水煤浆的储存

2004年12月水力釆煤与管道运輸水煤槊的储存吕杰(神华集团海勃湾驴业有限任公司,内蒙乌海市016000[摘要]叙述了水煤浆的储存在浆体制备、运输和燃烧应用中的重要地位和作用。介绍分析了水煤浆稳定性概念及其影响因素。水煤浆储存期问必保指标是浆体的稳定性。为满足储存要求,儲储罐必须有良妤的封闭性,要配装搅拌设备和防冻设施。[关键词]水煤浆储存稳定性搅拌器[中图分类号]TD9287[文献标识码]A[文章编号]1006-0898(2004)04-0007-031前言分散药剂加入,这种煤水混合物根本不能成浆,没有流动性。为了使水煤浆流动性较好而水煤浆是20世纪70年代开发出的一种又有较高浓度,在制浆时加入一定比例的分煤基流体燃料。它可以方便地进行运输、储存散剂。在水煤浆中煤炭顆粒的真密度不但高和泵送,并可直接燃烧,是一种理想的代油燃于水,而且也比浆体的密度大,在重力作用下料。我国对水煤浆技术高度重视,投入了大量具有自然沉淀趋势。人力、物力和财力,使研究工作走在了世界前2.1固体颗粒的不沉粒径列。有多项成果居国际领先水平。目前,我国前已述及,密度较大的煤粒在浆中具有水煤浆技术已经成熟,并进入较大规模工业自然沉降趋势。由于水和浆体具有一定粘性,应用阶段。极小的颗粒有可能在其中悬浮不沉,因为固水煤浆是煤与水的混合浆体,和其他液粒的沉降特性取决于固体和水的密度、浆体态介质一样,需要在容器中储存储存是水煤密度和粘度,固体物质表面性质和固粒的几浆系统工程的一个重要环节,水煤浆的制备、何形状等多种因素。对于细粒煤浆来说浓度运输和燃用都离不开它在实际工业生产中,较低时是牛顿流体,固体颗粒在其中按斯托水煤浆产品需要的储存时间长短不一,短的克斯定律自由沉降。高浓度水煤浆可能具有只有几个小时,有的则长达数月。水煤浆中煤屈服应力的非牛顿流体,则固粒下沉受屈服的颗粒很细,一般不超过03mm,其中小于应力的影响,沉降速度将减少。当屈服应力使0.074mm的约占80%。尽管如此,若长时间某种粒径的固粒沉速接近于零时,这一粒径储存,总会有沉淀层产生。因此,对水煤浆储称在该流体中的不沉粒径,即这种粒径的固存的要求,是保持它的稳定性,不允许有硬沉体颗粒能在流体中保持悬浮状态。淀出现。为了保持浆体稳定,浆体储存设施和较粗颗粒在有屈服应力的非牛顿流体中储存工艺必须满足一定的要求自然沉降时,有下列受力平衡关系式:2水煤浆的稳定性ed(p,-pm)g=C4+krotz水煤浆中煤和水的比例为2:1,其重量(1)浓度接近70%,属于高浓度浆体。因为其中中国煤化工煤炭颗粒较细,如果没有令其分散开的化学CNMHG丌(P,-Pm)g(2)2004年12月水煤浆的储存第4期上两式中,d和d为固粒粒径,其中d0关键设备。目前,工业应用的水煤浆储罐已实为不沉粒径;、φ灬分别为固体和浆体密度;ω现了大型化,国外储罐容积已达20000m3为固粒沉速;K为经验系数,由试验得到。国内10000m3的储罐也已建成应用。储罐所由式(2)可得到确定的水煤浆的沉粒径。具有的封闭、搅拌和防冻保温功能,保障了在2.2水煤浆的稳定性各种条件下水煤浆储存的安全性。根据前面分析,如果水煤浆的煤炭颗粒3.1封闭粒径都小于不沉粒径,则水煤浆在静止储存水煤浆储存期,要防止水份蒸发。水煤浆时不会产生沉淀。毫无疑问,这样的水煤浆是的煤水含量是根据煤的成浆性确定的,比如稳定浆体。然而,当有部分固体颗粒粒径超过神木煤的内水含量高,用它制成水煤浆的浓do时,即使在有屈服应力的浆体中,也会有度受到限制。如果减少水的比例,人为提高浆较粗颗粒发生沉淀。实际上,水煤浆浓度高,体浓度,则水煤浆粘度急剧增加,导致泵送和许多固体颗粒的沉降非常复杂,它们之间互燃烧时的困难,甚至难以使用。另外,当储罐相影响,形成所谓干扰沉降。这类沉降的颗粒放空时,罐壁残留煤浆因水份蒸发而结块。再还可能互相吸附成絮团,引起附加阻力而使次储浆时,硬块可能影响水煤浆的质量,有时沉降减缓。这时,内絮凝物在容器底部形成的还可能在运输和燃烧过程中引发事故因此,沉淀层会比较松散,称作“软沉淀”软沉淀层防止水煤浆储存中水份的散失是很重要的。可以很容易通过不同形式的搅拌而重新分散目前,对水煤浆储罐都采取了密封措施,在罐悬浮,浆体能重新均匀化。这样的浆体算作稳口加装了可以启闭的封堵罐盖。定性好的浆体。如果有的浆体的固体颗粒间3.2搅拌的吸附力强,不能形成群体沉降,各种颗粒在根据煤浆的不同性质,采用定时搅拌是重力作用下分别下沉,沉降速度取决于颗粒防止其产生硬沉淀的最有效的方法。因此,所的粒径和密度。于是,颗粒粗、密度大的颗粒有水煤浆储罐都应装设搅拌装置。通常采用沉速大,先到达容器底部,形成密实的硬沉淀的搅拌方式有自循环回流搅拌,压气射流搅层,这种硬沉淀很难通过正常的搅拌重新分拌和机械搅拌等,如图1所示。散。如发生这种现象,则认为浆体丧失了稳定性3水煤浆储存设施水煤浆属于流体,没有固定形状,只能储存在容器中,目前,多用圆筒形储罐储存水煤浆。水煤浆的储存设施除了储浆罐这一主要压缩空气O设备外,还包括管道、阀门及用于装卸浆体的专用浆体泵等辅助设备°在水煤浆储存中,人们最关注的问题是浆体的硬沉淀。对难以避免的软沉淀,只要配b有使浆体重新均匀化的搅拌设备,已不存在中国煤化工值得耽心的问题。多年来,国内外有关人员对CNMHG水煤浆的储存进行了大量试验研究,开发出许多行之有效的实用设备,其中,储浆罐是最机械搅拌的主要设备是搅拌器,搅拌器2004年12月水力釆煤与管遺运输第4期的关键部件就是搅拌叶轮,它的结构和尺寸以提高搅拌效果。决定搅拌效果和能耗的高低。叶轮的形式主3.3防冻保温要有叶桨式、涡轮式和螺旋推进式等。在我国北方寒冷地区,必须注意水煤浆搅拌器的形式有很多种,它们分别适用的冬季防冻。储缸上敷设隔热保护层和加热于不同储罐的搅拌。就安装形式而论,搅拌器装置。一般情况下无须启动加热装置,因为水有立式搅拌和侧向搅拌之分。立式搅拌器的煤浆生产过程中强力研磨,产品温度很高,如搅拌轴与储罐中心线重合的为中心搅拌,多果储罐保温效果好,数日内不会冻结。只有在用于中小型储罐;大型储罐直径大,中心布置天气寒冷而又长时间储存的情况下,才需要个搅拌器时,由于叶片长度不宜过大,搅拌加热保温。中存在死区,往往要多加装多个立式搅拌器。4结语如果储罐过高,还要将搅拌器分层布置,以保证搅拌效果。侧向搅拌是将搅拌器装于储罐水煤浆是一种新型洁净燃料,有广阔的下部罐壁上,搅拌轴成水平或倾斜安装,推动发展前景。水煤浆的储存是整个水煤浆技术罐下部浓度较高浆体与上部浆体掺混,达到的一个重要组成部分。这里只对储存中可能罐内浆体均化目的。侧向搅拌器多用于较大发生的问题及解决办法进行了初步分析,今储罐,由于多靠近储罐底部安装,当罐体高度后,应当做进一步的深入探讨。神木矿区煤炭过大时,搅拌效果不甚理想资源丰富,煤质优良,开采容易。为了进一步(2)自循环回流搅拌发挥这一资源优势,需要对煤炭进行深加工,储罐都配备有浆体泵,以利于装卸作业,提高技术含量,提高经济效益。水煤浆技术的因此,只要合理布置管道系统,即可实现储罐应用就是实现这一日标的途径之一,这也是的水煤浆自循环回流搅拌。图1(a)给出了这写这篇文章的用意所在。种搅拌方式的示意图。由于不需要增加搅拌参考文献设备,这种方式简便易行,在浆体储存中容易被采用,至少可作为浆体储存搅拌的辅助装〔1〕貴样俊,浆体与粒状物杵输送水力学,北京,清华大学出版社,1994年置〔2〕张荣曾,水煤浆制浆技术,科学出版社,1996年10(3)压气射流搅拌压气射流搅拌是在储罐底部和侧壁下部〔3〕郝风印等,新型燃杵一水煤浆,经济蕾理出版社,1992布置压气管路,管路上开有若干个喷气孔,利年12月。用从气孔向罐内喷射压缩空气,冲击浆体翻动。这种方法对于促进储罐内浆体的搀混有[作者简介]吕杰(1969-),男,毕业于内蒙古师范大学函投学院(本定效果,其作用大小与喷射气体流量、喷气科),助理工租师孔位置和喷射方向等有关。现实生产中很多储罐都布设了压气射流装置,需要时可以进收稿日期]2004行浆体搅拌。也可与其他搅拌方式联合使用,中国煤化工CNMHG9