浅析水煤浆输送管道压力降和管径计算.pdf

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1、浅析水煤浆输送管道压力降和管径计算杨明1孟媚2l陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司，陕西西安710065；2陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南714000摘要：本文首先对液固二相流的基本原理和液固两相流压力降的计算方法进行简单介绍，然后根据收据的数据对以前整理的液固两相流压力降的计算关联式进行修正，并根据修正后的关联式进行相关临界速度的核算，从而为日后进行水煤浆输送管道压力降和管径计算提高理论参考。关键词：水煤浆；输送；压力降计算；临界速度●jL￡·—Ll刖舌我国煤炭资源分布不均衡，为满足各个地区的使用需要进行大规模的远程运输，使得煤

2、炭的运输成本升高。而且运输过程中很容易造成煤炭的损耗以及环境的破坏。现阶段随着煤气化生产工艺的成熟和使用，水煤浆的使用得到人们越来越多的关注。水煤浆利用管道进行运输，运输成本低，效率高，而且污染很小。现阶段加强对水煤浆输送技术的研究，深化对其输送管道的设计能够保障水煤浆的平稳输送，具有重要的现实意义。2液固二相流的基本原理由水煤浆的主要组成是煤、水和添加剂，是一种液固混合物。其中煤的状态的主要是粉末状，占比约为55％，水的占比约为45％，水煤浆一般是以液固悬浮液的形态存在，并进行管道输送。这种液固悬浮液在管道中流动的时候，其流动速度主

3、要受到管道内压力的影响。具体的关系如图1所示。均l{l滋动幽1图中的横轴表示的是水煤浆的流速u取对数后的数值。纵轴表示的是对输送管道的单位管长的压力降AP取对数后的数值。随着流速的不断增大，管道内水煤浆也经历了不同的流动状态。一开始流速比较低的时候，水煤浆处干固定床滑动流动的状态，这个时候，水煤浆内的煤与水分离，水继续向前流动，煤炭由于速度太慢逐渐沉淀，造成管道堵塞。在达到临界速度之前，流速越大，堵塞越严重。当流速超过第一个I临界速度之后，水煤浆的流动过度到脉动流动，之后随着流速增大，经过非均相流动状态，最后进入平稳的均相流动状态。只

4、有进入均相流动状态后，在水煤浆管道输送的过程中才不会出现固液分离，实现水煤浆在管道入口和出口处的浓度一致。所以在实际进行水煤浆管路输送的时候，一定要杜绝出现低于临界速度的情况。而为了实现最好的输送效果，要保证输送过程中管道内的流速在最低均相流速之上。3液固两相流压力降的计算3．1水平管道内的压力降计算式④固定床滑动流动区．．2，t=0·4036C07389f,。0-7717CD-0．4054【看bP②脉动流动区，．2—：=0．9857C。”8f“c。“42”(丢南广54⑧非均相流动区．．2／一五．=0·5513C0．8687f．，12

5、CD-0．1677【赤iir”8@均相流动区．．2／_=0-8445C0．5,024工1．43c。⋯6[赤矿5”3．2垂直管道内的压力降一般来将，自下而上的流动会造成水煤浆内煤的含量升高，相反当水煤浆自上而下流动的时候就会使煤的浓度降低。所以在研究水煤浆在垂直管道内的流动的时候，一方面要考虑正常流动造成的压力降，同时要考虑水煤浆内固液分离造成的压力降。3．3液固二相流的临界速度为了尽量避免管道的堵塞，要尽量使液固二相流得流动速度大于临界速度。通过综合液固悬浮液内固体物质的不同，考虑到固体物质颗粒大小的影响，把临界速度u。的表达式整理为

6、：∥“=o．02519d(s一1)(_u_pM)””卜Ⅳ3．4保持均相流动状态的最低流动速度上文提到要想保持水煤浆的平稳输送就要使流动速度高于均相流动状态的最低速度。通过分析，将保持均相流动状态的最低流动速度Umin的表达式整理为：‰，2=0．28619D(s—1)c⋯51正“”2C。“”724关联式的修正及临界速度的核算4．1数据采集在某公司进行水煤浆管路输送的过程中有两条具有代表性的输送系统。这两条输送系统是采用低压进行输送，而且输送管路的输送泵性能比较好，输送距离都将近200m。运行中的数据比较稳定，与实际运行的状况比较匹配。因

7、此选用这两条输送系统进行数据采集，用于参考。对两条输送系统收集的数2001扎-哲理2016年5月据多达400多组，选取其中的一部分作为依据。4-2球体的自由沉降速度水煤浆内的煤，是以细小颗粒的状态存在。因此借助球体自由沉降理论来研究煤在水煤浆输送中的的沉降情况。而影响球体自由沉降速度的主要因素就是阻力系数C。，当雷诺数R。在8．5X10～～1．5X105之间时，阻力系数Cn的表达式可以表示为C。={(241R。)o5+0．34035[R,“⋯+1／(1．7201+0．0lgR，)】】24．3对摩擦因子进行修正利用实际测量的压力降AP、

8、流量Q和其他的一些数据，导入Origin软件对摩擦因子进行拟合修正，得到新的拟合关系式如下：。n¨二Ⅱf-f．=P,C。丘c。。‘面舌面r其中拟合相关系数为0．82506．D表示水煤浆输送管道的内径尺寸，D=0，623M