2001年第3期煤。礦機(jī)。械設(shè)計(jì)計(jì)算文章編號(hào):003-079(2001)3-000503水煤漿過(guò)濾裝置的系列化設(shè)計(jì)與運(yùn)劉建忠,趙翔,黃鎮(zhèn)宇,周志軍,周俊虎,曹欣玉,岑可法〔浙江大學(xué)熱能工程研究所,浙江杭州310027)摘要:在分析水煤漿過(guò)濾特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出了過(guò)濾器的計(jì)算原則并設(shè)計(jì)了各種容量低流阻水煤漿在線增壓式過(guò)濾器和低壓濾漿器對(duì)已投入工業(yè)性應(yīng)用的過(guò)濾器進(jìn)行了煤漿特性、粘度、過(guò)濾量等對(duì)過(guò)濾阻力損失的影響的試驗(yàn)硏究結(jié)果表明這種過(guò)濾裝置有流動(dòng)阻力低、過(guò)濾流量大的優(yōu)點(diǎn)過(guò)濾阻力損失小于0.01MPa系統(tǒng)操作方便運(yùn)行穩(wěn)定可靠關(guān)鍵詞:水煤漿;過(guò)濾器;燃燒中圖號(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1前言10~20{m之間時(shí)物化因素的影響將更為突出。水煤漿作為一種新型的煤基潔凈液體燃料因(2)濾和流動(dòng)過(guò)程是連續(xù)不斷進(jìn)行的懸浮在具有管道輸送、低污染燃燒、實(shí)行代油等一系列優(yōu)流體中的部分顆粒及雜質(zhì)將停留在過(guò)濾篩孔內(nèi)或況點(diǎn)正受到世界各國(guó)廣泛重視。水煤漿過(guò)濾器是水積在過(guò)濾篩表面隨著過(guò)濾過(guò)程不斷進(jìn)行在過(guò)濾篩煤漿的關(guān)鍵技術(shù)之一由于水煤漿在制備運(yùn)輸和裝表面將形成一層漿液膜并不斷增厚由此引起過(guò)濾卸過(guò)程中可能混入外來(lái)雜物或長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)煤漿在罐阻力不斷增加。可見(jiàn)如不采取清洗措施消除漿壁結(jié)疤脫落進(jìn)入管道等原因會(huì)使噴嘴出現(xiàn)堵塞現(xiàn)膜則可能由于過(guò)濾阻力的增加影響過(guò)濾效果最終象嚴(yán)重影響霧化質(zhì)量或完全堵塞甚至被迫停爐。導(dǎo)致過(guò)濾失敗。因此開(kāi)發(fā)水煤漿在線過(guò)濾器是該技術(shù)推廣過(guò)程中通過(guò)上述分析我們知道影響過(guò)濾過(guò)程的因素急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題,而在水煤漿運(yùn)輸管道中同樣分復(fù)雜單純從理論上來(lái)分析、處理這一過(guò)程非常需要過(guò)濾設(shè)備。困難特別是煤漿的粘度比較高而過(guò)濾篩孔徑小2水煤漿過(guò)濾的基本特性微觀物化因素影響較明顯因此目前煤漿過(guò)濾器設(shè)水煤漿是一種高粘度液固混合燃料由70%左計(jì)參數(shù)的選擇都是在簡(jiǎn)化條件的前提下采用一些右粉煤、30%左右水及1%左右化學(xué)添加劑組成流經(jīng)驗(yàn)或半徑公式結(jié)合實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)性試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)動(dòng)特性與重油類似但又有自身特點(diǎn)因此設(shè)計(jì)水煤行設(shè)計(jì)計(jì)算。漿在線過(guò)濾器首先要根據(jù)流動(dòng)特點(diǎn)分析其過(guò)濾特2.2水煤漿過(guò)濾阻力分析性設(shè)計(jì)水煤漿過(guò)濾器關(guān)鍵問(wèn)題是阻力損失其他2.1水煤漿過(guò)濾的基礎(chǔ)研究問(wèn)題如堵塞等歸根到底也是為了解決阻力問(wèn)題如在水煤漿管道輸送系統(tǒng)中采用的過(guò)濾器具其原果在設(shè)計(jì)的過(guò)濾器中沒(méi)有考慮漿膜自動(dòng)清洗裝置理都是利用壓差作用如利用漿泵提供的壓力或水煤漿自身的重力結(jié)合機(jī)械振動(dòng)使合格煤漿通過(guò)某則過(guò)濾過(guò)程阻力分析將相當(dāng)復(fù)雜因此大部分過(guò)濾種多孔過(guò)濾介質(zhì)即過(guò)濾篩旎掉煤漿中的雜質(zhì)及大器均設(shè)有漿膜清洗裝置。為了減少阻力損失,一般要求流體通過(guò)過(guò)濾篩顆粒煤以達(dá)到過(guò)濾目的。根據(jù)煤漿流動(dòng)特性這速度比較慢其流動(dòng)過(guò)程可作滯流處理煆假設(shè)過(guò)濾介過(guò)濾過(guò)程有2個(gè)顯著特點(diǎn)1)煤某漿通過(guò)多孔介質(zhì)的流動(dòng)是屬于極慢運(yùn)動(dòng)質(zhì)是由若干均勻的微小直通道組成,流體是不可壓即滯流運(yùn)動(dòng)。影響這種流動(dòng)的因素有兩類:一類為縮的在上述假定基礎(chǔ)上Dmy根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)宏觀的流體力學(xué)因素渚如過(guò)濾篩特性煤的粘出經(jīng)山中國(guó)煤化工度、壓力等渦一類為微觀物化因素如電動(dòng)現(xiàn)象、毛CNMHG細(xì)現(xiàn)象、絮凝現(xiàn)象等。這兩類因素影響程度主要取式中Δp——流體通過(guò)過(guò)濾篩后壓降Ra決于過(guò)濾篩及煤漿特性,若煤漿顆粒直徑大粘度L——微小通道長(zhǎng)度或?yàn)V篩厚度m;低過(guò)濾篩孔徑大則宏觀影響將占主導(dǎo)地位反之——流體粘度Px,s微觀物化影響因素將占主導(dǎo)地位。如顆粒直徑在1——流體通過(guò)過(guò)濾篩線速度m/s煤礦機(jī)械2001年第3期K——與過(guò)濾篩及流體特性有關(guān)特性尺寸。豪根一泊稷葉 Hogen- Poiseuille)結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果把過(guò)濾過(guò)程流體流動(dòng)作為層流處理進(jìn)一步導(dǎo)出了過(guò)濾過(guò)程中壓降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式△p=32muL/d2式中d——過(guò)濾篩孔徑mo如孔徑不是圓形可用水力學(xué)半徑代替,式2)揭示了影響阻力損失的各種因素但根據(jù)式(2)計(jì)算得到的結(jié)果要比實(shí)際測(cè)得低原因是只考慮了宏觀方面因素而沒(méi)有考慮微觀物化因素影響。實(shí)際上水煤漿這種高濃度、高粘度的圖1水煤漿在線過(guò)濾器簡(jiǎn)圖流體在流速較低情況下絮凝現(xiàn)象、表面引力作用、Fig. 1 Sketch of cws on-line filter毛細(xì)現(xiàn)象將變得顯著。當(dāng)煤漿流體低于某一極限時(shí),1軸2.進(jìn)漿曾3.外套筒4,出漿管5,回流管6排污管清理裝置10.軸承11.減速電機(jī)粘度及屈服應(yīng)力將較大幅度增加從而產(chǎn)生較大阻力損失,因此式(2)不能作為水煤漿過(guò)濾阻力損失4.2過(guò)濾器運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)臺(tái)設(shè)計(jì)合理的過(guò)濾器實(shí)際使用效果如何不準(zhǔn)確計(jì)算式但它說(shuō)明了各種影響因素之間關(guān)系可僅取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理還與使用時(shí)相作為定性分析理論依據(jù)。配套的運(yùn)行系統(tǒng)密切相關(guān)。我們認(rèn)為為確保爐前過(guò)3水煤漿過(guò)濾裝置系列化設(shè)計(jì)濾及鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全應(yīng)布置兩臺(tái)過(guò)濾器并聯(lián)根據(jù)水煤漿過(guò)濾和流動(dòng)特點(diǎn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架連接,臺(tái)運(yùn)行,臺(tái)備用并配置必要的輔助系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果及工業(yè)性運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)我們認(rèn)為一個(gè)設(shè)計(jì)合包括過(guò)濾系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)回流系統(tǒng)排污系統(tǒng)水沖理的水煤漿過(guò)濾器應(yīng)做到①過(guò)濾阻力小,運(yùn)行安洗系統(tǒng)及切換系統(tǒng)。全可靠z不易堵塞能自動(dòng)消除過(guò)濾篩表面各種4.3水煤漿濾漿器的設(shè)計(jì)雜質(zhì)③過(guò)濾篩應(yīng)保證一定強(qiáng)度不易曆損破裂④在水煤漿管道輸送制漿廠制備過(guò)程中也經(jīng)常裝拆及操作方便⑤有設(shè)計(jì)合理的運(yùn)行系統(tǒng)過(guò)濾要用到過(guò)濾裝置以提供合格的水煤漿產(chǎn)品這種過(guò)器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)和要點(diǎn)有①過(guò)濾器的出力濾設(shè)備與在線過(guò)濾器不同屬低壓非在線過(guò)濾裝置過(guò)濾流通面積倍率)③開(kāi)孔率或孔徑尺寸④過(guò)或稱濾漿器。我們?cè)谒簼{在線過(guò)濾器的基礎(chǔ)上成濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)等。功開(kāi)發(fā)了水煤漿濾漿器如圖2所示。根據(jù)以上原則已設(shè)計(jì)并投運(yùn)的系列化水煤漿過(guò)濾裝置主要參數(shù)略)水煤漿在線過(guò)濾器主要用在噴嘴前屬增壓在線型水煤漿濾漿器主要用在水煤漿管道或系統(tǒng)中屬低壓過(guò)濾裝置。目前各種型號(hào)的在線過(guò)濾器已廣泛使用個(gè)別型號(hào)的濾漿器也已投入運(yùn)行4工業(yè)性試驗(yàn)應(yīng)用4.1水煤漿在線過(guò)濾器本體設(shè)計(jì)根據(jù)水煤漿過(guò)濾特點(diǎn)及阻力分析我們開(kāi)發(fā)的低流阻、增壓密封式水煤漿在線過(guò)濾器,如圖1所圖2水煤漿濾漿器的簡(jiǎn)圖示。其基本設(shè)想是煤漿通過(guò)過(guò)濾器時(shí)克服阻力需要中國(guó)煤化工WS filter的壓力由原供漿泵提供在漿液室內(nèi)有自動(dòng)連續(xù)清減密封座5.出漿通道6洗裝置。通過(guò)排污管定期排除可能沉積在回流室內(nèi)CNMHG管9.排污管的大顆粒等雜質(zhì),防止回流管堵塞。為保證一定強(qiáng)4.4水煤漿在線過(guò)濾器工業(yè)性應(yīng)用度過(guò)濾篩采用不銹鋼材料。清理裝置也是過(guò)濾器重圖3和圖4分別為八一煤漿和撫順煤漿過(guò)濾量要組成部分為此專門設(shè)計(jì)了一種螺旋型鋼絲刷由與壓降關(guān)系曲線圖沒(méi)設(shè)計(jì)的煤漿處理量分別為75減速電機(jī)帶動(dòng)作螺旋運(yùn)動(dòng)以此來(lái)清洗過(guò)濾篩表面h和20t/h圖3及圖4表明煤漿過(guò)濾量及粘度在2001年第3期礦7設(shè)計(jì)范圍內(nèi)時(shí)壓降僅為0.08MPa以下達(dá)到設(shè)計(jì)2)水煤漿在線過(guò)濾器設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行穩(wěn)定可要求表明這種過(guò)濾器的設(shè)計(jì)是可行的批此外隨過(guò)靠具有大容量、低流阻的特點(diǎn),過(guò)濾阻力損失一般濾量的增加壓降將有大幅度提高,因此在選用或小于0.08MPa能滿足水煤漿輸送及過(guò)濾要求,保證設(shè)計(jì)過(guò)濾器時(shí)必須明確過(guò)濾量范圍。噴嘴不堵塞。試驗(yàn)用煤漿為撫順制漿廠的水煤漿,如圖5所3)煤漿特性對(duì)過(guò)濾影響較大水煤漿粘度、濃示測(cè)定煤濃度為60%試驗(yàn)時(shí)過(guò)濾量為1.3∽/h回度及過(guò)濾量增加過(guò)濾阻力也將增加。流量控制在20%以內(nèi)。煤漿粘度在設(shè)計(jì)允許值1.54)過(guò)濾器系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理,各系統(tǒng)運(yùn)行安全可Pas以內(nèi)時(shí)過(guò)濾壓降為0.08MPa達(dá)到設(shè)計(jì)要求。靠有效保證了過(guò)濾器本體的可靠運(yùn)行。該圖還表明,隨煤漿粘度的增加,過(guò)濾壓降亦將增(5)在線過(guò)濾器體積小結(jié)構(gòu)緊湊操作維修方加因此改善煤漿性能降低粘度有利于煤漿過(guò)濾。便關(guān)鍵部件均能在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)、更換或拆裝。0.0250.004過(guò)濾量/th6002000圖3八一漿過(guò)濾量與壓降關(guān)系Fig 3 The relation between filtration quantity and圖5煤漿粘度與壓降的關(guān)系resistance loss for Bayi CWSFig. 5 The relation between Cws viscosity and1.粘度為1078mPas2.粘度為749mPa,sresistance loss參考文獻(xiàn)1j岑可法等.煤漿燃燒、流動(dòng)、傳熱和氣化的理論與應(yīng)用技朮M]杭州浙江大學(xué)出版社,997[2]山東白楊河電廠等,電站鍋爐燃用水煤漿卸儲(chǔ)供技札Z]鑒定資料999[3]岑可法等.一種新型水煤漿在線過(guò)濾氍P]實(shí)用新型專利.專過(guò)濾量/利號(hào)90204737.X.19914]劉建忠等,一種新型水煤漿在線過(guò)濾顎J]煤炭加工與綜合利用996(3)21-24圖4撫順漿過(guò)濾量與壓降關(guān)系[5]劉建忠簿等.水煤漿爐前過(guò)濾的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究C]浙江省Fig. 4 The relation between filtration quantity and電機(jī)動(dòng)力學(xué)會(huì)第五屆年會(huì)論文集1992resistance loss for Fushun CWs作者簡(jiǎn)介:劉建忠1965年生畢業(yè)于浙江大學(xué)博士學(xué)位現(xiàn)為1.粘度為2090mPa's2.粘度為1100mPas3.粘度為644mPas浙江大學(xué)熱能工程研究所副教授主要從事煤的燃燒技術(shù)和污染物5結(jié)語(yǔ)控制研究曾獲國(guó)家教育部科技進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)各1次浙江省科技(1)水煤漿過(guò)濾過(guò)程受到微觀物化因素以及宏進(jìn)步一、三等獎(jiǎng)各1次發(fā)表論文106篇觀因素的影響。漿膜的形成是主要的阻力損失因素。收稿日期200012-18Serial design and operation of filter for coal water slurryLIU Jian-zhong ZHAO Xiang HUANG Zhen-yu ZHOU Zhi-jun ZHoU Jun-hu CAO Xin-yu CEN Ke-faInstitute for Thermal Power en中國(guó)煤化工ina)Abstract:The calculation principle of filter is reported baseCNMHGS of CWS filtration. Aseries of different capacity CWS filters for low flow resistance on-line high and low-pressure have been designedThe experimental researches of influence of Cws characteristics viscosity and filtration quantity on filtrationresistance loss haye been discussed the results show that these filters have low flow resistance and big filtrationquantity. Filtration resistance loss is lower than 0. 01 MPa. System operate convenient and moves steady areliableKey words coal water slurry ifilter combustion