專利名稱：一種漿料混合輸送裝置及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸送混合制備漿料的裝置及其應(yīng)用方法，屬于漿料的混合與輸送領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤炭是中國的主要能源，查明儲量I萬億噸，占我國各種化石燃料資源總儲量的95%以上。傳統(tǒng)的水煤漿制備エ藝中，水與煤的混合屬同步進行，即先按一定的比例將煤粉與水混合之后再通過流體輸送機械。由于在大型生產(chǎn)中，煤的破碎粒度很難完全一致，難免會有大顆粒的煤粉進入流體輸送設(shè)備，長期運行會對其造成較大負(fù)擔(dān)。且在輸送高溫高濃度的水煤漿(濃度在60%以上)時容易在輸送機械及管道中產(chǎn)生結(jié)焦和堵塞，使其使用壽命 大幅縮短。傳統(tǒng)設(shè)備的缺點對輸送物料有嚴(yán)格的要求。表現(xiàn)為(I)在輸送相方面，若流體中含有固體顆粒物則需使用專用泥漿泵。且固體相需粒度均勻，且分散度好。即使如此在低流速下輸送高濃度含固相流體也易在管道及設(shè)備中產(chǎn)生堵塞與結(jié)焦。(2)在輸送物料PH值方面，輸送的物料PH特性往往隨壓カ溫度變化。特別是在處理超臨界流體(溫度在374. 1°C 480°C，壓カ在22. IMPa 40MPa)的條件下，物料PH值變化非常明顯。再加上整個加工過程中物料升溫降溫頻繁，如此ー來就會使輸送設(shè)備及管道承受額外的負(fù)擔(dān)，加速其老化。傳統(tǒng)流體輸送設(shè)備的上述缺點雖然可以通過更換設(shè)備，如將泵更換為泥漿泵或耐腐蝕泵來解決。但如此操作會對整個加工過程的經(jīng)濟性產(chǎn)生影響，使產(chǎn)品附加值下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種漿料混合輸送裝置，該裝置包括儲罐I、流體輸送裝置
2、變徑管3，其中流體輸送裝置2與變徑管3連接，儲罐I與變徑管3連接。本發(fā)明中變徑管3為中間段收縮的管道，變徑管3按照進料方向包括收縮段4、喉管段5、擴張段6和進料管7，收縮段4通過喉管段5與擴張段6連接，進料管7設(shè)置于喉管段5上，并與儲罐I連接，利用預(yù)混合漿料自身的重力勢能及流體通過變徑管產(chǎn)生的負(fù)壓實現(xiàn)進料。本發(fā)明中變徑管三部分的幾何尺寸比例，應(yīng)當(dāng)符合一定要求，喉管段5內(nèi)徑為入ロ或出口管ロ內(nèi)徑的1/2 1/3，收縮段4的中心角的角度為18-32°，擴張段6的中心角的角度小于7°，喉管段5長度等于喉管段5內(nèi)徑長度。本發(fā)明中變徑管入口及出口管ロ內(nèi)徑相同，為500-4000mm。本發(fā)明中儲罐帶有攪拌裝置。流體輸送裝置為普通市售流體輸送泵，如大連耐酸泵廠的CZ系列標(biāo)準(zhǔn)化工泵、ZE型水泵、ZX自吸式化工離心泵。
本發(fā)明另一目的是提供ー種利用漿料混合輸送裝置混合輸送煤漿的方法，具體步驟如下
1)將粒度為IOOMm IOmm的原料與流體混合制備成漿料質(zhì)量百分比濃度為50 85%的預(yù)混合漿料并貯于儲罐內(nèi)；
2)通過流體輸送裝置輸送未與原料混合的純凈流體，進入變徑管并在變徑管中與從儲罐通過進料管進入變徑管的預(yù)混合煤漿混合均勻后制得所需漿料，并輸入后續(xù)反應(yīng)器中，其中流體進入變徑管前流速為O. 5 5m/s。本發(fā)明中原料為煙煤、無煙煤、褐煤、生物質(zhì)、有機廢物中ー種或幾種的任意混合物。但此發(fā)明原理適用于絕大部分漿料混合流程，原料包括但不限于上述幾種物質(zhì)。
本發(fā)明中流體是指欲與原料進行混合的液體，其最終與原料混合制成漿料，例如水、油等。本發(fā)明中流體輸送及進料混合在374. I 480°C、22. I 40MPa的超臨界條件下進行，其混合效果為最佳。本發(fā)明中流體與原料的混合屬于異步進行，實際的混合過程是在物料輸送裝置之后，混合的動カ來源于流體通過變徑管時產(chǎn)生的負(fù)壓。儲罐、流體輸送裝置與變徑管作為ー個整體運行，缺少其中任一組分則該系統(tǒng)無法達到預(yù)期的效果。本發(fā)明中變徑管最好安裝于儲罐下方，變徑管安裝高度不得高于儲罐高度，當(dāng)變徑管與儲罐等高時混合動カ來源于流體通過變徑管時產(chǎn)生的負(fù)壓，當(dāng)變徑管安裝于儲罐下方時動カ源除負(fù)壓外還有流體重力。本發(fā)明中流體輸送裝置用于傳輸混合前所需的流體，并將動能傳輸至流體，以使流體在流經(jīng)變徑管喉管段時于管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓是儲罐內(nèi)初歩混合漿料輸入變徑管的推動力，高濃度漿料在管內(nèi)高速流動的流體沖擊作用下被均勻分散，實現(xiàn)預(yù)先配制的高濃度漿料與經(jīng)由流體輸送裝置輸送的流體的異步混合，達到保護輸送機械，延長其使用壽命的目的。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)采用本發(fā)明裝置混合漿料，可大幅延長流體輸送裝置的使用壽命；(2)本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，采用普通流體輸送裝置即可滿足輸送要求，不需用到特種流體輸送設(shè)備，節(jié)約了設(shè)備制造和運行成本，且效率高；(3)因為不需要泥漿泵，所以對所輸送原料要求相對寬松，對粒度于IOOMm IOmm之間的原料都能混合輸送,不會因為粒度太大而對流體輸送裝置造成損害，(4)本裝置能在混合輸送超臨界流體的條件下使用，且實際使用效果更佳。因為泥漿泵無法承受高溫高壓，故傳統(tǒng)設(shè)備無法輸送此類流體。


圖I為煤漿混合輸送裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明中變徑管結(jié)構(gòu)示意 圖中1是儲罐；2是流體輸送裝置；3是變徑管；4是收縮段；5是喉管段；6是擴張段；7是進料管；8是反應(yīng)器。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步詳細(xì)說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于所述內(nèi)容。實施例I :本漿料混合輸送裝置，包括儲罐I、流體輸送裝置2、變徑管3，其中流體輸送裝置2通過直管與變徑管3連接，儲罐I與變徑管3的進料管連接；其中變徑管3為中間段收縮的管道，變徑管3按照進料方向包括收縮段4、喉管段5、擴張段6和進料管7，收縮段4通過喉管段5與擴張段6連接，進料管7設(shè)置于喉管段5上，并與儲罐I連接；喉管段5內(nèi)徑為變徑管入口或出ロ管ロ內(nèi)徑的1/2，收縮段4的中心角的角度為18°，擴張段6的中心角的角度5°，喉管段5長度等于喉管段5內(nèi)徑長度；變徑管入口及出ロ管ロ內(nèi)徑相同，為500_ ;儲罐帶有攪拌裝置，儲罐與變徑管位于同一水平面。利用漿料混合輸送裝置混合輸送煤漿的方法，具體步驟如下
(O將破碎至平均粒度為200Mm的昭通褐煤預(yù)先與水混合制備成質(zhì)量百分比濃度為65%的水煤漿，并貯于儲罐內(nèi)；
(2)用ZE型水泵(大連耐酸泵廠，流量2 2100m3/h，揚程5 250m)將常溫常壓(25 °C，101. 3kPa)的水送入變徑管入口管徑為500mm的變徑管內(nèi)，水流速為3m/s ;水進入變徑管并在變徑管后與從儲罐通過進料管進入變徑管的預(yù)混合煤漿混合制得水煤漿濃度為35%的漿料，變徑管產(chǎn)生負(fù)壓為33825Pa (絕對壓強)，泵的使用壽命預(yù)計為15個月，與傳統(tǒng)輸送方法相比，泵的壽命延長了 12個月左右。
實施例2 :本漿料混合輸送裝置，包括儲罐I、流體輸送裝置2、變徑管3，其中流體輸送裝置2通過直管與變徑管3連接，儲罐I與變徑管3的進料管連接；其中變徑管3為中間段收縮的管道，變徑管3按照進料方向包括收縮段4、喉管段5、擴張段6和進料管7，收縮段4通過喉管段5與擴張段6連接，進料管7設(shè)置于喉管段5上，并與儲罐I連接；喉管段5內(nèi)徑為變徑管入口或出口管ロ內(nèi)徑的1/3，收縮段4的中心角的角度為32°，擴張段6的中心角的角度V，喉管段5長度等于喉管段5內(nèi)徑長度；變徑管入口及出ロ管ロ內(nèi)徑相同，為4000mm ;儲罐帶有攪拌裝置，儲罐與變徑管位于同一水平面。利用漿料混合輸送裝置混合輸送煤漿的方法，具體步驟如下
(1)將破碎至平均粒度為2_的干燥豆渣預(yù)先與水混合制備成濃度為85%的預(yù)混合漿料，并貯于儲罐內(nèi)；
(2)用ZE型水泵(大連耐酸泵廠，流量2 2100m3/h，楊程5 250m)將中溫中壓(200°C，20MPa)的水送入變管徑入口管徑為4000mm的變徑管內(nèi)，煤漿儲罐同樣加壓至20MPa，水流速為I. 5m/s ;水進入變徑管并在變徑管后與從儲罐通過進料管進入變徑管的預(yù)混合漿料混合制得濃度為35%的漿料，變徑管產(chǎn)生負(fù)壓為11325Pa (絕對壓強)，泵的使用壽命預(yù)計為9個月，與傳統(tǒng)輸送方法相比，泵的壽命延長了 7個月左右。
實施例3 :本漿料混合輸送裝置結(jié)構(gòu)同實施例I。利用漿料混合輸送裝置混合輸送煤漿的方法，具體步驟如下
(1)將破碎至平均粒徑200Mm的昭通褐煤預(yù)先與水混合制備成濃度為65%的水煤漿，并貯于儲罐內(nèi)；
(2)用ZX自吸式化工離心泵(大連耐酸泵廠，流量6.3 200m3/h，楊程5 125m)將超臨界狀態(tài)(480°C，40MPa)的水送入變管徑入口管徑為IOOOmm的變徑管內(nèi)，水流速為3m/s ;煤漿儲罐同樣加壓至40MPa ;水進入變徑管并在變徑管后與從儲罐通過進料管進入變徑管的預(yù)混合煤漿混合制得水煤漿濃度為35%的漿料，變徑管產(chǎn)生負(fù)壓為33825Pa (絕對壓強)，泵的使用壽命預(yù)計為6個月，與傳統(tǒng)輸送方法相比，泵的壽命延長了 5個月左右。
實施例4 :本漿料混合輸送裝置結(jié)構(gòu)同實施例1，不同在于收縮段4的中心角的角度25°，變徑管入口及出口管ロ內(nèi)徑相同，為1000mm。利用漿料混合輸送裝置混合輸送煤漿的方法，具體步驟如下
(I)將粒度為1_的滇池底泥預(yù)先與油混合制備成濃度為50%的漿料，并貯于儲罐內(nèi)。
(2)用CZ標(biāo)準(zhǔn)化工泵(大連耐酸泵廠，流量 2000m3/h，楊程 160m)型泵將油送入變徑管內(nèi)，油流速為5m/s ;油進入變徑管并在變徑管后與從儲罐通過進料管進入變徑管的預(yù)混合漿料混合制得濃度為30%的漿料，變徑管產(chǎn)生負(fù)壓為33825Pa (絕對壓強)，泵的使用壽命預(yù)計為17個月，與傳統(tǒng)輸送方法相比，泵的壽命延長了 12個月左右。實施例5 :本漿料混合輸送裝置結(jié)構(gòu)同實施例2，不同在于變徑管設(shè)置于儲罐下方5m位置，變徑管入口及出口管ロ內(nèi)徑相同，為500mm;收縮段中心角為25°。利用漿料混合輸送裝置混合輸送煤漿的方法，具體步驟如下
(O將粒度為500Mffl的干燥藍藻預(yù)先與水混合制備成濃度為85%的漿料，并貯于儲罐內(nèi)。(2)用CZ標(biāo)準(zhǔn)化工泵(大連耐酸泵廠，流量 2000m3/h，楊程 160m)型泵將油送入變徑管內(nèi)，水流速為2m/s ;水進入變徑管并在變徑管后與從儲罐通過進料管進入變徑管的預(yù)混合漿料混合制得濃度為25%的漿料，儲罐與變徑管所在液面高度相同時產(chǎn)生負(fù)壓為-107675Pa (絕對壓強)，泵的使用壽命預(yù)計為12個月，與傳統(tǒng)輸送方法相比，泵的壽命延長了 10個月左右。
權(quán)利要求
1.一種漿料混合輸送裝置，其特征在于其包括儲罐(I)、流體輸送裝置(2)和變徑管(3 )，其中流體輸送裝置(2 )與變徑管(3 )連接，儲罐(I)與變徑管(3 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述煤漿混合輸送裝置，其特征在于變徑管(3)為中間段收縮的管道，變徑管(3)包括收縮段(4)、喉管段(5)、擴張段(6)和進料管(7)，收縮段(4)通過喉管段(5)與擴張段(6)連接，進料管(7)設(shè)置于喉管段(5)上，并與儲罐(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述漿料混合輸送裝置，其特征在于喉管段(5)內(nèi)徑為變徑管入口或出口管口內(nèi)徑的1/2 1/3，收縮段(4)的中心角的角度為18-32°，擴張段(6)的中心角的角度小于7°，喉管段(5)長度等于喉管段(5)內(nèi)徑長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述漿料混合輸送裝置，其特征在于變徑管(3)的變徑管入口及出口管口內(nèi)徑相同，為500-4000mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述漿料混合輸送裝置，其特征在于儲罐帶有攪拌裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述水漿料混合輸送裝置，其特征在于流體輸送裝置為流體輸送栗。
7.利用權(quán)利要求I所述漿料混合輸送裝置混合輸送漿料的方法，其特征在于按如下步驟進行 (1)將破碎至粒度為IOOMm IOmm的原料與流體混合制備成質(zhì)量百分比濃度為50 85%的預(yù)混合漿料并貯于儲罐內(nèi)； (2)通過流體輸送裝置輸送未與原料混合的流體，進入變徑管并在變徑管中與從儲罐通過進料管進入變徑管的預(yù)混合煤漿混合均勻后制得所需漿料，并輸入后續(xù)反應(yīng)器中，其中流體進入變徑管前流速為0. 5 5m/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述漿料混合輸送裝置混合輸送漿料的方法，其特征在于原料為煙煤、無煙煤、褐煤、生物質(zhì)、有機廢物中一種或幾種的任意混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述漿料混合輸送裝置混合輸送漿料的方法，其特征在于流體輸送及進料混合在374. I 480°C、22. I 40MPa的超臨界條件下進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種漿料混合輸送裝置及其應(yīng)用方法，該裝置包括儲罐、流體輸送裝置、變徑管，其中流體輸送裝置與變徑管連接，儲罐與變徑管連接；其中變徑管為中間段收縮的管道，變徑管按照進料方向包括收縮段、喉管段、擴張段和進料管；本裝置結(jié)構(gòu)簡單，在流體輸送設(shè)備后增加變徑管，從而利用流體通過變徑管時產(chǎn)生的負(fù)壓來使原料和流體的異步混合，從而保護流體輸送設(shè)備，達到延長使用設(shè)備壽命的目的，尤其在連續(xù)進料式超臨界水裝置中，輸送高溫高壓混合漿料時采用本發(fā)明可明顯提高設(shè)備使用壽命。
文檔編號C10L1/32GK102703145SQ201210191759
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者寧平, 寧致遠(yuǎn), 田森林 申請人:昆明理工大學(xué)