第5期煤質技術2012年9月關于測定水煤漿黏度的影響因素探討張雅欣,胡永昌(中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司,內蒙古包頭014010)摘要:針對水煤漿在存儲、泵送以及燃燒霧化過程中其表觀黏度是重要的影響因素之一,分析探討了水煤漿的穩(wěn)定性、溫度及pH對其黏度測定的影響關鍵詞:水煤漿;黏度;表觀黏度;穩(wěn)定性中圖分類號:TQ534.4文獻標識碼:B文章編號: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過不斷改變水煤漿的穩(wěn)定性、溫度及pH值,以尋0前言求黏度與其之間的規(guī)律性。水煤漿(CWS)是把煤粉碎成按一定粒徑分布實驗采用漿式轉子的RS流變儀,電機通過的顆粒后,與水、添加劑按比例混合制成高濃度的變速齒輪包和同步齒型帶傳動機構驅動測量轉子旋煤、水分散體系,可作為代替石油的液體燃料和化轉。如果轉子沒受到液體的粘性阻力,測量彈簧就工原料。保持初始狀態(tài);一旦轉子因被測物料的黏度而產生水煤漿生產是一連續(xù)的生產過程。在水煤漿的制了粘性阻力扭矩,測量彈簧便因受到扭矩而偏轉,備中,要求工業(yè)上制出水煤漿的質量分數(W)大于直至2種扭力達到平衡,彈簧的扭角與液體的黏度60%,黏度(η)小于1200mPa·s,穩(wěn)定性(S)或表觀黏度成正比。用合適的傳感器將已知轉速下大于30d。水煤漿生產各環(huán)節(jié)不僅相互聯系,同的扭轉角轉換成電信號,經單片機處理后就可用數時對制漿過程的工藝參數也有較高的要求。能滿足碼管顯示出黏度或表觀黏度值的大小21。黏度計配工業(yè)應用的水煤漿不僅要有理想的流動性、可燃備的恒溫水浴為 series2000型恒溫浴槽(精度±性,還要有良好的穩(wěn)定性。水煤漿為了能夠著火燃0.1℃),是一種高低溫循環(huán)式高精度恒溫器,性能燒,其濃度不能太低,但隨著媒漿濃度的提高,其穩(wěn)定可靠,本身帶有制冷系統,通過高精度自動調黏度也增大。煤漿濃度達到某個臨界值,黏度將急溫器和水循環(huán)泵實現對溫度的精確控制。升溫介質劇增大,所以,對水煤漿的黏度測試變得尤為重要。為水時,溫度控制范圍:15℃~100℃。試驗過程以下通過實驗證明,水煤漿黏度與其穩(wěn)定性、溫度中將浴槽的出水管及回水管用2根橡膠管與旋轉黏以及pH之間具有一定的關系。度計相連接,黏度計中的物料溫度和浴槽設定溫度1實驗部分達到平衡穩(wěn)定后,開始測量。為了更全面、更真實地反映黏度和穩(wěn)定性、溫實驗采用n-Ds流變曲線圖和在100s1剪切、pH值之間的關系,分別在攪拌30min下,每速率下的表觀黏度值來表征水煤漿的流變特性。通30s記錄一次黏度值;在15℃、20℃、25℃、30℃42第5期煤質技術2012年9月40℃下,測定水煤漿的黏度值。煤漿試樣達到恒溫需要多長時間,選擇水煤漿分別2實驗結果與分析進行了恒溫2min,5min,10min的試驗,以確定合適的恒溫時間。圖2、圖3、圖4為漿體靜置2.1測定穩(wěn)定性對黏度的影響恒溫2min,5min,10min后及在100s1剪切速不同的水煤漿其穩(wěn)定性不同,要使其成一均勻率下隨著測定時間變化的表觀黏度值。的懸浮液,試樣所需的攪拌時間也有所不同。在測2500定初期,雖已恒溫5min,但系統內部仍然存在不00,。。。均勻性,同時樣品狀態(tài)也不十分穩(wěn)定,樣品的不均15001000勻性及狀態(tài)的不穩(wěn)定性對表觀黏度的測定值會造成影響。之后系統溫度逐漸達到一致,水煤漿經一定1234的攪拌后狀態(tài)也趨于一致,但水煤漿作為一種非牛測定時間/次頓流體,或呈觸變性,或呈假塑性、膨脹性,因而圖2靜止10min之后測定的黏度值在測試時存在剪切稀化現象,隨時間延長,表觀黏2500度一般呈下降趨勢3。圖1為同一種水煤漿在恒溫920005min后,開啟儀器,進行黏度測定,在相同的剪1000切速率下(100s1)測得的表觀黏度的結果。5002.0281234567測定時間/次圖3靜止5min之后測定的黏度值0.825000.442000LL—101500120016001000時間/s500圖1水煤槳穩(wěn)定性試驗L LLL1234圖1表明,黏度測定值大多在測定10min后測定時間/次趨于穩(wěn)定。一般情況下,在系統相對穩(wěn)定后再取圖4靜止2min之后測定的黏度值值,以消除系統的不穩(wěn)定性對測定帶來的影響。另由圖2~圖4可知,隨著測定時間延長,表觀外,考慮到10min~15min的測定時間,漿體濃黏度呈現下降趨勢,究其原因是由于水煤漿在不斷度、均勻性相應變化等因素會給測試帶來誤差。因攪拌下變稀的結果。圖中曲線表明,靜止恒溫5此,選擇5min~10min為讀數取值時間,每隔min與10min的黏度測定值基本一致,而靜止恒1min讀一次數,以5次讀數的平均值作為黏度測溫2min與5min、10min的黏度測定值相差較遠。定值。綜合考慮結果的穩(wěn)定性和盡可能縮短測定時間,應2.2測定溫度對黏度的影響在測定前靜止恒溫5min,以求整個系統穩(wěn)定液體黏度主要是基于分子間的引力所致,溫度致上升,引力減小,黏度也就減小4。水煤漿作為分別在15℃、20℃、25℃、30℃、40℃下進種懸浮液體,溫度對黏度的影響關系也遵循上述關行水煤漿黏度的測定,如圖5所示。系。一般認為,隨著溫度的升高,煤漿的表觀黏度降低25002000實驗溫度規(guī)定在20℃下,與環(huán)境溫度和試樣1000溫度可能不一樣,因此,在測定之前,將水煤漿在500恒溫器中恒溫一段時間,使試樣達到規(guī)定的測試溫0度時再進行測試。否則,可能導致測試時的溫度偏溫度/℃離規(guī)定的試驗溫度,使測試結果不穩(wěn)定。為考察水圖5溫度對表觀黏度的影響43第5期煤質技術2012年9月由圖5可知,在15℃~40℃溫度范圍內,在數的平均值作為黏度測定值相應的溫度下穩(wěn)定5min,在相同剪切速率下的水(3)漿體pH值的大小會影響到煤粒與添加劑煤漿黏度是隨著溫度的升高而降低。的相互作用,進而影響煤漿的成漿性和穩(wěn)定性。因23pH值對黏度的影響此,pH值在8~10比較適合測定水煤漿的黏度漿體pH值的大小會影響到煤粒與添加劑的相且穩(wěn)定性較好互作用,進而影響煤漿的成漿性和穩(wěn)定性。水煤漿(4)在20℃左右,測定水煤漿的黏度數值比pH值過高或過低都會嚴重腐蝕生產設備。工業(yè)應較穩(wěn)定。用中煤漿的pH值一般在6~10,即漿體呈弱酸或參考文獻:弱堿性。由于煤中的金屬離子在pH值較低時溶解性較大,而在pH值略大于8時,金屬離子的溶解[1]李辮,董慧茹,劉囚文·改善粒度級配提高大同水會降到微量,在此狀況下制漿降粘效果會較好。黃煤漿的穩(wěn)定性[冂]·北京化工大學學報,2002,29(1)仁和5等研究了水煤漿與pH值關系:pH值偏低,2]趙因華,王秋粉,陳良勇,等.溫度對高濃度水煤漿漿黏度增加;pH值偏高,漿的黏度降低,即pH流變特性的影響[J鍋爐技術,2007,38(6)·值在8~10比較適宜。[3]郭照冰,吳國光.水煤漿的流變特性[冂]·連云港化工高等?？茖W校學報,2001,14(2)3總結[4]王利珍,楊祥生,水煤漿穩(wěn)定性影響因素的研究進展水煤漿是非牛頓流體,在規(guī)定時間靜置、系統[J.煤化工,2007,6(133)穩(wěn)定后,表觀黏度隨剪切時間不可避免地有所變[5]黃仁和.改性木質素磺酸鹽水煤漿添加劑對神華煤制漿性能的彩響[J].煤化工,2008化。因此就使在單個時間點上的黏度值并不如實地反映漿體的情況。通過實驗可得出以下結論作者簡介:張雅欣(1985-),女,陜西延安人,助理工程師,(1)在測定前應有5min靜止恒溫時間,以求現在神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司分析檢測中心中央整個系統穩(wěn)定一致?；炇夜ぷ?。(2)測定水煤漿黏度時,選擇5min~10min為讀數取值時間,每隔1min讀一次數,以5次讀(收稿日期:2012-06-20)個個個個都門個個個個單個1,,個個單個個個個個個個個N個是個N個(上接第37頁)(2)對硫酸鋇質量法測定SO3精密度進行評r=2√2S估,結論為精密度良好其中:v;為兩次重復測值之差,n為樣品數,Sr上述研究選定硫酸鋇質量法測定固體生物質灰為重復測定的標準差,為重復性限。中的SO3的含量,該方法操作易于實現,便于實根據式(4)、(5)對21個各固體生物質燃料驗室間開展采用,為我國制定固體生物質燃料灰成灰樣中SO3的測值進行計算,測試數據的S,=分測定方法提供有力的技術依據。0.03,y=0.08。重復性限遠小于煤灰標準GBT參考文獻:1574中規(guī)定的SO3重復性限0.30,因此評價硫酸鋇質量法測定SO3精密度良好,測值穩(wěn)定可靠。[1]GB/T15742007,煤灰成分分析方法[S][2]李英華煤質分析應用技術指南(第2版)[M].北5結語京:中國標準出版社,2009.[3]GB/T21923-2008,固體生物質燃料檢驗通則[S]以國家標準GBT1574—2007《煤灰成分分析方法》為基礎,筆者對固體生物質燃料灰成分中作者簡介:邢秀云(1974-),女,山西忻州人,工程師,現在SO3的測定方法進行研究,主要研究成果體現于以國家煤檢中心(煤炭科學研究總院煤炭分析實驗室)從事檢驗室管下幾個方面。理和標準制修訂工作。(1)考察了采用庫侖滴定法測定固體生物質燃料中SO3的可行性,結論為不可行。(收稿日期:2012-04-0144