一种水煤浆密度及浓度的快速检测方法

本发明属于工业水煤浆检测，特别涉及一种水煤浆密度及浓度的快速检测方法。

背景技术：

1、我国作为富煤少油的国家，煤炭在一次能源的生产和消费中占比75％左右，为我国的工业发展和经济建设提供了重要保障。水煤浆是通过将一定粒径分布的煤粉(60-70％)、水(30-40％)和少量添加剂组成高浓度的煤-水分散体系，其应具有一定的流动性和稳定性，便于运输和储存。水煤浆的浓度一般指经过干燥后剩余产物的含量，也称为固含量。

2、水煤浆的浓度会影响气化炉产量、煤炭利用效率和经济效益。气化水煤浆在气化的过程中，一部分煤作为燃料燃烧提供气化能量，另一部分作为生产合成气的原料，由于在气化过程中，水的气化会带走部分热量，导致气化炉的热效率降低，故水煤浆浓度对工艺装置的能耗负荷有一定的影响。通过确定最佳的水煤浆浓度来提高煤炭利用率，气化炉热效率以及提高经济效益，对工业实际生产中具有很重要的应用价值。

3、一般水煤浆浓度的测试方法有快速水分测定仪、恒温干燥箱烘干等，测试温度的不同，对浓度测试的结果也会有所差异。实验结果表明，使用快速水分测定仪，其快速测得结果低于使用恒温干燥箱获得结果约0.3％；放射性同位素法利用射线与物质作用，通过强度衰减来测量水煤浆浓度大小，由于在实际操作过程中，存在安全风险，操作维护复杂，难以保持长时间稳定测量；超声波法测浓度基于水动力学，通过耦合声速及声衰减信号建立测量模型，由于温度和压力等物理条件会改变超声波的传播特性，对测量结果有较大误差。以上方法均为水煤浆浓度的测定提供一种思路，但由于污染环境，操作复杂，误差大及技术不够成熟可靠等缺点，不能很好的应用于工业水煤浆浓度实时测定。

4、本发明能够实现水煤浆密度和浓度快速测定，同时可适应煤种、浓度、粒度和温度变化造成的影响，提高水煤浆浓度测定的准确性和实时性。该方法不仅适用于水煤浆浓度测定，对其他工业生产中的固液悬浮分散体系浆体具有一定的指导意义和良好的应用前景。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种水煤浆密度及浓度的快速检测方法，本方法以实现工业生产中水煤浆浓度的快速检测。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种水煤浆密度及浓度的快速检测方法，快速检测方法利用比重法测出水煤浆的密度，然后利用悬浮液密度与浓度的关系得出水煤浆浓度，将计算结果与干燥失重法相比，结果接近，误差小；通过控制煤粉不同球磨时间得到符合气化浆(75um通过率>50％)和燃料浆(75um通过率>70％)粒度要求的煤粉，考虑不同粒径分布水煤浆对检测结果的影响；将含有水煤浆的烧杯置于恒温槽中，通过控制恒温槽温度来改变煤浆温度，并利用水银温度计测出煤浆温度，考虑不同温度下水煤浆对检测结果的影响，利用该方法快速检测煤浆密度及浓度，并与干燥失重法进行比较，结果也有较高的准确性。

4、一种水煤浆密度及浓度的快速检测方法，包括以下步骤：

5、s1、球磨得到符合气化浆和燃料浆粒度要求的煤粉；

6、s2、利用干法制浆：在250ml烧杯中加入30-50wt％的水和煤粉用量5.0g/kg的萘系添加剂，并测出水和萘系添加剂混合溶液的密度，记作：制浆水溶液密度ρ液，边搅拌边加入50-70wt％的煤粉，搅拌5min，制得水煤浆，测得水煤浆密度ρ混；

7、s3、根据步骤s1中依据gb/t 217-2008利用比重瓶测出煤粉真密度ρ固，步骤s2中测得制浆水溶液密度ρ液和水煤浆密度ρ混，通过公式计算得到水煤浆浓度cw，

8、s4、将得到的水煤浆浓度cw与干燥失重法测得的结果进行误差分析。

9、进一步地，所述步骤s3中的公式如下：

10、

11、

12、

13、s＝ρ固sv＝ρ混cw(4)

14、ρ混＝ρ固sv+(1―sv)ρ液(5)

15、

16、由公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)、公式(5)和公式(6)得到：

17、

18、其中：ρ固为煤粉真密度，ρ液为制浆水溶液密度，ρ混为水煤浆密度，sv为煤粉体积浓度，v固为煤粉体积，v液为液体体积，m固为固体质量，m液为液体质量，s为单位体积水煤浆中煤粉质量。

19、进一步地，所述步骤s1中，气化浆要求75um通过率>50wt％，燃料浆要求75um通过率>wt 70％。

20、进一步地，所述步骤s2中通过桨型搅拌器进行搅拌，搅拌要求为800rpm。

21、进一步地，所述步骤s2中通过改变煤粉和水的加入比例配制不同浓度的水煤浆。

22、进一步地，所述步骤s2制得的水煤浆粘度采用旋转流变仪测出。

23、进一步地，将所述步骤s2中得到的装有水煤浆的烧杯置于恒温槽中，通过控制恒温槽温度来改变水煤浆温度，利用水银温度计测出水煤浆温度，控制水煤浆温度20-60℃。

24、进一步地，所述步骤s2中制浆水溶液密度ρ液和水煤浆密度ρ混采用液体密度计测出。

25、进一步地，所述干燥失重法检测水煤浆浓度：用称量瓶取出2g所述步骤s2得到的水煤浆通过烘箱烘干得出浓度。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、(1)本发明的方法操作简单，准确度高，能够快速测出水煤浆浓度大小，并分析粘度与浓度的关系变化，为水煤浆实际生产提供了指导意义。

28、(2)本发明的方法能够适应煤种、浓度、粒度和温度变化对测定结果的影响，其适用性强，低污染和低检测成本。

29、(3)本发明为工业生产中其它浆体的浓度测定提供了一种思路，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：所述步骤s1中，气化浆要求75um通过率>50wt％，燃料浆要求75um通过率>wt 70％。

4.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：所述步骤s2中通过桨型搅拌器进行搅拌，搅拌要求为800rpm。

5.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：所述步骤s2中通过改变煤粉和水的加入比例配制不同浓度的水煤浆。

6.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：所述步骤s2制得的水煤浆粘度采用旋转流变仪测出。

7.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：将所述步骤s2中得到的装有水煤浆的烧杯置于恒温槽中，通过控制恒温槽温度来改变水煤浆温度，利用水银温度计测出水煤浆温度，控制水煤浆温度20-60℃。

8.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：所述步骤s2中制浆水溶液密度ρ液和水煤浆密度ρ混采用液体密度计测出。

9.根据权利要求1所述的水煤浆密度及浓度的快速检测方法，其特征在于：所述干燥失重法检测水煤浆浓度：用称量瓶取出2g所述步骤s2得到的水煤浆通过烘箱烘干得出浓度。

技术总结本发明公开了一种水煤浆密度和浓度的快速检测方法，通过比重法测出水煤浆的密度，然后利用悬浮液密度与浓度的关系，计算得出水煤浆浓度，该结果与干燥失重法以及其它检测方法相比误差小，准确度高，操作简单，检测快捷。通过对质量浓度51％‑68％的四种煤种成浆浓度进行检测，并考虑气化浆(75um通过率>50％)和燃料浆(75um通过率>70％)的粒度要求，由于在球磨或棒磨机制浆过程中会产生热量，进而造成煤浆温度升高，故考虑20℃‑60℃范围内对煤浆密度和浓度的影响，实验表明该方法得到的浓度与国标干燥失重法相比，结果较为接近，误差小。本发明能够快速测量工业水煤浆的浓度大小，对不同浓度、粒度和温度的水煤浆也有较高的准确性和适用性。技术研发人员：胡柏星,何其慧,孙冬闻,谢雨航,石安琪,陈凡,胡栖迟,许仁富受保护的技术使用者：南京大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27