水煤浆搅拌中的几个问题.pdf

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1、冶金／矿山通用机械GMl“IIⅢ、h-m‰r扎Id*、‰thn叭l水煤浆搅拌中的几个问题汉胜工业设备(上海)有限公司(201108)方志安l搞一l从影响水堞莱中的悬浮程度．客嚣彤式、尺寸厦阻力沉降类型午影响固素进行T分析，培出T搅拌放大方法的建设。I美键词l水煤菜搅拌阻力沉降类型能源消费悬浮程度一．水煤浆搅拌的技术背景我国是世界上的能源消贽大国之一。在能源资i原结壮J中煤炭储量约占化石能源储量的90％．对我国而占．煤璇屉可靠和有踩障的能潦。但是，煤炭住运输和利用过程中产生粉尘．烟尘．二氧化硫及氰化物等。高技清洁地利用我国煤炭资源是环保对煤炭能源消费的要求。由煤

2、嵌制水煤浆是高效清洁利用煤炭资源的主要方法之一。水煤浆是由煤#，和水咀腱少量添加荆涅台而成。典型的水煤浆成分是由质最LL70％左冉的煤粉，29％左右的水和1％的瀑加剂组成。水煤浆具有石油+样的流动性和稳定性，可以泵送、雾化和稳定燃烧，也一T以比距离输送和长时间保仔。水煤浆的主要用途：①燃抖．如将水煤浆用于电厂锅炉、I业窑炉和普通锅炉上怍燃烧燃料。@ft工原料，“水煤浆作为原料进行汽化用于生产甲醉、合成氯和=of醚等。永煤浆制浆

3、殳备主要包括球膳机、输浆采和搅拌机等。搅{芈机是水煤浆制浆啦备中兑键陛备之·。煤嵌的表面具有强烈的疏水性．‘i水不能密切结台成为·种浆

4、体，在较高浓度叶只会形成-种湿的泥I捌和沉淀。为了使煤拉均句地分散于承中．并提高水煤浆的流动性，防止煤牲自发地被此聚集结合沉淀，需要往煤浆中加入总量I％左右的分散剂和稳定剂的皤加剂。搅拌机作用是通过搅拌产生浆液流动将煤柑与水添加剂之间充分均匀混台．井维持浆液均匀悬浮状态。二．肜响水煤浆搅拌的几个因素1悬浮程度永煤浆搅拌属十崮液两相中悬浮和分散的混合操作过程。当煤粉投八水溶液中搅拌时候．首先发生固体颗粒表面润湿过程，接着是颗粒团聚体檐流体动力所打散的分散过程。固体颗粒的悬浮状态是受桨叶排液量控制的流动控制过程，桨叶的流量直接影响颗粒悬浮状态。对干固液悬浮程度．一

5、般将其分为两类．即离底悬浮和完垒均匀悬浮。两种恳浮程度所需要的搅拌功率有很大差异．如图1如示。善区图】l_

6、，显示，均匀悬浮所fH耗的搅拌功率大1+离底悬浮功率，而日悬浮所消耗的搅拌功率还随颗粒沉降速度增大而提高。对于水煤浆固液体系而言，它属于完垒均匀悬浮搅拌。20JI。乎黑熙：55J}mⅫ⋯IⅢⅢlvv、乜}-^冶金／矿m通用机械_“l，ⅢIh·^，fhf’：洲州Ihne“¨lu、m2罐体形状尺寸影响水煤浆容器形式对搅拌影响这里只从下面两个方面讨论：容器装料高径比手¨容器底郎结构形式。在工艺确定r容器的容积(设为y)后．必须选择适宜的容器装料高度(设为Ⅳ)和

7、内径(设为z)的比值，简称装液高径比(H／Z)。搅拌功率P．与搅拌契叶直径D的5次方成正比，与搅拌转速^，的3次方成正比，P*^P∥f】】搅拌排液量0与桨叶直径、转速关系Q*ND'(2)对于永煤浆的固液体系．其悬浮程度受桨叶排液量控制。从式(2)可以看出，搅拌排液量与桨叶直径3次方成正比。通常搅拌渠叶直径D与搅拌容器直径z之间有一定比例关系。在装液高度蹴小而液柱直径z放太时．搅拌桨叶直径D相应放大，在转速一定条件F，从式(1)可以看出搅拌功率P增加。如果装液高径比过大，则需要多层桨叶才能将容器内水煤浆搅拌均匀．同样搅拌功率也会增加。因此，侄选择水煤浆容器尺寸叶

8、我们需要合适的装液高径比。容器底部结杠J形式通常有三粪．如图2所示．即锥底．乎底和椭圆(其他如蝶形、球肜)封头。pn囤2容器底部结构形式对于锥底，平底底部结构形式．容器内物料在搅拌过程中在簋内边角堆积．可以使流体流动更加通畅。实验表明：填充边角可以优化罐内流体模型，减少区域性死角或降低功率消耗。在实验室对于直径300mm、高度300mm、质量比415％，颗粒直径325目(44¨m)水煤浆平底槽试验．边角填充5％时，搅拌功率为相同搅拌均匀程度而无填充时功率的90％。3煤粉因素景；响固液体系搅拌的因素还有颗粒密度和粒度，溶液密度和黏度等。从图l中可“看出．搅拌功率

9、随沉56然黑％。。。降速度加大而呈增大趋势。颗粒在溶液中沉降分为自有沉降和阻尼沉降，如图3所示。图3沉降类型与功率消耗．自由沉降区搅拌功率随颗粒浓度提高而增大。阻尼沉降医搅拌功率随颗粒浓度增加而下降，但随颗粒滩度进一步提高搅拌功率叉随着增加。目前设计的65％水煤浆搅拌．其属于阻尼沉降。阻尼沉降有以F特征：I)沉降速度低于某个值。2)一般是细微颗粒。3)舍固量l自i。4)浆料黏应随颗粒浓度而变化。5)但对于一般固液两相沉淀是否属于阻尼沉降需要通过试验确认。三．搅拌桨叶形式选择与放大搅拌中开式桨叶通常分为轴流型桨叶和径向流型桨叶，如图4所示。齑巍(a)#mgfb}

10、n目a女围4搅拌流动模型不同桨叶形式其