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水煤浆管道运输特性的研究 杨俊利 李培芳 （国家水煤浆中心储运研究所 煤炭科学研究总院唐山分院） 摘要 通过流变试验给出了水煤浆的宾汉塑性体流型后，以管道层流流动为 基础，分析管道输送摩阻损失计算方法，并根据系列模型管线输送试验实测结果 对公式进行了修正；探索了温度对管道输送摩阻损失的影响以及水煤浆管道输送 动态稳定性的评价方法。 关键词：水煤浆 管道输送 摩擦损失 温度影响 动态稳定性 1 前言 水煤浆所含煤粉粒度细、浆体浓度高，由于加人一定量的化学药剂，具有较 好的流动性和稳定性，可以像石油一样直接喷烧。 运输是水煤浆工业应用的一个重要环节。20 多年来，我国的运输业得到了 空前的快速发展，但是，仍然不能满足国民经济和社会发展的需要。鉴于管道运 输的优越性，它必将成为 来水煤浆运输的主要方式。 近年来，煤炭科学研究总院唐山分院管道运输研究中心对水煤浆的管道输送 特性进行一系列的试验研究，取得的成果在长距离水煤浆管道工程可行性研究中 得到应用。 2 水煤浆的基本性质 3 制备水煤浆所用煤的密度为ρ= 1.369(t/m ) 。试验水煤浆的粒度如表1。 s 1 水煤浆粒度组成 d( m) 355 180 154 125 100 71 56 45 d 的含量(%) 100 99.9 99.8 99.5 98.4 95.4 91.4 85.5 d( m) 37 28.2 24.1 20.1 16.1 12.1 8.05 4.02 d 的含量(%) 78.4 74.6 68.4 57.9 45.7 31.1 16.8 1.0 水煤浆的流变性质不仅影响其喷燃时的雾化质量，而且是管道运输中摩阻损 失高低的一个决定性因素。试验所用几种水煤浆的剪应力和切变率的关系大多可 近似用下式描述： du t t 0 h (1) dr du 式中: τ为剪应力；τ 为屈服应力；η为刚度系数； 为切变率。 0 dr 3 水煤浆管道输送参数 水煤浆粒度细、浓度高和粘度大，具有较好的稳定性，可作为均质悬液对待。 3.1 管道输送试验装置 水煤浆管道输送试验使用了四种不同管径的管道系统，管道内径分别为 75.9、148.2、204.7 和305.8mm 。试验用泵为美国MAYER 公司的曲杆泵，其 3 定流量为227m /h ，压力2.1MPa 。 3.2 管道输送试验中水煤浆流变参数 因制浆用煤属难制浆煤种，其成浆性较差，故水煤浆浓度较低而其粘度很高。 因此，为了得到粘度较低的试验用浆，又通过稀释进行了调制。两种水煤浆的流 变参数测量结果见表2 和表3 。 2 不同温度水煤浆流变参数 浆体温度 A B ℃ τ （Pa ） η（mPa ·s ） τ （Pa ） η（mPa ·s ）