水煤浆的储存与搅拌

2006年第7期煤炭工程「设计技术水煤浆的储存与搅拌康树丽,刘薇华中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司,北京100011)摘要∶储浆罐及其搅拌装置是水煤浆产品储存及输送的重要设备。文章就目前我国水煤浆厂设计中大型储浆罐的类型和结构以及搅拌装置的安装方位、叶轮形式及运行参数的合理选择进行了介绍。关键词:水煤浆;储浆罐;搅拌装置中图分类号:TD)403文献标识码:B文章编号:1671-095%2006)701702障水煤浆产品的质量稳定和水煤浆厂的正常生产至关重要引言合理的设计既保证了浆质的均匀、稳定,又避免了在正常水煤浆燃料的制备一般包括如原料煤准备、添加舣分稳定期內软硬沉淀的产生,给正常的生产和运输提供了保散剂和稳定剂〕配备、磨矿、初级产品的加工处理、储存障,笔者就大型储浆罐及其搅拌装置的设计进行阐述。等工艺。水煤浆制备及输送过程各工序中使用最多的就是大小不同,型式各异的搅拌桶或储浆罐,它们在不同的工储浆罐的类型和结构形式艺环节中具有不同的功能,一般都配有搅拌裝置。搅拌是储浆罐有钢筋混凝土结构与金属结构两种类型,一般水煤浆制备过程中不可缺少的工艺环节,它用于使浆体分均为圆桶形立式储罐。考虑建罐所在地区环境和资金投入散、混匀调和、悬泙防止沉淀分层)剪切,以使添加剂情况,在严寒及气体腐蚀较严重的地区,使用钢筋混凝土与煤颗粒充分接触,并加速水煤浆的熟化,所以应针对不结构储罐则可利用砖砌外护空气夹层进行保温,避免了定同的工艺环节设置具有适宜搅拌参数的搅拌装置和搅拌期的防腐维护;而金属结构由于整体轻便,施工安装容易,罐体占地面积较小,节约资金,目前被广泛应用。大型储浆罐在水煤浆厂各种类型的罐体及搅拌裝置中,储浆罐作常用的有架空式和落地式,架空式可利用自流方式卸浆为产品储存及输送的重要环节,其良好的结构和性能对保罐底可便于运输车辆通行,但造价较高;落地式的整体稳没有充分发挥材料的性能,也从另一方面说明了还有进— ANSYS在工程实践中的广泛应用,使得它在矿山机械绿色步优化的可能。而在文献[5]由 MATLAB的优化结果中,设计中的推广成为可能最大应力值为12.3NVPa,已超过许用弯曲应力120MPa,参考文献所以有不安全因素。基于 ANSYS的结构优化设计在解决结构优化问题时是有效的、实用的,是结构优化设计实现方[1陈土玮,李柱国机械工业中的绿色技术[J1机械科学与法的一个重要组成部分,尤其是在大型复杂结构的优化问技术,2003ZK):73-76[2]刘晓波,沈予洪.在 ANSYS中实现圆柱螺旋弹簧的參数化题上具有其他算法无法替代的优势。建模[J]煤矿机械,200(4):62~643结语[3]郭宏,林华,等,用 ANSYS软件对提升机滚筒进行优化设计[J]煤矿机械,200312):12-13.利用 ANSYS有限元数值模拟技术可以减少设计成本,[4]陈立周.机槭优化设计方法[M]北京:冶金工业出版社缩短设计和分析的循环周期,增加产品和工程的可靠性采用 ANSYS的优化设计可降低材料成本和消耗,在工程施[5]王舂香,冯慧忠. MATLAB软件在机械优化设计中的应用工和产品制造前预先发现存在的问题; ANSYS还可以进行[J]机械设计20047):52-54模拟实验和分析,进行机械事故分析,查找事故原因等。责任编辑郑燕凌)收稿日期:2006作者简介:康树丽1963-),女,陕西榆林人,高级工程师,1984年毕业于西安矿业学院机械制造专业,长期从事殳计技煤炭工程2006年第7期定性好,但卸浆必须配备泵房及装浆站。储浆罐容积大小达到微观混和。储浆罐的搅拌目的是使流体大范围循环混是根据制浆厂生产规模及用户要求确定的,我国目前建造和,不发生分层现象,并防止固液分离产生硬沉淀,所以的带中心搅拌装置的最大储浆罐容积为500m3。我们在设该环节通常选择轴向流叶轮,混和的主要控制因素是容积计金属结构的储浆罐时,通常是参照石油化工系统通用的循环速率,就是希望单位功耗有更大的叶轮排液量,因此圆柱形金属油罐设计规范进行设计,但由于储浆罐一般都要选择与浆液接触面较大的叶片,有时要选择多层叶片。配备搅拌装置,在罐体设计时要充分考虑其整体的稳定性侧式搅拌装置一般成组对称安装在罐体底部,从罐体并要防止罐壁板的局部屈曲。储浆罐设计上还要考虑其安的侧壁旁入,适合于直径较大、罐体较深的情况下,叶轮装检修、液位控制、改善浆液流动状态防止产生沉淀的挡直径小转速高,利于底部物料的防沉和排岀,目前侧式搅板、保温、防腐、防雷接地等诸多因素拌也被经常应用,效果良好。在水煤浆储罐特别是大型储罐设计中,为了保证搅拌效果,提高能源利用率,有时采2搅拌装置用立式中心安装方式,并在罐内周边设置挡板,目的是最水煤浆是一种固、液两相混合物,不容易保持均匀状大可能地使浆液作上下翻腾旳运动,这种方式使搅拌能量态,容易发生固液分离,虽然在水煤浆生产中,已添加适均匀分布,获取较大的容积循环率,从使用效果来看,对量的稳定剂,来提高成品浆的稳定性,使其在储、运过程于大型储浆罐最好两种搅拌形式相结合,能起到有效的防中不易发生“硬沉淀”(即难以恢复原态的情况),但为保沉混匀效果。障水煤浆生产的长期稳定运行,提高储浆设施对各种水煤叶片型式为特殊的推进式叶片,类似于船舶型推进式浆产品的适应性以及水煤浆产品供应的可靠性,制浆厂大这种叶片排液量大,能有效推动浆液做上下翻腾循环,混容积的成品浆储存罐一般都配置合适的搅拌裝置,目前大和效果好。在搅拌装置设计中通常取雷诺准数N>1000型储罐中通常采用中心搅拌和侧式搅拌两种杋械搅拌方式。这时浆液呈湍流态,当叶轮直径与桶体直径之比>θ.1时流体只有在运动过程中才能完成混和与分散。通过转叶的上下循环流会遍及整个桶內,不会出现停滞区,这种形式转动将杋械能传给浆液使之流动,合理的搅拌装置应该是搅拌装置已在许多大型水煤浆厂得到广泛应用,且取得了在比较经济的情况下获得好旳搅拌效果。不冋目旳的搅拌很好的搅拌效果,如大同水煤浆制备厂髙驾式混凝土对容积循环和剪切作用提岀不同的要求,而不同的浆叶消3000m3储浆罐、北京水煤浆厂和胜利油田水煤浆厂5000耗的能量将产生不同比例的容积循环和剪切作用,以适应落地钢制储浆罐、大庆盛泰洁净煤燃料有限公司水煤浆厂不同目旳的搅拌,通常我们把搅拌浆叶分为轴向流叶轮和3000m落地钢制储浆罐、广东茂名5000m3落地钢制储浆径向流叶轮两类。罐。由于储浆罐搅拌的目的保持浆质均匀稳定不发生分层图1为流体流型示意图。图a)为轴向流体流型示意,现象,所以搅拌转速不要求太高,一般是根据循环次数要它是以容积循环为主的叶轮。它的混和过程是以叶轮旋转求来计算搅拌速度,对于大型储浆罐来说,对混和时间没产生射流推动液体,造成容积内流体大范围循环流动形成有严格要求,所以可选择较小的Nc即可达到目的,由于搅主体对流,当主体流通过叶轮区时,强力的剪切产生大量拌转速小,功耗低,有利于节省设备投资及运行费用。小旋涡,形成高度湍动,使物料达到相当充分的宏观混和,在选择搅拌装置时,主要是根据搅拌的目的、搅拌容进而通过分子扩散达到微观混和量、液体的粘度及搅拌的时间来选择搅拌型式、叶轮类型,搅拌效果的好坏很大程度上取决于搅拌机的安装方位,以及由此而引起的液体流向的不同。对于较大容积的储罐,立式中心搅拌带挡板可使搅拌能量均分布,利于罐内浆液的混和,如果罐体直径较大,致使搅拌叶片直径太大,强度也要增大,将给加工、安装会带来不便,这时可采取多台搅拌方式。3结语图1流体流型示意图总之,在大型储浆罐及搅拌装置的设计中,应充分考虑所储存水煤浆产品的各项质量指标,以及所处地理环境、图b)为径向流体流型示意,径向流叶轮是有较大剪裝车、运输等环节要求,合理选择结构形式和工艺參数切作用的叶轮,强烈的剪切作用产生的旋涡使流体微元不更好的促进水煤浆制备产业和应用技术的发展断更新和细化,有利于流体在小范围内缩短分子扩散行程责任编辑李振涛)