关于测定水煤浆黏度的影响因素探讨

第5期煤质技术2012年9月关于测定水煤浆黏度的影响因素探讨张雅欣,胡永昌(中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司,内蒙古包头014010)摘要:针对水煤浆在存储、泵送以及燃烧雾化过程中其表观黏度是重要的影响因素之一,分析探讨了水煤浆的稳定性、温度及pH对其黏度测定的影响关键词:水煤浆;黏度;表观黏度;稳定性中图分类号:TQ534.4文献标识码:B文章编号:1007-7677(2012)05-004203Discussion on the influencing factors of viscosity determination of coal water slurryZHANG Ya-xin, HU Yong-changBaotou Coal Chemical Engineering Branch of China Shenhua Coal to liquid and Chemical Co, Ltd, Baotou 014010, China)Abstract: As an important factor, the influence of apparent viscosity on the storage, pumping and atomizing combustion of coalwater slurry (CwS)was discussed in this paper. Moreover, the influence of CWSs characteristics, such as stability, temperatureand ph value, on the determination of viscosity was analyzedKey words: coal water slurry (CWS); viscosity; apparent viscosity; stability过不断改变水煤浆的稳定性、温度及pH值,以寻0前言求黏度与其之间的规律性。水煤浆(CWS)是把煤粉碎成按一定粒径分布实验采用浆式转子的RS流变仪,电机通过的颗粒后,与水、添加剂按比例混合制成高浓度的变速齿轮包和同步齿型带传动机构驱动测量转子旋煤、水分散体系,可作为代替石油的液体燃料和化转。如果转子没受到液体的粘性阻力,测量弹簧就工原料。保持初始状态;一旦转子因被测物料的黏度而产生水煤浆生产是一连续的生产过程。在水煤浆的制了粘性阻力扭矩,测量弹簧便因受到扭矩而偏转,备中,要求工业上制出水煤浆的质量分数(W)大于直至2种扭力达到平衡,弹簧的扭角与液体的黏度60%,黏度(η)小于1200mPa·s,稳定性(S)或表观黏度成正比。用合适的传感器将已知转速下大于30d。水煤浆生产各环节不仅相互联系,同的扭转角转换成电信号,经单片机处理后就可用数时对制浆过程的工艺参数也有较高的要求。能满足码管显示出黏度或表观黏度值的大小21。黏度计配工业应用的水煤浆不仅要有理想的流动性、可燃备的恒温水浴为 series2000型恒温浴槽(精度±性,还要有良好的稳定性。水煤浆为了能够着火燃0.1℃),是一种高低温循环式高精度恒温器,性能烧,其浓度不能太低,但随着媒浆浓度的提高,其稳定可靠,本身带有制冷系统,通过高精度自动调黏度也增大。煤浆浓度达到某个临界值,黏度将急温器和水循环泵实现对温度的精确控制。升温介质剧增大,所以,对水煤浆的黏度测试变得尤为重要。为水时,温度控制范围:15℃~100℃。试验过程以下通过实验证明,水煤浆黏度与其稳定性、温度中将浴槽的出水管及回水管用2根橡胶管与旋转黏以及pH之间具有一定的关系。度计相连接,黏度计中的物料温度和浴槽设定温度1实验部分达到平衡稳定后,开始测量。为了更全面、更真实地反映黏度和稳定性、温实验采用n-Ds流变曲线图和在100s1剪切、pH值之间的关系,分别在搅拌30min下,每速率下的表观黏度值来表征水煤浆的流变特性。通30s记录一次黏度值;在15℃、20℃、25℃、30℃42第5期煤质技术2012年9月40℃下,测定水煤浆的黏度值。煤浆试样达到恒温需要多长时间,选择水煤浆分别2实验结果与分析进行了恒温2min,5min,10min的试验,以确定合适的恒温时间。图2、图3、图4为浆体静置2.1测定稳定性对黏度的影响恒温2min,5min,10min后及在100s1剪切速不同的水煤浆其稳定性不同,要使其成一均匀率下随着测定时间变化的表观黏度值。的悬浮液,试样所需的搅拌时间也有所不同。在测2500定初期,虽已恒温5min,但系统内部仍然存在不00,。。。均匀性,同时样品状态也不十分稳定,样品的不均15001000匀性及状态的不稳定性对表观黏度的测定值会造成影响。之后系统温度逐渐达到一致,水煤浆经一定1234的搅拌后状态也趋于一致,但水煤浆作为一种非牛测定时间/次顿流体,或呈触变性,或呈假塑性、膨胀性,因而图2静止10min之后测定的黏度值在测试时存在剪切稀化现象,随时间延长,表观黏2500度一般呈下降趋势3。图1为同一种水煤浆在恒温920005min后,开启仪器,进行黏度测定,在相同的剪1000切速率下(100s1)测得的表观黏度的结果。5002.0281234567测定时间/次图3静止5min之后测定的黏度值0.825000.442000LL—101500120016001000时间/s500图1水煤桨稳定性试验L LLL1234图1表明,黏度测定值大多在测定10min后测定时间/次趋于稳定。一般情况下,在系统相对稳定后再取图4静止2min之后测定的黏度值值,以消除系统的不稳定性对测定带来的影响。另由图2~图4可知,随着测定时间延长,表观外,考虑到10min~15min的测定时间,浆体浓黏度呈现下降趋势,究其原因是由于水煤浆在不断度、均匀性相应变化等因素会给测试带来误差。因搅拌下变稀的结果。图中曲线表明,静止恒温5此,选择5min~10min为读数取值时间,每隔min与10min的黏度测定值基本一致,而静止恒1min读一次数,以5次读数的平均值作为黏度测温2min与5min、10min的黏度测定值相差较远。定值。综合考虑结果的稳定性和尽可能缩短测定时间,应2.2测定温度对黏度的影响在测定前静止恒温5min,以求整个系统稳定液体黏度主要是基于分子间的引力所致,温度致上升,引力减小,黏度也就减小4。水煤浆作为分别在15℃、20℃、25℃、30℃、40℃下进种悬浮液体,温度对黏度的影响关系也遵循上述关行水煤浆黏度的测定,如图5所示。系。一般认为,随着温度的升高,煤浆的表观黏度降低25002000实验温度规定在20℃下,与环境温度和试样1000温度可能不一样,因此,在测定之前,将水煤浆在500恒温器中恒温一段时间,使试样达到规定的测试温0度时再进行测试。否则,可能导致测试时的温度偏温度/℃离规定的试验温度,使测试结果不稳定。为考察水图5温度对表观黏度的影响43第5期煤质技术2012年9月由图5可知,在15℃~40℃温度范围内,在数的平均值作为黏度测定值相应的温度下稳定5min,在相同剪切速率下的水(3)浆体pH值的大小会影响到煤粒与添加剂煤浆黏度是随着温度的升高而降低。的相互作用,进而影响煤浆的成浆性和稳定性。因23pH值对黏度的影响此,pH值在8~10比较适合测定水煤浆的黏度浆体pH值的大小会影响到煤粒与添加剂的相且稳定性较好互作用,进而影响煤浆的成浆性和稳定性。水煤浆(4)在20℃左右,测定水煤浆的黏度数值比pH值过高或过低都会严重腐蚀生产设备。工业应较稳定。用中煤浆的pH值一般在6~10,即浆体呈弱酸或参考文献:弱碱性。由于煤中的金属离子在pH值较低时溶解性较大,而在pH值略大于8时,金属离子的溶解[1]李辮,董慧茹,刘囚文·改善粒度级配提高大同水会降到微量,在此状况下制浆降粘效果会较好。黄煤浆的稳定性[冂]·北京化工大学学报,2002,29(1)仁和5等研究了水煤浆与pH值关系:pH值偏低,2]赵因华,王秋粉,陈良勇,等.温度对高浓度水煤浆浆黏度增加;pH值偏高,浆的黏度降低,即pH流变特性的影响[J锅炉技术,2007,38(6)·值在8~10比较适宜。[3]郭照冰,吴国光.水煤浆的流变特性[冂]·连云港化工高等专科学校学报,2001,14(2)3总结[4]王利珍,杨祥生,水煤浆稳定性影响因素的研究进展水煤浆是非牛顿流体,在规定时间静置、系统[J.煤化工,2007,6(133)稳定后,表观黏度随剪切时间不可避免地有所变[5]黄仁和.改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂对神华煤制浆性能的彩响[J].煤化工,2008化。因此就使在单个时间点上的黏度值并不如实地反映浆体的情况。通过实验可得出以下结论作者简介:张雅欣(1985-),女,陕西延安人,助理工程师,(1)在测定前应有5min静止恒温时间,以求现在神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司分析检测中心中央整个系统稳定一致。化验室工作。(2)测定水煤浆黏度时,选择5min~10min为读数取值时间,每隔1min读一次数,以5次读(收稿日期:2012-06-20)个个个个都门个个个个单个1,,个个单个个个个个个个个N个是个N个(上接第37页)(2)对硫酸钡质量法测定SO3精密度进行评r=2√2S估,结论为精密度良好其中:v;为两次重复测值之差,n为样品数,Sr上述研究选定硫酸钡质量法测定固体生物质灰为重复测定的标准差,为重复性限。中的SO3的含量,该方法操作易于实现,便于实根据式(4)、(5)对21个各固体生物质燃料验室间开展采用,为我国制定固体生物质燃料灰成灰样中SO3的测值进行计算,测试数据的S,=分测定方法提供有力的技术依据。0.03,y=0.08。重复性限远小于煤灰标准GBT参考文献:1574中规定的SO3重复性限0.30,因此评价硫酸钡质量法测定SO3精密度良好,测值稳定可靠。[1]GB/T15742007,煤灰成分分析方法[S][2]李英华煤质分析应用技术指南(第2版)[M].北5结语京:中国标准出版社,2009.[3]GB/T21923-2008,固体生物质燃料检验通则[S]以国家标准GBT1574—2007《煤灰成分分析方法》为基础,笔者对固体生物质燃料灰成分中作者简介:邢秀云(1974-),女,山西忻州人,工程师,现在SO3的测定方法进行研究,主要研究成果体现于以国家煤检中心(煤炭科学研究总院煤炭分析实验室)从事检验室管下几个方面。理和标准制修订工作。(1)考察了采用库仑滴定法测定固体生物质燃料中SO3的可行性,结论为不可行。(收稿日期:2012-04-0144