油基油水煤浆的流变性质研究.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 2 . 9 5 ’ “ “ * 文章编号 * “ “ “ A * B C D “ “ * E “ A “ “ F A “ G 油基油水煤浆的流变性质研究 陈业泉* H H朱红*H孙正贵*H齐祥明*H 闫学海*H杨云* D * ’中国矿业大学 化工学院H江苏 徐州 * “ “ F I ’胜利油田石油管理局H山东 东营 G J “ “ “ E 摘要研究了一系列稳定的油基油水煤浆的流变性质H探讨了煤种以及煤浆中煤K水K油三相比 例对煤浆流变性质的影响规律H并对流变曲线进行了回归分析’结果表明H煤浆属于屈服A假塑性 流体H油基油水煤浆的流变性能好H粘度低H其内部存在着由煤颗粒和水滴及油滴共同构建而成 的立体网状结构’对于制浆研究具有重要的指导意义’ 关键词油基油水煤浆I优化回归I流变性质 中图分类号 L G B文献标识码M 作 为 代 油 燃 料H油 煤 浆D 1 N E和 水 煤 浆 D 1 OE能够节约能源H且燃烧洁净’但油煤浆的粘 度较高且代油效率低I而水煤浆虽代油效率较高H 但适宜制浆的煤种范围较窄H热值较低H且燃油锅 炉改烧水煤浆时H锅炉及其喷嘴必须进行较大改 造’为解决这些问题H我们研究制备了油水煤浆’这 种燃料具有热值较高K着火点较低K易点燃K燃烧效 率较高K粘度较低等优点’由于这种混合燃料所使 用煤粉的粒度为 “P Q左右H灰份含量较小H所以 它可以直接用于燃油锅炉H而锅炉和喷嘴的改造幅 度较小’另外H作为一种燃料H其流变性和稳定性是 两个最基本的特性H它们决定着燃料的雾化K运输 及燃烧特性H所以对其流变性和稳定性的研究至关 重要’本文主要研究这些煤浆流变性质的规律H由 于这种煤浆内部结构与以往不同H其性质也有较大 差异’ R 实验部分 R ’ R 实验材料 本文采用八一选煤厂洗选精煤D肥煤E K蒙西煤 D长焰煤E K准格尔煤D长焰煤E等种煤作为实验研 究主要用煤’煤种的工业分析数据如表* ’实验用 煤粉粒度分布利用/ X Q H 粘度约为G ’ GQY / Z7 ’实验中使用 的添加剂为非离子表面活性剂’实验用水为洁净自 来水D已经实验认证H水中电解质含量对此处煤浆 性质影响不大E ’ 表R实验煤样工业分析数据 [ \ ] _R [ _ ‘ a b c ‘ \ \ b \ d e c e f \ g \ h ij \ k‘ h \ e \ lm _noX p 煤样 / UM/ UU / 0q8 H / U 八一煤 ’ FB ’ C G ’ J “ ’ G F 准格尔煤 B ’ B “* * ’ * JC ’ * “ ’ 蒙西煤 * “ ’ G ’ FC * ’ B C“ ’ * R ’ r 油基油水煤浆的制备 将一定量的添加剂溶入油中H加入水制成油基 油水乳液H然后加入一定量的细粒煤粉H高速搅拌 均匀即制得油基油水煤浆’ R ’ s 测试方法 利用t t q A * * M型电导仪测定混合体系的电导 率H确定体系的类型D N X O型或 OX N型E ’利用 V q A * *型旋转粘度计测定体系在剪切速度下的 粘度H实验温度均为 “W’ 通过仪器检测H可以得到各种煤浆的流变曲 线’但若要对煤浆的流变性质深入了解H必须拥有 量化的流变曲线方程等一些数据H因而需要流变曲 线的回归’由曲线我们可以直观看出H绝大部分煤 浆属屈服A假塑性流体H它们的曲线方程如下 u v u9wxy z HD * E 收稿日期 “ “ * “ C G 基金项目江苏省自然科学基金资助项目D t {B J * G B E 作者简介陈业泉D * B G C A E H男H山东省新泰市人H胜利石油管理局高级工程师H从事自动化与洁净煤技术方面的研究| 万方数据 式中“为剪切应力 “ 为极限剪切应力 为稠度 系数 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 否 是 是 否 输出 水A B 煤A WH B L A的情况下改变外相油的含量我们得 到了P “ JXP OJK 种煤浆均由八一煤制成添加剂 质量分数为I YA 实验数据见表“ 图“ 表U Z U JXZ [J浆流变曲线优化回归方程 * ,U - . / 0 10 2 , 34 , 5 4 , 6 6 0 7 8, \ / 0 7 8 6 7 9Z U JXZ [J 6 4 4 0 , 6 煤浆号 D外相油A ] Y回归方程 相关指数FG P “ J P M J P H J P K J P L J P O J H N M H M N “ H “ N G H Q RN G SN N L HT N O H O Q RN M SN I “ NT N O “ P Q RN L K SN G N OT N O G M Q RI N SN “ P KT N L M K Q RG G SI “ L OT N K K I Q RL “ S“ I I “T N K I M N P P PG N P P PP N P P PO N P P PL N P P PK N P P OL 图“ P “ JXP OJ浆表观粘度曲线 _ ‘ “ ab b c d e f g h _ i j k i _ g lj m d h e i k n k n P “ JXP OJ i o m d d _ e i 首先由图“可以看到随着外相油含量的减 少煤浆的表观粘度呈增加趋势根据爱因斯坦等 的粘度公式来看这是由于内相体积分数增加的结 果而当内相体积分数高于K N Y油质量分数小于 “ H YA以后浆体粘度急剧增加这主要是内相颗粒 之间的相互作用力增加的结果p此外应该和内部 结构形成程度增加也有关 通过表“可以看出随外相油含量的变化煤浆 的流变性质也有较大的变化流变曲线方程显示 外相油含量较高时屈服应力接近于零而q值接 近于I 说明这时的流体接近牛顿流体随油含量的 减少屈服应力值Q l增加 粘度系数r增加而指 数q减小浆体转变为屈服s假塑性流体内相体积 增大时屈服应力的增加则证明内相颗粒间的作用 力增加由于体系中某种结构的存在有些油会被 包裹起来而不能自由流动因而粘度系数r也呈 增加趋势 ’ t 内相煤水比例的影响 外相油含量保持不变质量分数为M N YA 改变 内相煤水比例制得一组浆aI JXaKJ 其中aI J浆 为油水乳液 aK J浆为油煤悬浮液A 本组浆由八一 煤制成添加剂质量分数含量为I H Y实验检测结 果见表M和图M 由于数据悬殊太大图M中未将 aI J aKJ浆列出A 表t u v JXu wJ浆流变曲线优化回归方程 * ,t - . / 0 10 2 , 34 , 5 4 , 6 6 0 7 8, \ 煤 回归方程相关指数FG aI J H B NQ RN SN I G PT N L L L N P P OL aG J M B IQ RI M SN I N GT N O P K N P P PO a“ J “ B GQ RI N SN I M “T N O H G N P P PM aM J G B “Q RN M H SN G K KT N L O L N P P PM aH J I B MQ RN H H SN H “ LT N L L K N P P PO aK J N B HQ RK I O SI H L GT N K I M N P P PL NIK 中国矿业大学学报第“ N卷 万方数据 图 “ “ , 2 9而 “ 浆则在 * 9 ; C X / ’ AB C ’ , - ’ * * 1 - ’ ,/ ’ L * . ’ , 9 CML F N O - / ’ , 3 A A P P Q 9 - ’ / R A K0 * “ 1 * G H G- ’ - 3 “ 1 / “ - ’ 4 * ’ , - 5 - S - * T ’ , - ’ , / ’ ’ ,A U V P P P 9 - ’ /W X Y Z [ \ ] [ _L *1 * , - . / 2 1 2 * 1 “ - * 3 4 /3 * 1 - * 3 4 3 “ / ‘ * - 6 ‘ / 3 * a/ “ * 1. / 3 1 1 J 5 89 Wa* 1 *3 “ - * K H’ “ *- ’ 4 * ’ . * 4 - 4 4 * 1 * ’ “ . / 3 / ’ “ *1 / “ - 4 “ 1 * *2 / 3 * 3 J . / a/ “ * 1 - W ’1 * , - . / 2 1 2 * 1 “ - * 3 4 “ *. / 3 1 1 a/ 3 - 3 . 3 3 * KE ’/ - “ - ’ “ *1 * , - . / . 1 b * 3 a* 1 *1 * , 1 * 3 3 * / ’ / ’ / N * KL *1 * 3 “ 3 a3“ / “ “ *. / 3 1 1 ‘ * ’ , 3“ / - * 6 2 3 * 6 2 / 3 “ - .4 - / ’ “ / “ “ *5 89 M- 3, - ’1 * , - . 2 1 2 * 1 “ / ’ a- ’b - 3 . 3 - “ K - “ / 3 /‘ 1 / / 2 2 - . / “ - ’2 1 3 2 * . “ / ’ - 3 3 - , ’ - 4 - . / ’ “ - ’/4 1 “ * 1 1 * 3 * / 1 . 4 3 1 1 6 G/ c - ’ , K de fg h \ i Z _ - a/ “ * 1 . / 3 “ 1 1 R 2 “ - G- N * 1 * , 1 * 3 3 - ’ R jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj 1 * , - . / 2 1 2 * 1 “ J上接第k P l页W 美国m工程索引n J光盘版W A P P P 年收录中国期刊刊名和篇数 期刊刊名篇数期刊刊名篇数 现代化工 V A 稀土学报J英文版W U 复合材料学报 V A 石油大学学报 U 北京理工大学学报J英文版W V 中国航空学报J英文版W U 光电子o激光 V 太阳能学报 p q 功能材料 V P 石油化工 p Q 材料研究学报 k q 武汉工业大学学报J英文版W p Q 电子学报J英文版W k q 稀有金属J英文版W p V 摩擦学学报 k Q 力学学报J英文版W p k 计算机科学技术J英文版W k V 计算机集成制造系统 p k 同济大学学报 k k 控制与决策 p k 核动力工程 k l 光学技术 p p 北京科技大学J MMMW U p 西安石油学院学报 p A 船舶力学 U l 燃烧科学与技术 p 机械工程学报J英文版W U l 合成橡胶工业 p 天然气工业 U 原子能科学技术 l q 大连理工大学学报 U 真空科学与技术学报 l q J下转第k k页W Ak 中国矿业大学学报第l P卷 万方数据