2001年第3期煤礦機械設(shè)計計算文章編號:1003-0794(2001)3-0005-03水煤漿過濾裝置的系列化設(shè)計與運行劉建忠,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:在分析水煤漿過濾特點的基礎(chǔ)上提岀了過濾器的計算原則并設(shè)計了各種容量低流阻水煤漿在線増壓式過濾器和低壓濾漿器對已投入工業(yè)性應(yīng)用旳過濾器進行了煤漿特性、粘度、過濾量等對過濾阻力損失的影響的試驗研究結(jié)果表明這種過濾裝置有流動阻力低、過濾流量大的優(yōu)點過濾阻力損失小于0.01MPa系統(tǒng)操作方便運行穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞:水煤漿;過濾器;燃燒中圖號:TQ536文獻標(biāo)識碼:A1前言10~20m之間時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過濾和流動過程是連續(xù)不斷進行的懸浮在具有管道輸送、低污染燃燒、實行代油等一系列優(yōu)流體中的部分顆粒及雜質(zhì)將停留在過濾篩孔內(nèi)或況點正受到世界各國廣泛重視。水煤漿過濾器是水積在過濾篩表面隨著過濾過程不斷進行在過濾篩煤漿的關(guān)鍵技術(shù)之一由于水煤漿在制備運輸和裝表面將形成一層漿液膜并不斷增厚由此引起過濾卸過程中可能混入外來雜物或長期運行時煤漿在罐阻力不斷增加?？梢?如不采取清洗措施消除漿壁結(jié)疤脫落進入管道等原因會使噴嘴岀現(xiàn)堵塞現(xiàn)膜則可能由于過濾阻力的增加影響過濾效果最終象嚴(yán)重影響霧化質(zhì)量或完全堵塞甚至被迫停爐。導(dǎo)致過濾失敗。因此開發(fā)水煤漿在線過濾器是該技術(shù)推廣過程中通過上述分析我們知道影響過濾過程的因素急需解決的關(guān)鍵問題而在水煤漿運輸管道中同樣分復(fù)雜單純從理論上來分析、處理這一過程非常需要過濾設(shè)備困難特別是煤漿的粘度比較高而過濾篩孔徑小2水煤漿過濾的基本特性微觀物化因素影響較明顯因此目前煤漿過濾器設(shè)水煤漿是一種高粘度液固混合燃料由70%左計參數(shù)的選擇都是在簡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)驗或半徑公式結(jié)合實驗室或工業(yè)性試驗經(jīng)驗進動特性與重油類似但又有自身特點因此設(shè)計水煤行設(shè)計計算。漿在線過濾器首先要根據(jù)流動特點分析其過濾特2.2水煤漿過濾阻力分析性設(shè)計水煤漿過濾器關(guān)鍵問題是阻力損失其他2.1水煤漿過濾的基礎(chǔ)研究問題如堵塞等歸根到底也是為了解決阻力問題如在水煤漿管道輸送系統(tǒng)中采用的過濾器其原果在設(shè)計的過濾器中沒有考慮漿膜自動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則過濾過程阻力分析將相當(dāng)復(fù)雜因此大部分過濾煤漿自身的重力結(jié)合機械振動使合格煤漿通過某種多孔過濾介質(zhì)即過濾篩掉煤漿中的雜質(zhì)及大器均設(shè)有漿膜清洗裝置。為了減少阻力損失,一般要求流體通過過濾篩顆粒爆以達到過濾目的。根據(jù)煤漿流動特性這一速度比較慢其流動過程可作滯流處理假設(shè)過濾介過濾過程有2個顯著特點質(zhì)是由若干均勻的微小直通道組成流體是不可壓1煤某漿通過多孔介質(zhì)的流動是屬于極慢運動,縮的在上述假定基礎(chǔ)上Dary根據(jù)試驗結(jié)果總結(jié)即滯流運動。影響這種流動的因素有兩類:一類為宏觀的流體力學(xué)因素諸如過濾篩特性煤漿的粘出經(jīng)驗公式度、壓力等渦一類為微觀物化因素如電動現(xiàn)象、毛Lu/K(1)細現(xiàn)象絮凝現(xiàn)象等。這兩類因素影響程度主要取式中△p—流體通過過濾篩后壓降Pa1決于過濾篩及煤漿特性,若煤漿顆粒直徑大粘度L——微小通道長度或濾篩厚度m2001年第3期K——與過濾篩及流體特性有關(guān)特性尺寸。豪根一泊稷葉 Hogen- Poiseuille)結(jié)合實驗結(jié)果把過濾過程流體流動作為層流處理進一步導(dǎo)出了過濾過程中壓降計算經(jīng)驗公式式中d——過濾篩孔徑m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)計算得到的結(jié)果要比實際測得低原因是只考慮了宏觀方面因素而沒有考慮微觀物化因素影響。實際上水煤漿這種高濃度、高粘度的圖1水煤漿在線過濾器簡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毛細現(xiàn)象將變得顯著。當(dāng)煤漿流體低于某一極限時,1軸2,進漿管3.外套筒4出漿管回流管6排污管粘度及屈服應(yīng)力將較大幅度增加從而產(chǎn)生較大阻4.2過濾器運行系統(tǒng)設(shè)計力損失因此式(2)不能作為水煤漿過濾阻力損失準(zhǔn)確計算式但它說明了各種影響因素之間關(guān)系可臺設(shè)計合理的過濾器實際使用效果如何,不僅取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理還與使用時相作為定性分析理論依據(jù)。配套的運行系統(tǒng)密切相關(guān)。我們認(rèn)為為確保爐前過3水煤漿過濾裝置系列化設(shè)計濾及鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全應(yīng)布置兩臺過濾器并聯(lián)根據(jù)水煤漿過濾和流動特點結(jié)合實驗室臺架連接,一臺運行,臺備用并配置必要的輔助系統(tǒng)試驗結(jié)果及工業(yè)性運行經(jīng)驗我們認(rèn)為一個設(shè)計合包括過濾系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)回流系統(tǒng)排污系統(tǒng)水沖理的水煤漿過濾器應(yīng)做到⑩過濾阻力小,運行女洗系統(tǒng)及切換系統(tǒng)。全可靠z不易堵塞能自動消除過濾篩表面各種4.3水煤漿濾漿器的設(shè)計雜質(zhì)③過濾篩應(yīng)保證一定強度不易磨損破裂恿在水煤漿管道輸送制漿廠制備過程中也經(jīng)常裝拆及操作方便有設(shè)計合理的運行系統(tǒng)。過濾要用到過濾裝置以提供合格的水煤漿產(chǎn)品。這種過器設(shè)計的主要參數(shù)和要點有①過濾器的出力濾設(shè)備與在線過濾器不同屬低壓非在線過濾裝置,過濾流通面積倍率)③開孔率或孔徑尺寸過或稱濾漿器。我們在水煤漿在線過濾器的基礎(chǔ)上成濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計等。功開發(fā)了水煤漿濾漿器如圖2所示。根據(jù)以上原則已設(shè)計并投運的系列化水煤漿過濾裝置主要參數(shù)略)水煤漿在線過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)中屬低壓過濾裝置。目前各種型號的在線過濾器已廣泛使用個別型號的濾漿器也已投入運行。4工業(yè)性試驗應(yīng)用4.1水煤漿在線過濾器本體設(shè)計根據(jù)水煤漿過濾特點及阻力分析我們開發(fā)的低流阻、增壓密封式水煤漿在線過濾器,如圖1所圖2水煤漿濾漿器的簡圖示。其基本設(shè)想是煤漿通過過濾器時克服阻力需要Fig. 2 Sketch of CWS filter的壓力由原供漿泵提供在漿液室內(nèi)有自動連續(xù)清1.減速電機2.軸承座3.進漿管4.密封座5.出漿通道6洗裝置。通過排污管定期排除可能沉積在回流室內(nèi)篩網(wǎng)7.回流管8.出漿管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44水煤漿在線過濾器工業(yè)性應(yīng)用度過濾篩采用不銹鋼材料。清理裝置也是過濾器重圖3和圖4分別為八一煤漿和撫順煤漿過濾量2001年第3期煤礦機械7設(shè)計范圍內(nèi)時,壓降僅為0.08MPa以下達到設(shè)計(2)水煤漿在線過濾器設(shè)計合理,運行穩(wěn)定可要求表明這種過濾器的設(shè)計是可行的此外隨過靠具有大容量、低流阻的特點,過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.08MPa能滿足水煤漿輸送及過濾要求,保證設(shè)計過濾器時必須明確過濾量范圍。噴嘴不堵塞。試驗用煤漿為撫順制漿廠的水煤漿,如圖5所3)煤漿特性對過濾影響較大水煤漿粘度、濃示測定煤濃度為60%試驗時過濾量為1.3∽h回度及過濾量增加過濾阻力也將增加。流量控制在20%以內(nèi)。煤漿粘度在設(shè)計允許值1.54)過濾器系統(tǒng)設(shè)計合理,各系統(tǒng)運行安全可Ps以內(nèi)時過濾壓降為0.08MPa達到設(shè)計要求?？坑行ПＷC了過濾器本體的可靠運行。該圖還表明,隨煤漿粘度的增加,過濾壓降亦將增(5)在線過濾器體積小結(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濾。便關(guān)鍵部件均能在現(xiàn)場調(diào)節(jié)、更換或拆裝。過濾量tb1120016002000圖3八一漿過濾量與壓降關(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107參考文獻I]岑可法等.煤漿燃燒、流動、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供技札Z]鑒定資料199[3]岑可法等.一種新型水煤漿在線過濾凱P]實用新型專利專過濾量/”h1利號90204737X.19914]劉建忠籌,一種新型水煤漿在線過濾躚J]煤炭加工與綜合利用996(3)圖4撫順漿過濾量與壓降關(guān)系[5]劉建忠等.水煤漿爐前過濾的系統(tǒng)設(shè)計及試驗研究C]浙江省Fig 4 The relation between filtration quantity and電機動力學(xué)會第五屆年會論文集992resistance loss for Fushun Cws作者簡介: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200mPrs2.粘慶為1omPr。3.粘度為4mPas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)語控制研究曾獲國家教育部科技進步二、三等獎各1次浙江省科技(1)水煤漿過濾過程受到微觀物化因素以及宏進步一、三等獎各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-fa(Institute for Thermal Power Engineering of Zhejiang University Hangzhou 310027 ChinaAbstract The calculation principle of filter is reported based on analyze of characteristics 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 iscosity and filtration quantity on filtrationresistance loss have been discussed The results show that these filters have low flow resistance and big filtration