第5期煤質(zhì)技術(shù)2012年9月關(guān)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(nèi)蒙古包頭014010)摘要:針對水煤漿在存儲(chǔ)、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(guān)鍵詞:水煤漿;黏度;表觀黏度;穩(wěn)定性中圖分類號:TQ534.4文獻(xiàn)標(biāo)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(shí)驗(yàn)采用漿式轉(zhuǎn)子的RS流變儀,電機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)測量轉(zhuǎn)子旋煤、水分散體系,可作為代替石油的液體燃料和化轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子因被測物料的黏度而產(chǎn)生水煤漿生產(chǎn)是一連續(xù)的生產(chǎn)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(zhuǎn),備中,要求工業(yè)上制出水煤漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(W)大于直至2種扭力達(dá)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(zhuǎn)速下大于30d。水煤漿生產(chǎn)各環(huán)節(jié)不僅相互聯(lián)系,同的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)單片機(jī)處理后就可用數(shù)時(shí)對制漿過程的工藝參數(shù)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(jì)配工業(yè)應(yīng)用的水煤漿不僅要有理想的流動(dòng)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(tǒng),通過高精度自動(dòng)調(diào)黏度也增大。煤漿濃度達(dá)到某個(gè)臨界值,黏度將急溫器和水循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)對溫度的精確控制。升溫介質(zhì)劇增大,所以,對水煤漿的黏度測試變得尤為重要。為水時(shí),溫度控制范圍:15℃~100℃。試驗(yàn)過程以下通過實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)黏以及pH之間具有一定的關(guān)系。度計(jì)相連接,黏度計(jì)中的物料溫度和浴槽設(shè)定溫度1實(shí)驗(yàn)部分達(dá)到平衡穩(wěn)定后,開始測量。為了更全面、更真實(shí)地反映黏度和穩(wěn)定性、溫實(shí)驗(yàn)采用n-Ds流變曲線圖和在100s1剪切、pH值之間的關(guān)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(zhì)技術(shù)2012年9月40℃下,測定水煤漿的黏度值。煤漿試樣達(dá)到恒溫需要多長時(shí)間,選擇水煤漿分別2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析進(jìn)行了恒溫2min,5min,10min的試驗(yàn),以確定合適的恒溫時(shí)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(shí)間變化的表觀黏度值。的懸浮液,試樣所需的攪拌時(shí)間也有所不同。在測2500定初期,雖已恒溫5min,但系統(tǒng)內(nèi)部仍然存在不00,。。。均勻性,同時(shí)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(huì)造成影響。之后系統(tǒng)溫度逐漸達(dá)到一致,水煤漿經(jīng)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(shí)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(shí)存在剪切稀化現(xiàn)象,隨時(shí)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(jìn)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(jié)果。5002.0281234567測定時(shí)間/次圖3靜止5min之后測定的黏度值0.825000.442000LL—101500120016001000時(shí)間/s500圖1水煤槳穩(wěn)定性試驗(yàn)L LLL1234圖1表明,黏度測定值大多在測定10min后測定時(shí)間/次趨于穩(wěn)定。一般情況下,在系統(tǒng)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(tǒng)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(shí)間延長,表觀外,考慮到10min~15min的測定時(shí)間,漿體濃黏度呈現(xiàn)下降趨勢,究其原因是由于水煤漿在不斷度、均勻性相應(yīng)變化等因素會(huì)給測試帶來誤差。因攪拌下變稀的結(jié)果。圖中曲線表明,靜止恒溫5此,選擇5min~10min為讀數(shù)取值時(shí)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(shù),以5次讀數(shù)的平均值作為黏度測溫2min與5min、10min的黏度測定值相差較遠(yuǎn)。定值。綜合考慮結(jié)果的穩(wěn)定性和盡可能縮短測定時(shí)間,應(yīng)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(gè)系統(tǒng)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(jìn)種懸浮液體,溫度對黏度的影響關(guān)系也遵循上述關(guān)行水煤漿黏度的測定,如圖5所示。系。一般認(rèn)為,隨著溫度的升高,煤漿的表觀黏度降低25002000實(shí)驗(yàn)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(shí)間,使試樣達(dá)到規(guī)定的測試溫0度時(shí)再進(jìn)行測試。否則,可能導(dǎo)致測試時(shí)的溫度偏溫度/℃離規(guī)定的試驗(yàn)溫度,使測試結(jié)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(zhì)技術(shù)2012年9月由圖5可知,在15℃~40℃溫度范圍內(nèi),在數(shù)的平均值作為黏度測定值相應(yīng)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(huì)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(jìn)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(huì)影響到煤粒與添加劑的相且穩(wěn)定性較好互作用,進(jìn)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(shù)值比pH值過高或過低都會(huì)嚴(yán)重腐蝕生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)應(yīng)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(xiàn):弱堿性。由于煤中的金屬離子在pH值較低時(shí)溶解性較大,而在pH值略大于8時(shí),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(huì)降到微量,在此狀況下制漿降粘效果會(huì)較好。黃煤漿的穩(wěn)定性[冂]·北京化工大學(xué)學(xué)報(bào),2002,29(1)仁和5等研究了水煤漿與pH值關(guān)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(shù),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(xué)校學(xué)報(bào),2001,14(2)3總結(jié)[4]王利珍,楊祥生,水煤漿穩(wěn)定性影響因素的研究進(jìn)展水煤漿是非牛頓流體,在規(guī)定時(shí)間靜置、系統(tǒng)[J.煤化工,2007,6(133)穩(wěn)定后,表觀黏度隨剪切時(shí)間不可避免地有所變[5]黃仁和.改性木質(zhì)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(gè)時(shí)間點(diǎn)上的黏度值并不如實(shí)地反映漿體的情況。通過實(shí)驗(yàn)可得出以下結(jié)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(yīng)有5min靜止恒溫時(shí)間,以求現(xiàn)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(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定一致。化驗(yàn)室工作。(2)測定水煤漿黏度時(shí),選擇5min~10min為讀數(shù)取值時(shí)間,每隔1min讀一次數(shù),以5次讀(收稿日期:2012-06-20)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)都門個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)單個(gè)1,,個(gè)個(gè)單個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)N個(gè)是個(gè)N個(gè)(上接第37頁)(2)對硫酸鋇質(zhì)量法測定SO3精密度進(jìn)行評r=2√2S估,結(jié)論為精密度良好其中:v;為兩次重復(fù)測值之差,n為樣品數(shù),Sr上述研究選定硫酸鋇質(zhì)量法測定固體生物質(zhì)灰為重復(fù)測定的標(biāo)準(zhǔn)差,為重復(fù)性限。中的SO3的含量,該方法操作易于實(shí)現(xiàn),便于實(shí)根據(jù)式(4)、(5)對21個(gè)各固體生物質(zhì)燃料驗(yàn)室間開展采用,為我國制定固體生物質(zhì)燃料灰成灰樣中SO3的測值進(jìn)行計(jì)算,測試數(shù)據(jù)的S,=分測定方法提供有力的技術(shù)依據(jù)。0.03,y=0.08。重復(fù)性限遠(yuǎn)小于煤灰標(biāo)準(zhǔn)GBT參考文獻(xiàn):1574中規(guī)定的SO3重復(fù)性限0.30,因此評價(jià)硫酸鋇質(zhì)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(zhì)分析應(yīng)用技術(shù)指南(第2版)[M].北5結(jié)語京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.[3]GB/T21923-2008,固體生物質(zhì)燃料檢驗(yàn)通則[S]以國家標(biāo)準(zhǔn)GBT1574—2007《煤灰成分分析方法》為基礎(chǔ),筆者對固體生物質(zhì)燃料灰成分中作者簡介:邢秀云(1974-),女,山西忻州人,工程師,現(xiàn)在SO3的測定方法進(jìn)行研究,主要研究成果體現(xiàn)于以國家煤檢中心(煤炭科學(xué)研究總院煤炭分析實(shí)驗(yàn)室)從事檢驗(yàn)室管下幾個(gè)方面。理和標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。(1)考察了采用庫侖滴定法測定固體生物質(zhì)燃料中SO3的可行性,結(jié)論為不可行。(收稿日期:2012-04-0144