2001年第3期煤。礦機。械設計計算文章編號:003-079(2001)3-000503水煤漿過濾裝置的系列化設計與運劉建忠,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上提出了過濾器的計算原則并設計了各種容量低流阻水煤漿在線增壓式過濾器和低壓濾漿器對已投入工業(yè)性應用的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硏究結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)定可靠關鍵詞:水煤漿;過濾器;燃燒中圖號:TQ536文獻標識碼:A1前言10~20{m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)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將停留在過濾篩孔內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鍵技術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?？梢娙绮徊扇∏逑创胧┫凉{壁結疤脫落進入管道等原因會使噴嘴出現(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重影響霧化質量或完全堵塞甚至被迫停爐。導致過濾失敗。因此開發(fā)水煤漿在線過濾器是該技術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鍵問題,而在水煤漿運輸管道中同樣分復雜單純從理論上來分析、處理這一過程非常需要過濾設備。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%左右化學添加劑組成流經(jīng)驗或半徑公式結合實驗室或工業(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計水煤行設計計算。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計水煤漿過濾器關鍵問題是阻力損失其他2.1水煤漿過濾的基礎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)中采用的過濾器具其原果在設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煤漿自身的重力結合機械振動使合格煤漿通過某則過濾過程阻力分析將相當復雜因此大部分過濾種多孔過濾介質即過濾篩旎掉煤漿中的雜質及大器均設有漿膜清洗裝置。為了減少阻力損失,一般要求流體通過過濾篩顆粒煤以達到過濾目的。根據(jù)煤漿流動特性這速度比較慢其流動過程可作滯流處理煆假設過濾介過濾過程有2個顯著特點1)煤某漿通過多孔介質的流動是屬于極慢運動質是由若干均勻的微小直通道組成,流體是不可壓即滯流運動。影響這種流動的因素有兩類:一類為縮的在上述假定基礎上Dmy根據(jù)試驗結果總結宏觀的流體力學因素渚如過濾篩特性煤的粘出經(jīng)山中國煤化工度、壓力等渦一類為微觀物化因素如電動現(xiàn)象、毛CNMHG細現(xiàn)象、絮凝現(xiàn)象等。這兩類因素影響程度主要取式中Δp——流體通過過濾篩后壓降Ra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m;低過濾篩孔徑大則宏觀影響將占主導地位反之——流體粘度Px,s微觀物化影響因素將占主導地位。如顆粒直徑在1——流體通過過濾篩線速度m/s煤礦機械2001年第3期K——與過濾篩及流體特性有關特性尺寸。豪根一泊稷葉 Hogen- Poiseuille)結合實驗結果把過濾過程流體流動作為層流處理進一步導出了過濾過程中壓降計算經(jīng)驗公式△p=32muL/d2式中d——過濾篩孔徑mo如孔徑不是圓形可用水力學半徑代替,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。當煤漿流體低于某一極限時,1軸2.進漿曾3.外套筒4,出漿管5,回流管6排污管清理裝置10.軸承11.減速電機粘度及屈服應力將較大幅度增加從而產生較大阻力損失,因此式(2)不能作為水煤漿過濾阻力損失4.2過濾器運行系統(tǒng)設計臺設計合理的過濾器實際使用效果如何不準確計算式但它說明了各種影響因素之間關系可僅取決于其內部結構設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。我們認為為確保爐前過3水煤漿過濾裝置系列化設計濾及鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全應布置兩臺過濾器并聯(lián)根據(jù)水煤漿過濾和流動特點結合實驗室臺架連接,臺運行,臺備用并配置必要的輔助系統(tǒng)試驗結果及工業(yè)性運行經(jīng)驗我們認為一個設計合包括過濾系統(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做到①過濾阻力小,運行安洗系統(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水煤漿濾漿器的設計雜質③過濾篩應保證一定強度不易曆損破裂④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⑤有設計合理的運行系統(tǒng)過濾要用到過濾裝置以提供合格的水煤漿產品這種過器設計的主要參數(shù)和要點有①過濾器的出力濾設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④過或稱濾漿器。我們在水煤漿在線過濾器的基礎上成濾器內部結構的合理設計等。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)性試驗應用4.1水煤漿在線過濾器本體設計根據(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。其基本設想是煤漿通過過濾器時克服阻力需要中國煤化工WS filter的壓力由原供漿泵提供在漿液室內有自動連續(xù)清減密封座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CNMHG管9.排污管的大顆粒等雜質,防止回流管堵塞。為保證一定強4.4水煤漿在線過濾器工業(yè)性應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要組成部分為此專門設計了一種螺旋型鋼絲刷由與壓降關系曲線圖沒設計的煤漿處理量分別為75減速電機帶動作螺旋運動以此來清洗過濾篩表面h和20t/h圖3及圖4表明煤漿過濾量及粘度在2001年第3期礦7設計范圍內時壓降僅為0.08MPa以下達到設計2)水煤漿在線過濾器設計合理,運行穩(wěn)定可要求表明這種過濾器的設計是可行的批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0.08MPa能滿足水煤漿輸送及過濾要求,保證設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。煤漿粘度在設計允許值1.54)過濾器系統(tǒng)設計合理,各系統(tǒng)運行安全可Pas以內時過濾壓降為0.08MPa達到設計要求?？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構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。便關鍵部件均能在現(xiàn)場調節(jié)、更換或拆裝。0.0250.004過濾量/th6002000圖3八一漿過濾量與壓降關系Fig 3 The relation between filtration quantity and圖5煤漿粘度與壓降的關系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1j岑可法等.煤漿燃燒、流動、傳熱和氣化的理論與應用技朮M]杭州浙江大學出版社,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999[3]岑可法等.一種新型水煤漿在線過濾氍P]實用新型專利.專過濾量/利號90204737.X.19914]劉建忠等,一種新型水煤漿在線過濾顎J]煤炭加工與綜合利用996(3)21-24圖4撫順漿過濾量與壓降關系[5]劉建忠簿等.水煤漿爐前過濾的系統(tǒng)設計及試驗研究C]浙江省Fig. 4 The relation between filtration quantity and電機動力學會第五屆年會論文集1992resistance loss for Fushun CWs作者簡介:劉建忠1965年生畢業(yè)于浙江大學博士學位現(xiàn)為1.粘度為2090mPa's2.粘度為1100mPas3.粘度為644mPas浙江大學熱能工程研究所副教授主要從事煤的燃燒技術和污染物5結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-faInstitute for Thermal Power en中國煤化工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