[发明专利]褐煤煤粉在高压密相气力输送中稳定性的判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压密相气固两相流领域，具体涉及一种褐煤煤粉在高压密相气力输送中稳定性的判断方法，利用褐煤煤粉流动性参数利用褐煤煤粉流动性参数，包括休止角、Hausner指数（振实密度和松装密度的比值）随水分的变化规律来进行褐煤煤粉在高压密相气力输送中的稳定性判断。

背景技术

我国油气资源短缺，煤炭一直是我国的支柱能源，褐煤是世界上重要的煤炭资源，约占世界煤炭资源40%以上，其全水分较高（Mt=30%~60%），不利于直接燃用和长距离运输。褐煤加压气化是褐煤资源高效利用极具前景的一种方式，其关键技术之一就是褐煤煤粉的加压入炉进料技术，即高压密相气力输送技术。煤粉水分含量是煤粉气力输送技术设计和操作过程中公认的重要参数之一，水分含量对煤粉流动性和气力输送特性有重要影响。随着水分含量的增大，煤粉流动性通常会变差，气力输送变得困难，煤粉易在管内黏聚，导致输送不稳定甚至发生堵管。因此，有必要对褐煤进行干燥处理降低其水分含量。但是，褐煤干燥过程需要消耗大量的能量，且干燥后易重新吸收水分。由此可见，采用较高水分含量的褐煤为密相气力输送原料进行气化，将有利于节能降耗，增加效益。然而，当水分含量过高时，褐煤煤粉的流动性变差，使得气力输送过程产生较大的波动，甚至造成输送管道的堵塞，进而影响高压煤气化系统运行的安全性，因此确定褐煤煤粉稳定气力输送的临界水分含量，以保证输送过程的稳定性，是高压褐煤煤粉气化系统安全运行的重要前提和保障。

国内外许多学者从各个方面探讨了气力输送的稳定性，重点主要有管内流动的稳定性出发研究输送稳定性。高压密相气力输送过程中的压降信号包含丰富的气固两相流动信息，当前结合学科交叉采用非线性理论分析逐渐成为判断输送稳定性的重要手段。近年来，域重标分析得到了普遍重视，其主要是通过输送实验中采集管道压降信号，采用域重标分析方法对信号进行赫斯特指数分析，以赫斯特指数Hausner作为输送稳定性的度量依据。目前，判断褐煤煤样是否能够稳定输送的方法都是建立在以该煤样的实际气力输送实验的基础上，其成本较高，过程复杂，且存在很大的局限性。本发明为克服上述技术的问题与不足，提出一种简易的褐煤煤粉高压密相气力输送稳定性的判断方法。

发明内容

针对现有技术中褐煤煤粉高压密相气力输送稳定性的判断方法成本高，其过程复杂，且存在很大的局限性，本发明提供了一种高效、操作流程简单，有效的褐煤煤粉在高压密相气力输送中稳定性的判断方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在煤粉高压密相气力输送过程中，煤粉外水分是影响输送稳定性的决定性因素。研究发现，当煤粉水分较低时，颗粒间的作用力主要是范德华力和静电力，这两种力对煤粉的输送特性和流动性影响较小；当煤粉水分达到一定的程度时，水分开始附着在颗粒表面，颗粒间接触形成液桥，产生液桥力，此时，液桥力成为气固两相流动中颗粒间的主要作用力，其对煤粉的输送特性和流动性影响显著。经试验研究和理论分析发现，褐煤煤粉外水分与颗粒间的液桥力之间存在一一对应关系，并通过煤粉的流动性参数休止角和Hausner指数（振实密度与松装密度的比值）表现出来。为此，我们提出通过测量褐煤煤粉不同外水分煤样的休止角和Hausner指数，描绘出流动参数随褐煤煤粉外水分值的变化趋势，从而找出开始显著影响褐煤煤粉流动性参数的煤粉外水分转折点，并以此转折点对应的褐煤煤粉外水分作为褐煤煤粉高压密相气力输送能否稳定输送的临界外水分。低于该临界值的褐煤煤粉能够稳定进行高压密相气力输送；而高于该临界值的褐煤煤粉气力输送稳定性较差，不适合输送。上述理论分析已得到高压密相褐煤煤粉气力输送实验结果的验证。

本发明褐煤煤粉在高压密相气力输送中稳定性的判断方法，包括如下步骤：

步骤a、取样：随机抽取待测褐煤煤粉样品Nkg，搅拌均匀后进行密封存放，以备待用。

步骤b、将待测褐煤煤粉样品Nkg进行烘干：将上述的Nkg煤粉均匀放置在烘箱内，将其外水分烘干，仅保留内水分。

步骤c、配制一系列不同外水分含量的煤样：将步骤b烘干后的煤粉分成m份，从外水分值为0 wt %开始，每隔Twt%分别对m份煤粉进行不同外水分值的配样，T的范围为1.0~2.0，获得m份配样煤粉，将其装入密封袋封存以备用。

步骤d、休止角、Hausner指数的测量：分别测出所述步骤c对应的m份配样煤粉的休止角和Hausner指数。