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煤漿儲(chǔ)罐防沉淀措施探討

文檔作者：李用芝文檔來源：中煤科工集團(tuán)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月28日
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第44卷第5期
201 5年5月
當(dāng) 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
VO]．44．No．5
May，201 5
煤漿儲(chǔ)罐防沉淀措施探討
李用芝
(中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢430064)
摘 要：介紹了管輸煤漿的特性，根據(jù)管輸煤漿特性，為了輸出合格的漿體，作為主要的儲(chǔ)存設(shè)備煤漿儲(chǔ)
罐需要采取防沉淀措施，并介紹了各種防沉淀措施并對(duì)其進(jìn)行分析研究以及它們適用的場(chǎng)合，最終選出適合于
管輸煤漿儲(chǔ)罐的防沉淀措施。
關(guān)鍵詞：煤漿；沉淀；葉輪；擋板
中圖分類號(hào)：TQ 530 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460(2015)05—1169一o3
M easures Preventing Precipitation of Coal Slurry in Storage Tank
L1Yong-zhi
(Wuhan Design&amp;amp; Research Co．，Ltd ofChina Coal Technology&amp;amp; Engineering Group，Hubei Wuhan 430064，China)
Abstract：Characteristics of coal slurry for pipeline transportation were introduced．In order to output qualified coal
slurry,the coal slurry storage tank need use anti settling measures．In this paper，various sediment prevention measures
were introduced，their applicable scope was analyzed．At last，suitable sediment prevention measures for the coal slurry
storage tank were put forward．
Key words：Coal slurry；Precipitation；Impeller；Bafl e
1 概述
煤漿儲(chǔ)罐作為管道輸煤工程中的關(guān)鍵設(shè)備之
一
， 在系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的緩沖和調(diào)節(jié)作用，它
既擔(dān)負(fù)著首端制漿系統(tǒng)與管輸系統(tǒng)的緩沖，又擔(dān)負(fù)
著管輸系統(tǒng)與終端用戶之間的緩沖，直接影響著整
個(gè)管道輸煤系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
就目前國(guó)內(nèi)外的情況來說，儲(chǔ)罐都是以石油、
酸液、氧化鋁、水煤漿等介質(zhì)為主的，適用于管道
輸煤工程普通濃度煤漿的儲(chǔ)罐還是一片空白。
2 管輸煤漿特性
管輸煤漿不同于石油、酸液、氧化鋁、水煤漿
等介質(zhì)，它是一種普通濃度的煤漿，濃度一般在
47％ ～55％之間，最大顆粒<2 mm。是一種固、液
兩相混合物，沒有任何添加劑，容易發(fā)生固液分離，
不容易保持均勻狀態(tài)，防沉淀要求較高。
普通煤漿其粘度較低，受環(huán)境溫度影響較少。
因此能采用管道進(jìn)行紊流狀態(tài)(漿體表現(xiàn)為偽均質(zhì)
狀態(tài))長(zhǎng)距離大運(yùn)量輸送，到達(dá)終端后，可根據(jù)用
戶要求進(jìn)行處理，對(duì)于燃用粉煤的用戶(電廠等)，
可以采用機(jī)械脫水；對(duì)于需要直接噴燒水煤漿用戶
(煤化工、直接燃燒水煤漿的發(fā)電鍋爐等)，可以適
當(dāng)脫去部分水，再進(jìn)一步細(xì)磨，滿足直接噴燒的要
求。
普通濃度煤漿由于具有紊流性、粘度低、磨蝕
小、比較穩(wěn)定的特性，適合進(jìn)行管道輸送。
3 防沉淀措施
煤漿是固液兩相的混合物，易產(chǎn)生固、液分離，
不易形成均勻狀態(tài)；管輸煤漿濃度低、顆粒粗、沉
降速度快，為了滿足管輸要求，輸出合格漿體，需
要采取措施來確保煤漿不發(fā)生沉淀。
防止煤漿沉淀的措施一般有以下幾種方式：
空氣攪拌：是在儲(chǔ)罐外壁布置兩種壓縮空氣的
接管，接管長(zhǎng)度不同并且交錯(cuò)分布，這種攪拌是通
過壓縮空氣，使上下煤漿翻騰，防止了沉淀產(chǎn)生；
這種攪拌需要有壓縮空氣機(jī)，而且動(dòng)力源也不統(tǒng)一，
噪音也比較大，一般用于小型的平頂錐底儲(chǔ)罐。
打循環(huán)攪拌：是在儲(chǔ)罐壁內(nèi)側(cè)安裝噴嘴，在儲(chǔ)
罐底部安裝曲桿泵，用接管將噴嘴和曲桿泵連接，
啟動(dòng)曲桿泵，煤漿則沿著儲(chǔ)罐底部與儲(chǔ)罐內(nèi)壁圓周
方向流動(dòng)，防止了沉淀發(fā)生；這種攪拌會(huì)使曲桿泵
磨損嚴(yán)重，而且動(dòng)力消耗很大，甚至?xí)a(chǎn)生少量的
死角，一般適用于高架型錐底儲(chǔ)罐。
立式機(jī)械攪拌：在儲(chǔ)罐罐頂罐頂裝設(shè)攪拌器，
收稿日期： 2014一l1-26
作者簡(jiǎn)介： 李用芝(1979一)，女，河南周口人，工程師，2002年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化工設(shè)備與機(jī)械專業(yè)，研究方向：從事煤漿制備、儲(chǔ)漿系統(tǒng)設(shè)
備、壓力容器等設(shè)計(jì)、研究工作。E-mail：81 524182@qq．com。
化 工 2015年5月
儲(chǔ)罐內(nèi)裝設(shè)導(dǎo)流板，通過攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)，使煤漿產(chǎn)
生軸向和徑向流動(dòng)，防止沉淀發(fā)生，這種攪拌需要
專用的攪拌器，制作復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)軸比較長(zhǎng)，一般適
用于平底罐，如果是大型儲(chǔ)罐，則需在軸的下面罐
底上增加限位環(huán)。
側(cè)式機(jī)械攪拌：在儲(chǔ)罐側(cè)壁裝設(shè)側(cè)式攪拌器，
通過攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)，使煤漿產(chǎn)生左右旋轉(zhuǎn)的對(duì)流運(yùn)
動(dòng)，防止沉淀發(fā)生，這種攪拌要求儲(chǔ)罐密封嚴(yán)格，
儲(chǔ)罐中心不易被攪拌到，一般適用于小型的平底罐。
因此，對(duì)于管輸煤漿儲(chǔ)罐一般采用立式機(jī)械攪
拌方式來防止煤漿沉淀。
4 立式機(jī)械攪拌
立式機(jī)械攪拌主要有兩部分組成：一是葉輪形
式，二是擋板結(jié)構(gòu)。
4．1 葉輪形式
攪拌器的葉輪形式·般分為以下幾種：
三葉推進(jìn)式：是一種低剪切、高排量而且旋轉(zhuǎn)
部分會(huì)產(chǎn)生高速軸向流的葉片，一般用在低粘度流
體湍流情況，在儲(chǔ)罐內(nèi)形成循環(huán)流，主要用在懸浮
漿料或液液混合的攪拌。
葉輪式：是一種高性能渦輪式葉片，它的曲面
呈傾角型，向整個(gè)圓周方向流動(dòng)，最后匯集為高速
軸向流。主要用于液液或固液混合的攪拌。
折葉漿式：是一種板式槳葉，呈長(zhǎng)方形，主要
靠安裝角度來形成軸向流和輻射流，一般用于葉輪
和罐底距離與罐徑比值較小的場(chǎng)合，主要用于固液
懸濁混合攪拌。
DS渦輪式：葉片外周為齒形，通過葉片高速旋
轉(zhuǎn)產(chǎn)生很強(qiáng)的剪切作用，同時(shí)產(chǎn)生了輻射流，儲(chǔ)罐
內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的循環(huán)流，主要用于氣體分散，液
液乳化、分散，固體分散、溶解的攪拌。
圓盤渦輪式：葉片呈傾斜狀，形成輻射流和軸
向流，可以消除容器內(nèi)上下介質(zhì)的不均勻性，攪拌
混合效果比較好，而且效率較高，主要用于氣體分
散、液液分散、固液懸濁分散的攪拌。
通常我們將攪拌器的葉輪流向分為軸向流和徑
向流兩類。葉輪流向l如圖1。
圖1 流體流型示意圖
Fig．1 The fluid flow pattern sketch
圖1(a)為軸向流體流型示意，軸向流葉輪是
以容積循環(huán)為主。它混和的過程是以葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生
射流推動(dòng)流體，使容積內(nèi)的流體大范圍內(nèi)循環(huán)流動(dòng)
形成主體對(duì)流，當(dāng)葉輪區(qū)有主體流通過時(shí)，強(qiáng)大的
剪切力產(chǎn)生很多小旋渦，形成高度湍動(dòng)，使物料充
分宏觀混和，從而通過分子擴(kuò)散達(dá)到微觀混和 。
圖1(b)為徑向流體流型示意，徑向流葉輪是
剪切力較大的葉輪，強(qiáng)大的剪切作用形成的旋渦讓
流體微元不斷更新和細(xì)化，以便于流體在小范圍內(nèi)
縮短分子擴(kuò)散行程，達(dá)到微觀混和?。
4．2 擋板結(jié)構(gòu)
在管輸煤漿儲(chǔ)罐中的攪拌器是以一定轉(zhuǎn)速旋
轉(zhuǎn)，使煤漿產(chǎn)生渦流。但如果煤漿始終以不變的渦
流速度運(yùn)動(dòng)，粗顆粒將沉降很快，細(xì)顆粒將沉降很
慢，造成粗細(xì)分離，從而影響罐內(nèi)上下煤漿粒度級(jí)
配，所以必須在儲(chǔ)罐中增加導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(擋板)，將切
向流轉(zhuǎn)換為徑向流和軸向流，增加湍流和對(duì)流循環(huán)
強(qiáng)度，保證煤漿攪拌效果。
任何放置在攪拌設(shè)備之外的罐內(nèi)靜止部件都可
以成為擋板。所以擋板可以分為兩類：一類是垂直
安裝在儲(chǔ)罐內(nèi)壁的構(gòu)件，也叫壁擋板，另一類是特
殊的擋板，各種各樣的形狀、位置也不固定，譬如
底擋板、表面擋板等 。
擋板作用是將罐內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)改為上下翻轉(zhuǎn)，
減少或消除漩渦，同時(shí)也提高了攪拌器的有效功率。
擋板也使罐內(nèi)流體的切向流轉(zhuǎn)化為軸向和徑向流，
拓寬了攪拌器排出流體的流動(dòng)半徑；由攪拌器旋轉(zhuǎn)
所排出的流體，由于受到罐壁和擋板的作用，在煤
漿儲(chǔ)罐內(nèi)形成比較復(fù)雜的流場(chǎng)，流體形態(tài)、速度大
小和方向等都會(huì)因?yàn)閿嚢杵魅~輪與擋板的相互作用
而發(fā)生變化，加強(qiáng)了混合效果 。
全擋板條件：對(duì)于轉(zhuǎn)速、葉輪形式都不變的攪
拌器來說，功率會(huì)隨著擋板系數(shù)的增大而增加；但
是，當(dāng)擋板系數(shù)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，功率基本保持恒
定，不再增大。這時(shí)的擋板系數(shù)稱為全擋板條件，
即攪拌功率達(dá)到飽和佇 。
全擋板條件應(yīng)符合下列公式：
nd(bd／O)x 1．2=0-35
式中：n廣擋板數(shù)量；
6r 擋板寬度，mm；
罐內(nèi)徑，mlTl；
0．35一全擋板系數(shù) 。
在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)擋板的寬度、數(shù)量的經(jīng)驗(yàn)
、
。。
來看，一般都采用垂直于儲(chǔ)罐內(nèi)壁的擋板(擋板數(shù)
量為4塊，擋板寬度bd為D／12～ D／IO)來滿足全
第44卷第5期 李用芝：煤漿儲(chǔ)罐防沉淀措施探討 1171
擋板條件。根據(jù)全擋板條件公式看出，全擋板條件
下的擋板的寬度、數(shù)量和形狀并不是最佳的。因?yàn)?
最佳的擋板條件所提供的流型能夠帶動(dòng)整個(gè)儲(chǔ)罐內(nèi)
的流體運(yùn)動(dòng)，以保證充分混合；但過多的擋板，即
儲(chǔ)罐內(nèi)的過擋板化，將會(huì)減少罐內(nèi)流體的總體流動(dòng)，
而且將混合局限區(qū)域，導(dǎo)致不良的混合性能 。
一
一 ＼
、 ＼
＼罐壁內(nèi)徑
擋板一
板支撐
(b)
圖2 擋板結(jié)構(gòu)示意圖
Fig．2 The baffle structure sketch
擋板對(duì)功率的影響：在沒有擋板的儲(chǔ)罐中，任
何類型的攪拌器都會(huì)產(chǎn)生切向流并形成漩渦。增加
擋板之后，切向流受到了抑制或阻礙，儲(chǔ)罐內(nèi)將會(huì)
產(chǎn)生大幅度的上下翻動(dòng)，漩渦消除 。
因此擋板含有兩種含義：一是功率飽和，二是
漩渦消除。
擋板結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。
圖2(c)中擋板背面會(huì)使流體產(chǎn)生一個(gè)小循環(huán)，
并且因?yàn)閾醢宓淖钃酰⊙h(huán)中的流體無法進(jìn)行更
新，形成了所謂的“死循環(huán)”，這種情況說明這種擋
板結(jié)構(gòu)會(huì)使流體產(chǎn)生局部混合不充分的現(xiàn)象；而圖
2(a)、(b)中擋板背面盡管也會(huì)有流體產(chǎn)生小循環(huán)，
但是由于擋板與罐壁之間留有空隙，會(huì)使小循環(huán)中
的流體不斷地被其他方向的流體帶走，新的流體可
以不斷補(bǔ)充進(jìn)來，其}昆合效果非常理想。
5 結(jié)束語
煤漿儲(chǔ)罐的攪拌裝置采用頂進(jìn)式攪拌器，葉片
采用特殊的三葉推進(jìn)式葉輪，類似于船舶型推進(jìn)式，
這種葉片排液量大，能有效推動(dòng)漿液做上下翻騰循
環(huán)，混和效果好。
煤漿儲(chǔ)罐的擋板結(jié)構(gòu)采用本文圖2(a)、(b)
中的結(jié)構(gòu)形式，煤漿混合充分，防止死循環(huán)，攪拌
效果十分理想。
參考文獻(xiàn)：
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鋰電池陽極更換材質(zhì)成研究熱門有望破續(xù)航難題
廣大的智能手機(jī)用戶如今早已習(xí)慣了每晚睡前給手機(jī)充電，否則第二天的使用肯定會(huì)受到影響。由于鋰離子電池?zé)o法
跟上智能手機(jī)在屏幕尺寸和性能上的增長(zhǎng)，很少有旗艦手機(jī)能堅(jiān)持超過一天的頻繁使用。電池技術(shù)為何會(huì)成為智能手機(jī)的短
板?它在未來又能有多大的進(jìn)步空間?
在目前智能手機(jī)的可充電電池當(dāng)中，鋰元素是存在于電解液而非陽極當(dāng)中的，這也就限制了電池的能效和壽命。如果
可以研發(fā)出鋰陽極，那我們的電池就能變得更輕、更小、更耐久，充電速度也會(huì)更快。
鋰離子電池的陽極目前都是由石墨制成的，科學(xué)家認(rèn)為，這種材質(zhì)的能力如今已經(jīng)抵達(dá)了極限。硅和鋰金屬都是石墨
的潛在替代物，還有一些研發(fā)團(tuán)隊(duì)在觀察使用硫磺作為陽極的可能性。
但是，陽極材質(zhì)的更換并沒有看上去那么簡(jiǎn)單，有的材質(zhì)存在潛在的危險(xiǎn)性，另外一些則只能堅(jiān)持?jǐn)?shù)百個(gè)充電循環(huán)。
事實(shí)是，我們今天所使用的鋰離子電池實(shí)際就是現(xiàn)代科學(xué)目前的最高水平。
除了手機(jī)之外，這個(gè)問題同樣也在拖累電動(dòng)輪船、汽車和飛機(jī)的發(fā)展。因?yàn)榧幢泱w積增大，鋰離子電池也并不十分效
率。 ’：
至于電池技術(shù)下一步要如何發(fā)展，這個(gè)問題目前還難以回答。尖端領(lǐng)域的科學(xué)家正在嘗試當(dāng)中不斷學(xué)習(xí)，這也就是為
什么每年都有許多超級(jí)電池技術(shù)的來了又去。
簡(jiǎn)而言之，電池技術(shù)是一門非常復(fù)雜的學(xué)科，即便匯集了世界上最聰明的頭腦，但它的發(fā)展依然非常緩慢，我們也不
會(huì)看到憑空出現(xiàn)的開創(chuàng)性電池項(xiàng)目。

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