(79)、井底车场(85)、运输石门(86)、运输大巷(87)、采区下部车场(88)、轨道上山(89)和运输顺槽(90)并穿入烟道气气化硐室(48)中与烟气气化设备(53)的进气端连接，烟气气化设备(53)的出气端与烟气气路管路(91)的进气端连接，烟气气路管路(91)上依次串接有电磁减压阀(50)、逆止阀(13)和涡旋式气体流量计(51)，烟气气路管路(91)的出气端连接有输气支路A(76)和输气支路B(92)，输气支路A(76)穿入三废机发泡材料制备硐室(80)中并通过与其连接的各个输气支路C(93)分别与新型发泡器(20)上的各个气动接头(38)的进气端连接；输气支路B(92)通过地埋的方式延伸到采空区(94)，并通过控制阀进行封闭；
所述煤电一体化三废基发泡材料生成装置包括设置在井下的三废机发泡材料制备硐室(80)中的螺杆泵(70)和三废基发泡材料混合器(61)、设置在地面上的粉煤灰基混合浆体制备车间(81)中的混合浆体搅拌器(55)和设置在井下的抽浆泵(82)和蓄浆池(83)；所述混合浆体搅拌器(55)的出料端与粉煤灰基混合浆体管路(84)的进料端连接，粉煤灰基混合浆体管路(84)的出料端依次穿过副井房(78)、副井(79)、井底车场(85)、运输石门(86)、运输大巷(87)、采区下部车场(88)、轨道上山(89)和运输顺槽(90)伸入蓄浆池(83)中；抽浆泵(82)的进液端通过管路与蓄浆池(83)的底部连接，其出液端通过一个输出管路与三废机发泡材料制备硐室(80)中的螺杆泵(70)的进料口连接，还通过另一个输出管路经快速开关电磁阀A(62)与称重器A(65)连接，称重器A(65)设置在井下的工作面(95)中；所述螺杆泵(70)的出料口通过电磁液体流量计B(71)与三废基发泡材料混合器(61)的一个进料口连接；三废基发泡材料混合器(61)的另一个进料口与穿入三废机发泡材料制备硐室(80)的保温管路(52)的出料端连接，三废基发泡材料混合器(61)的一个输出支路通过快速开关电磁阀B(72)与称重器B(63)连接，另一个输出支路依次通过电磁阀B(43)和振动式粘度计(64)与三废基发泡材料输送管道(95)的进料端连接，三废基发泡材料输送管道(95)的出料端延伸到采空区(94)；
所述控制台分别与恒流恒压泵(2)、电磁液体流量计A(14)、第一转换阀(V1)、第二转换阀(V2)、第三转换阀(V3)、第四转换阀(V4)、第五转换阀(V5)、第六转换阀(V6)、第七转换阀(V7)和第八转换阀(V8)、第一位移传感器(3)、第二位移传感器(5)、高速摄像机(21)、真空泵(48)、气相色谱仪(44)、电磁阀A(69)、电磁减压阀(50)、快速开关电磁阀A(62)、快速开关电磁阀B(72)和振动式粘度计(64)连接。


2.根据权利要求1所述的一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统，其特征在于，所述恒流恒压泵(2)为柱塞式双缸泵，其输出参数为0～500ml/min恒流液体或0～150MPa恒压液体；所述高速摄像机(21)的型号为PhantomMiroLC系列。


3.根据权利要求1或2所述的一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统，其特征在于，所述盘管(16)通过盘管支撑架(17)纵向支设在循环水浴(15)的内部。


4.根据权利要求3所述的一种煤电一体化三废基发泡材料的制备系统，其特征在于，所述循环水浴(15)包括温度传感器(18)、加热棒(19)、温控器(22)和循环泵，所述温度传感器(18)和加热棒(19)设置在循环水浴(15)的内部，所述温度传感器(18)与设置在循环水浴(15)外部的温控器(22)连接，用于反馈循环水浴(15)的内部温度，所述温控器(22)与加热棒(19)连接，用于根据反馈的内部温度控制加热棒(19)的加热功率；所述循环泵的进液口通过管路与循环水浴(15)的底部贯通连接，其出液口通...

【专利技术属性】
技术研发人员：万志军，熊路长，王骏辉，武兆鹏，张源，康延雷，路宁，杨壮壮，张朝阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32