[發明專利]一種深海采礦提升系統

有效

• 申請號: 202010052463.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111173515B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉剛;郭浩;許靜
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: E21C50/02
• 分類號: E21C50/02;F04B49/22;F04D15/02
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 萬小俠

本發明涉及一種深海采礦提升系統，該提升系統的一端與采礦船相連；其特征在于：包括底倉、中間倉、下提升管、上提升管和注水管；所述下提升管連接在底倉和中間倉之間，所述上提升管的一端連接在中間倉上；本發明中在中間倉的周向上設置海水出口，通過容積泵排放的海水在由中間倉周向的海水排放閥控制排放，用來驅動中間倉運動，實現中間倉的運動補償功能；料倉室底部通過壓力測控單元與底倉內壁連接，用來實時監測料倉室礦水混合比例；采用多級的底倉提升泵組，降低單臺離心泵的功率提高冗余度，當單個離心泵出現故障時可以通過相對應的控制閥將泵從系統中剝離，而不影響系統的正常工作。

技術領域

本發明涉及深海采礦技術領域，尤其涉及一種深海采礦提升系統。

背景技術

隨著經濟和科學技術的高速發展，人類對礦產資源的需求量與日俱增。而海洋中蘊含的礦產資源十分豐富，但要獲得這些礦藏，就必須掌握進入深海，和在深海開采礦藏的技術。

我國采用的深海采礦系統中，中間礦倉連接在揚礦管下端，當采礦船拖航時，揚礦管要拖著中間礦倉行走，這必然使揚礦管承受巨大的負荷，當采礦船速度突變時，很容易使揚礦管損壞，進而造成重大的經濟損失，因此有必要提出改進。

海底大部分礦藏分布在海底3000-6000m深的海底，進行深海采礦技術難度比較大，必須解決上距離輸送的問題，以及水下動力源的分配和長距離采礦管的動力學問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種深海采礦提升系統，不僅解決了水下動力源功率大的問題，同時也解決了水下提升管動力學擾動和采礦船擾動等問題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種深海采礦提升系統，該提升系統的一端與采礦船相連；其創新點在于：包括底倉、中間倉、下提升管、上提升管和注水管；所述下提升管連接在底倉和中間倉之間，所述上提升管的一端連接在中間倉上，上提升管的另一端連接在采礦船上；所述注水管的一端連接在中間倉上，注水管的另一端連接在采礦船上；

所述底倉包括底倉體、料倉室和底倉提升泵組；所述底倉體上開有礦漿輸入口和礦漿輸出口；所述料倉室置于底倉體內，且料倉室與底倉體之間設置有壓力測控單元實現對料倉室的重量檢測；所述料倉室與底倉體的礦漿輸入口接通，且料倉室上開有與底倉提升泵組連通的接通口；所述底倉提升泵組設置在底倉體內且位于料倉室的外側；所述底倉提升泵組包括一級提升泵和二級提升泵；所述一級提升泵的輸入口通過接通口與料倉室連接，將料倉室內的礦漿通過一級提升泵提升；所述一級提升泵的輸出口與二級提升泵的輸入口通過管道連接；所述二級提升泵的輸出口通過管道連接在下提升管上；

所述中間倉包括中間倉體和中間倉提升泵組；所述中間倉提升泵組具有若干中間倉提升泵單元，所述中間倉提升泵單元呈環形陣列設置在中間倉體內，且中間倉提升泵單元之間并聯設置；所述中間倉體內設置有控制室和液壓動力室，所述中間倉體的周向上設置有海水出口；所述中間倉提升泵單元包括容積式提升泵、海水進口閥、海水出口閥、礦漿進口閥和礦漿出口閥；所述海水進口閥的進水端通過管道連接在注水管上，海水進口閥的出水端通過管道連接在容積式提升泵的一側邊上；所述海水出口閥的輸出端連接在一海水排放閥上，且海水排放閥與中間倉體上的海水出口連通；所述礦漿進口閥的輸入端與下提升管相連，礦漿進口閥的輸出端連接在容積式提升泵的另一側邊上；所述礦漿出口閥與礦漿進口閥并聯且礦漿出口閥的輸出端連接上提升管上。

進一步的，所述一級提升泵和二級提升泵均具有多個并聯的底倉提升泵單元，且一級提升泵和二級提升泵均具有獨立的單臺泵工作控制閥，控制單臺提升泵接入系統或脫離系統。

本發明的優點在于：