[发明专利]绿色高效高可靠性深海采矿多相混输提升系统

说明书

本发明涉及绿色高效高可靠性深海采矿多相混输提升系统，包括设在底部的采矿车，采矿车通过软管连接中继舱，所述中继舱通过扬矿硬管与混合泵组连接，通过混合泵组将大块矿物提升到海面采矿船上分选，通过管道将剩余废弃的浆体排入海底，在所述管道不同位置安装不同功率发电装置。本发明采用分布式多动力泵站级联系统，流态调控性强，可靠性高，即便是半数以上的泵站故障也不至于导致整个系统失效，本发明能把大块矿物提升到海面采矿船上分选，剩余废弃的浆体用管道回排入海底，并在管道中配置管道透平能量回收发电装置，既避免了海水污染，又回收了能量对泵站进行电能补充，实现了绿色高效和良好的经济效应。

技术领域

本发明属于提升系统领域，特别是一种绿色高效高可靠性深海采矿多相混输提升系统。

背景技术

深海资源开采技术的开发与研究已走过了初级阶段，确立了技术上的可行性。自行式油气矿产搜集加管道提升系统被认为是最具商业应用前景的开采方法。管道提升系统中以水力提升系统的应用最为广泛。水力输送管道分为硬管系统和软管系统两种。德国Siegen大学认为软管系统安全性更强，但输送能力强、密封性能好的输送设备的研制仍是制约该系统研发的一大难题。目前硬管系统仍是主要的研发方向。深海资源开采系统主要包括锰结核矿物提升开采系统、油气混输开采系统和深海储能系统，涉及的重要混输装备有矿浆泵、油气混输泵和深海蓄能泵等。目前,欧美发达国家研发的多相增压设备虽然已经达到相当高的水平,但仍无法满足寿命长和故障率低的实际生产需求。

现有矿物流体提升技术采用多级潜水电泵筒装式整体结构,泵与电机联接后装入到泵外筒体(包括导流壳、环形流道、泵筒体)中。泵为节段式多级泵，级间采用水润滑滑动轴承支撑，空间导叶承受泵压力及泵与电机的重量等,泵外筒体承受外加动载荷及静载荷。泵的两端为带有法兰的过渡段与泵联接，过渡段的另一端带有与硬管相同的卡环,以实现电泵与硬管的串接。

电机轴与泵轴采用套筒联轴器刚性联接，泵的轴向力(包括水力轴向力及泵转子的重量)通过套筒联轴器传递到电机并由电机内的轴承承受。电机与泵之间设有吸入法兰段联接电机与泵，泵的未级导叶设有法兰与电泵的吐出法兰段联接，由吐出法兰段承受电机、泵的重量及轴向力等。

现有技术的缺点

系统整体可靠性低，多级泵单台扬程高，系统配置台数少，流态调控难，一两台故障就会导致整个提升系统失效，就像是蒸汽机车为动力的老式火车，一旦火车头故障，整个火车就“趴窝儿”；

系统只能提升25mm以下的矿物结核，而经济价值更大的大块矿物结核则需要在海底分选并丢弃，分选设备放在海底，成本高，可靠性低。整个系统能耗大，对海洋环境污染严重，经济性差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种绿色高效高可靠性深海采矿多相混输提升系统。

为解决上述问题，本发明提供以下的技术方案：

绿色高效高可靠性深海采矿多相混输提升系统，包括设在底部的采矿车，采矿车通过软管连接中继舱，所述中继舱通过扬矿硬管与混合泵组连接，通过混合泵组将大块矿物提升到海面采矿船上分选，通过管道将剩余废弃的浆体排入海底，在所述管道不同位置安装不同功率发电装置。

本发明的进一步技术：

优选的，所述混合泵组为通过管道将深海采矿多相浆体混输用泵串联起来。

优选的，所述发电装置由涡轮、耦合轴、潜水异步发电机、外壳组成，剩余废弃的浆体通过管道排放时，势能不断减小，动能不断增加，剩余废弃的浆体通过发电装置时，带动涡轮旋转，涡轮通过耦合轴带动潜水异步发电机旋转发电，发电装置发出电通过电缆输送至采矿船上控制柜，通过控制柜将发电装置发出电稳定后，供采矿船使用。

本发明具有以下技术效果：

本发明采用分布式多动力泵站级联系统，流态调控性强，可靠性高，即便是半数以上的泵站故障也不至于导致整个系统失效；