一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统

1.本实用新型涉及到水电砂石处理技术领域，具体涉及到一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统。


背景技术：

2.水电站、大坝等水利设施建设施工中需要消耗大量的砂石骨料。砂石骨料的获取多采用就地取材的原则，在施工地点附近开挖山体破碎岩体来制作骨料。刚破碎的砂石表面覆盖着过量的石粉，需要在筛分机器上充分冲洗以使得骨料满足施工要求。砂石冲洗用水量通常是砂石料质量的1.0～1.2倍，这就导致对水资源的巨大需求。同时产生的大量砂石废水也会带来严重的生态环境威胁，工程上还面临废水零排放的巨大技术与成本压力。在保障砂石骨料冲洗达标的基础上，从源头减少砂石系统冲洗用水量是实现水资源节约和降低水电工程废水处理负荷与成本的关键前提。因此有必要开发高效节水的砂石骨料冲洗系统。
3.当前砂石冲洗系统设计简易老旧。以某水电站砂石系统为例，砂石系统现场的筛分机器宽度为3m，长度为7m。现有冲洗系统采用50mm直径水管，长度3m，沿筛分机器长度方向上每间隔1m布置一排水管(共六根)。每根水管上间隔10cm开孔(水管下方并排开两个孔，直径5mm，开孔间隔为10mm)。水管距离筛网表面垂直距离30cm。冲洗系统出水点相对于筛分机器均匀分布，数量高达180个。考虑到现场冲洗系统总水压是一定的，因此每个出水点的水流水力形态为低流速的射流状态。这就导致三个关键问题，一是筛分机器进料垂直方向上的冲洗水流不能完全覆盖整个筛分机器，导致部分砂石经过筛分机器时没有得到充分的直接冲洗，进而导致需要消耗更多的水才能实现设定的砂石冲洗效果；二是设置的出水点数量过多导致水压分散，进而导致单个出水点水流流速较慢，冲洗效能不高，没能充分发挥高压水流的冲洗潜力；三是砂石骨料进入筛分机器后，较小粒径砂石会通过筛网进入下一层，进料端和出料端砂石量和冲洗难度差距明显，因此均匀布置出水点会导致存在进料端砂石多但冲洗用水不足，出料端砂石少冲洗用水过量的矛盾现象。上述三个问题均会导致冲洗用水的利用效率低，导致总用水量增加。
4.也有通过设置喷嘴的方式提升冲洗效果，但是喷嘴的设置没有考虑节水效果，既增加了设备成本，也浪费了较多的水资源。比如中国实用新型专利(公开号：cn209753522u)在2019年公开了一种天然砂砾石喷淋水洗装置，通过喷淋管以及喷淋管下方均布的鸭嘴型喷嘴的设置，增大了清洗面积和清洗效率大大提高，但是这种方式明显会增加用水量，还需要布置大量的喷嘴。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统，包括设置在筛分机器上方的若干喷淋水管，若干所述喷淋水管沿所述筛分机器进料方向上横向布置，若干所述喷淋水管依次以梯度间距间隔布置；所述喷淋水管的下方分别设有出水点，所述出水点处分别安装有喷嘴；设所述出水点的横向间距为d，所述出水点与所述筛分机器表面之间的垂直距离为d，所述喷嘴的偏转角度为θ，所述喷嘴的设计流角为α，则d与d满足如下关系：
[0008][0009]
本冲洗系统结构简单，易于在原有系统实现改建，应用拓展性强；能够同时实现骨料冲洗范围全覆盖、冲洗效能提升以及节约冲洗用水的目的，以最少的喷嘴达到最佳的冲洗效果。
[0010]
本系统相比于传统水电砂石冲洗系统，通过减少出水点数量，调整进料方向前后端出水点布局，优化喷嘴孔径、设计流角、喷嘴偏转角度等方式，提高出水点压力以及优化出水的水力形态，保证良好的砂石骨料冲洗效果的同时降低用水量，实现水电砂石骨料冲洗过程的高效节水。本系统能够实现水资源的高效利用，从源头减少砂石废水生成，助力实现废水零排放。
[0011]
对于所述筛分机器的宽度方向来说，所述喷淋水管上设置的喷嘴喷出的水流范围能够完全覆盖，强化了每个横断面上砂石的直接冲洗效果，不会有遗漏区域，但是这种效果的实现不是通过增设出水点和喷嘴达到的，而且建立在合理布置出水点位置和喷嘴间距实现的，既节约装置成本也节约水资源。
[0012]
由于喷嘴存在喷流角度，其覆盖范围较传统射流出水点的覆盖范围大，因此可以减少出水点数量。当同一根喷淋水管上出水点减少时，在总水压不变的情况下，进而能够提高单个出水点水流流速和压力。
[0013]
采用喷嘴设计优化冲洗水流的水力形态，进而提高冲洗效能，充分发挥冲洗潜力；设置喷嘴偏转角度，增加砂石骨料与冲洗水流的相对速度和冲洗时间，增强冲洗效能。
[0014]
将喷淋水管沿进料方向梯度非均匀布置，距离进料口越近布置越密集，可以减少总的出水点数量，同时增加进料端砂石冲洗用水，解决进料端冲洗用水不足，出料端用水过量的矛盾。
[0015]
进一步的，从所述筛分机器的进料端到出料端，所述喷淋水管的间距渐大设置。即进料端喷淋水管间距较小，越远离进料端喷淋水管间距越大，这样能够兼顾前端和后端用水量不同的矛盾。
[0016]
进一步的，所述喷嘴的自由畅通孔径范围为3～7mm，所述喷嘴向进料方向的偏转角度范围为0～45
°
。
[0017]
进一步的，所述喷嘴至少为扇形喷嘴、实心圆锥喷嘴以及螺旋喷嘴中的一种。
[0018]
进一步的，若干所述喷淋水管均与主输水管连通，所述主输水管上设有水阀。所述水阀用于调节总体出水水压和水量。
[0019]
进一步的，所述筛分机器的一侧还设有高位水池，所述高位水池的高度高于所述喷淋水管设置高度，所述高位水池连接所述主输水管。通过水位高度差产生的水压进行水流输送，更加节能。
[0020]
进一步的，所述高位水池为水电砂石冲洗系统所用蓄水池，能够利用水电砂石冲
洗系统中的既有结构，降低改进成本。
[0021]
进一步的，若干所述喷淋水管均平行设置，所述喷嘴螺接安装在所述喷淋水管的正下方并面向所述筛分机器。
[0022]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本冲洗系统结构简单，易于在原有系统实现改建，应用拓展性强；能够同时实现骨料冲洗范围全覆盖、冲洗效能提升以及节约冲洗用水的目的，以最少的喷嘴达到最佳的冲洗效果；2、本系统相比于传统水电砂石冲洗系统，通过减少出水点数量，调整进料方向前后端出水点布局，优化喷嘴孔径、设计流角、喷嘴偏转角度等方式，提高出水点压力以及优化出水的水力形态，保证良好的砂石骨料冲洗效果的同时降低用水量，实现水电砂石骨料冲洗过程的高效节水；3、由于喷嘴存在喷流角度，其覆盖范围较传统射流出水点的覆盖范围大，因此可以减少出水点数量；当同一根喷淋水管上出水点减少时，在总水压不变的情况下，进而能够提高单个出水点水流流速和压力；4、采用喷嘴设计优化冲洗水流的水力形态，进而提高冲洗效能，充分发挥冲洗潜力；设置喷嘴偏转角度，增加砂石骨料与冲洗水流的相对速度和冲洗时间，增强冲洗效能；5、将喷淋水管沿进料方向梯度非均匀布置，距离进料口越近布置越密集，可以减少总的出水点数量，同时增加进料端砂石冲洗用水，解决进料端冲洗用水不足，出料端用水过量的矛盾。
附图说明
[0023]
图1为本实用新型一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统的整体结构示意图；
[0024]
图2为本实用新型一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统的喷淋水管布置结构示意图；
[0025]
图3为本实用新型喷淋水管上实心圆锥喷嘴喷洒范围示意图；
[0026]
图中：1、筛分机器；2、喷淋水管；3、喷嘴；4、主输水管；5、水阀；6、高位水池
具体实施方式
[0027]
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]
如图1所示，一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统，包括设置在筛分机器1上方的若干喷淋水管2，若干所述喷淋水管2沿所述筛分机器1进料方向上横向布置，若干所述喷淋水管2依次以梯度间距间隔布置；所述喷淋水管2的下方分别设有出水点，所述出水点处分别安装有喷嘴3；设所述出水点的横向间距为d，所述出水点与所述筛分机器1表面之间的垂直距离为d，所述喷嘴3的偏转角度为θ，所述喷嘴3的设计流角为α，则d与d满足如下
关系：
[0030][0031]
本冲洗系统结构简单，易于在原有系统实现改建，应用拓展性强；能够同时实现骨料冲洗范围全覆盖、冲洗效能提升以及节约冲洗用水的目的，以最少的喷嘴达到最佳的冲洗效果。
[0032]
本系统相比于传统水电砂石冲洗系统，通过减少出水点数量，调整进料方向前后端出水点布局，优化喷嘴孔径、设计流角、喷嘴偏转角度等方式，提高出水点压力以及优化出水的水力形态，保证良好的砂石骨料冲洗效果的同时降低用水量，实现水电砂石骨料冲洗过程的高效节水。本系统能够实现水资源的高效利用，从源头减少砂石废水生成，助力实现废水零排放。
[0033]
由于喷嘴存在喷流角度，其覆盖范围较传统射流出水点的覆盖范围大，因此可以减少出水点数量。当同一根喷淋水管上出水点减少时，在总水压不变的情况下，进而能够提高单个出水点水流流速和压力。
[0034]
采用喷嘴设计优化冲洗水流的水力形态，进而提高冲洗效能，充分发挥冲洗潜力；设置喷嘴偏转角度，增加砂石骨料与冲洗水流的相对速度和冲洗时间，增强冲洗效能。
[0035]
进一步的，从所述筛分机器1的进料端到出料端，所述喷淋水管2的间距渐大设置。即进料端喷淋水管间距较小，越远离进料端喷淋水管间距越大，距离进料口越近布置越密集，可以减少总的出水点数量，同时增加进料端砂石冲洗用水，解决进料端冲洗用水不足，出料端用水过量的矛盾。
[0036]
进一步的，所述喷嘴3的自由畅通孔径范围为3～7mm，所述喷嘴3向进料方向的偏转角度范围为0～45
°
。
[0037]
进一步的，所述喷嘴3至少为扇形喷嘴、实心圆锥喷嘴以及螺旋喷嘴中的一种。
[0038]
进一步的，若干所述喷淋水管2均与主输水管4连通，所述主输水管4上设有水阀5。所述水阀5用于调节总体出水水压和水量。
[0039]
进一步的，所述筛分机器1的一侧还设有高位水池6，所述高位水池6的高度高于所述喷淋水管2设置高度，所述高位水池6连接所述主输水管4。通过水位高度差产生的水压进行水流输送，更加节能。
[0040]
进一步的，所述高位水池6为水电砂石冲洗系统所用蓄水池，能够利用水电砂石冲洗系统中的既有结构，降低改进成本。
[0041]
进一步的，若干所述喷淋水管2均平行设置，所述喷嘴3螺接安装在所述喷淋水管的正下方并面向所述筛分机器1。
[0042]
实施例一：
[0043]
结合图2和图3所示，一种高效节水的新型水电砂石骨料冲洗系统，主要包括高位水池6、主输水管4、水阀5、喷淋水管2以及实心圆锥喷嘴。所述喷淋水管2沿筛分机器1长度方向上横向布置，喷淋水管2间距梯度布置；所述筛分机器1总长为700cm、宽度为300cm，喷淋水管2的管径为5cm，进料端喷淋水管间距较小为100cm，远离进料端喷淋水管间距越大，按照150cm、200cm递增。
[0044]
所述实心圆锥喷嘴喷设计流角为70
°
，单一实心圆锥喷嘴在0.3mpa压力下设计流
量为9.3l/min。
[0045]
根据d与d的关系公式计算，可知在高度30cm情况下，单一实心圆锥喷嘴覆盖直径约为42cm的圆形区域，长度为3m的单个喷淋水管只需布置7个出水点。
[0046]
实施例二：
[0047]
本实施例与实施例一的区别在于使用了另一种喷嘴。
[0048]
所述喷嘴3为螺旋喷嘴喷，设计流角为120
°
，螺旋喷嘴在工作时将螺旋中的液体射入到一个螺旋突出外孔口内，由此产生的是不均匀分布的喷雾图形，而不是全锥形喷模式。常规120
°
的螺旋喷嘴有3至4个喷淋的分层界面，每一个界面都形成一个锥形喷淋面，是普通实心锥形喷嘴效果的数倍。
[0049]
根据d与d的关系公式计算，可知在高度30cm情况下，单一实心圆锥喷嘴覆盖直径约为103.9cm的圆形区域，长度为3m的单个喷淋水管只需布置3个出水点。
[0050]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。