丁家海, 陸海峰(.中國石化揚子石油化工有限公司化工廠,南京 0048; .華東理工大學(xué)上海市煤氣化工程技術(shù)研究中心,中國石化-華東理工大學(xué)煤氣化技術(shù)研究中心,上海 0037)

粉煤氣化工業(yè)裝置煤粉黏附力表征及其流動性評價

丁家海1, 陸海峰2
(1.中國石化揚子石油化工有限公司化工廠,南京 210048; 2.華東理工大學(xué)上海市煤氣化工程技術(shù)研究中心,中國石化-華東理工大學(xué)煤氣化技術(shù)研究中心,上海 200237)

氣流床粉煤加壓氣化工藝中,煤粉顆粒粒徑小、比表面積大,受顆粒間黏附力影響,煤粉在鎖斗下料單元經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)拱架橋現(xiàn)象。本文以SE(Sinopec-ECUST)-東方爐氣流床粉煤加壓氣化工藝為工業(yè)應(yīng)用背景,以典型粒徑特征的煤粉樣品為研究對象,采用連續(xù)介質(zhì)模型與顆粒間作用力分析相結(jié)合的方法,建模求解煤粉顆粒間的黏附力。通過對比不同樣品的流動參數(shù)、顆粒間作用力及其與重力的相互關(guān)系,揭示了平均粒徑及細顆粒含量對煤粉流動性和下料過程的影響,并在實驗室可視化下料平臺和工業(yè)裝置下料單元對上述結(jié)果進行了驗證。研究結(jié)果表明,隨著平均粒徑降低、細顆粒含量增加,煤粉流動性減弱,下料逐漸從結(jié)拱架橋過渡至無拱自由流。本文為改善入爐煤粉流動性、提高煤粉供料系統(tǒng)運行穩(wěn)定性提供了有效的參考。

煤粉; 流動性; 煤氣化; 黏附力

氣流床粉煤加壓氣化技術(shù)是當今煤炭清潔、高效利用的先進技術(shù)之一,其工藝涉及到煤粉的高壓給料、密相輸送等單元操作,都與煤粉的流動性密切相關(guān)[1-2]。在SE(中石化-華東理工大學(xué))-東方爐粉煤氣化工藝中,煤粉需要在高壓條件下從鎖斗進入發(fā)料罐,再通過高壓密相氣力輸送方式進入氣化爐。在向氣化爐供料過程中,如果加入的煤粉質(zhì)量流率發(fā)生波動,重要的操作參數(shù)如氧碳比等也就不穩(wěn)定,結(jié)果會造成氣化爐內(nèi)溫度偏高或偏低,影響反應(yīng)的正常進行和氣化爐的穩(wěn)定操作;或因局部高溫損壞反應(yīng)器襯里和噴嘴,或因爐溫過低出現(xiàn)堵渣現(xiàn)象。由此可見,煤粉流動性差將導(dǎo)致供料系統(tǒng)產(chǎn)生諸多問題,如煤粉料倉結(jié)拱架橋、煤粉流量波動較大等,進而直接影響氣化爐的長周期穩(wěn)定運行。

粉體流動性一直是粉體工程的基礎(chǔ),它是聯(lián)系單一顆粒的材料性質(zhì)與粉體技術(shù)中的單元操作,如粉體儲存、給料、輸送、混合等的紐帶。影響粉體流動性的主要因素包括粒徑及其分布、顆粒形狀、濕含量等,其中粒徑是最為重要的因素之一[3-4]。一般而言,氣流床粉煤氣化工藝要求90%以上的煤粉顆粒粒徑小于100 μm,以保證在較短的停留時間內(nèi)有足夠的反應(yīng)面積,從而提高氣化爐內(nèi)的碳轉(zhuǎn)化率。目前殼牌粉煤氣化工藝提出了較為寬泛的煤粉粒度要求,如粒徑小于5 μm和100 μm的顆粒的質(zhì)量分數(shù)分別在5%和90%以內(nèi),且平均粒徑約為70 μm[5]。但少有公開文獻對其進行針對性研究,相關(guān)應(yīng)用研究和理論指導(dǎo)缺乏。另一方面,在工業(yè)應(yīng)用過程中隨著磨機特性及制粉單元操作參數(shù)以及原料煤可磨性等多個因素的變化,煤粉粒徑及其分布也會隨之改變,進而直接影響著供料系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,因此系統(tǒng)考察工業(yè)裝置所磨制的煤粉粒徑及其分布對流動性和供料特性的影響,對工業(yè)用煤粉的流動性改善具有重要的參考價值。

本文以SE-東方爐氣流床粉煤加壓氣化工藝為工業(yè)應(yīng)用背景,以該裝置制粉單元不同粒徑特征的煤粉樣品為研究對象。氣流床粉煤氣化用煤粉粒徑小、比表面積大,屬于黏附性非自由流動粉體,體積力在顆粒與顆粒以及顆粒與其他物體壁面間的相互作用中所占的比例銳減,范德華力、靜電力、毛細管力和液橋力等表征顆粒間黏附性的作用力所占比例增大,造成了煤粉顆粒之間的強團聚作用及煤粉對固體壁面的黏附作用,導(dǎo)致煤粉流動行為復(fù)雜,流動穩(wěn)定性和可控性問題都更為突出。Donsi等[6]指出,黏附性粉體由于同時受到氣固流體動力學(xué)和固體顆粒間黏附力作用的雙重影響,下料過程往往變得更加困難。顆粒間的強黏附力會使得粉體在出口附近被進一步壓縮固結(jié),并表現(xiàn)出結(jié)拱、架橋等不穩(wěn)定流動現(xiàn)象,甚至直接停止下料。由此可見,對黏附性粉體顆粒間黏附力的表征及其對粉體流動特性的研究,既有突出的工業(yè)需求,又有非常重要的學(xué)術(shù)意義。

本文采用連續(xù)介質(zhì)模型與顆粒間作用力分析相結(jié)合的方法,從Rumpf方程出發(fā),借助FT4粉體流變儀的環(huán)剪模塊開展煤粉剪切測試,結(jié)合摩爾應(yīng)力圓理論獲得了床層拉伸應(yīng)力,建立了煤粉顆粒間黏附力預(yù)測模型。通過引入量綱為一的Bond數(shù),量化了不同粒徑煤粉的下料流動差異性,并通過實驗室可視化下料平臺和工業(yè)裝置下料單元對上述結(jié)果進行了驗證,比較了粒徑及其分布對煤粉流動性影響規(guī)律,并從改善煤粉流動性角度出發(fā)提出了工業(yè)裝置優(yōu)化運行的建議。

1 黏附力預(yù)測模型

采用連續(xù)介質(zhì)模型與顆粒間作用力分析相結(jié)合的方法,結(jié)合Rumpf方程[7]和摩爾應(yīng)力圓理論,建立關(guān)聯(lián)顆粒間作用力與宏觀流動參數(shù)的方程。相關(guān)假設(shè)如下:(1)顆粒隨機堆積;(2)顆粒為球形而且是單分散體系;(3)顆粒之間的接觸面積相比于顆粒表面足夠小,接觸為點接觸;(4)對于各個顆粒,接觸點在顆粒表面分布的概率是一致的;(5)堆積結(jié)構(gòu)是各向同性的。

根據(jù)上述假設(shè),Rumpf[7]和Molerus[8]推導(dǎo)出床層應(yīng)力(σt)與各顆粒間平均接觸力Fc的關(guān)系如式(1)所示:

(1)

其中:k為顆粒配位數(shù);d為顆粒的直徑;ε為床層空隙率。

為了使式(1)得到應(yīng)用,還需要對模型中的相關(guān)參數(shù)進行進一步的討論。根據(jù)Rumpf提供的經(jīng)驗公式,配位數(shù)k同空隙率ε之間的關(guān)系可表示為

(2)

對于實際粉體,常用索特直徑,即表面積平均粒徑(D[3,2])來描述顆粒表面和體積之間的相互關(guān)系。該特征粒徑能夠較好地闡述顆粒間的相互接觸情形,從而可將床層應(yīng)力和平均顆粒間作用力相關(guān)聯(lián)。

床層應(yīng)力σt可通過開展粉體剪切測試,并基于摩爾應(yīng)力圓理論獲得:

(3)

其中:φ為內(nèi)摩擦角(°);C為內(nèi)聚力(kPa),它取決于粉體的物理、化學(xué)性質(zhì)。

將式(2)、(3)和表面積平均粒徑dsv代入式(1)。當作用在粉體堆積床層上的力達到拉伸應(yīng)力σt時,分離的作用力等同于接觸點的顆粒間相互作用力,即顆粒間黏附力Fc，可獲得顆粒間黏附力的預(yù)測模型如下:

(4)

2 實驗物料與方法

本文以來自SE粉煤氣化工業(yè)裝置的煤種相同、粒徑特征不同的5個批次煤粉為原料介質(zhì),將樣品烘干,因此僅需考慮粒徑及分布的影響。采用Malvern 2000儀器測量煤粉樣品的粒徑及分布,相關(guān)數(shù)據(jù)如表 1所示。其體積平均粒徑(D[4,3])變化范圍較大,為44.56～96.40 μm之間。Span是反映粉體粒徑分布寬度的參數(shù)[9](Span=(D90-D10)/D50),其變化范圍為2.51～3.80,說明樣品的粒徑分布較寬且存在明顯差異。

表1 工業(yè)煤粉粒徑特性

D10,D50,D90—10th,50thand 90thpercentile particle diameter;D[4,3]—Volume average particle diameter;D[3,2]—Surface area average particle diameter

圖1給出了煤粉的粒徑分布?？紤]到細顆粒對粉體的散料特性具有決定性作用,重點對比了粒徑為20 μm以下細顆粒含量的差異性。由圖可見:A樣品中粒徑小于20 μm的細顆粒體積分數(shù)最高,達到33.89%；D樣品次之,達到27.73%;B和C樣品細顆粒體積分數(shù)約25%;E樣品細顆粒體積分數(shù)最低,僅21.86%。

以上述各煤粉樣品為實驗對象,采用FT4粉體流變儀的環(huán)剪模塊進行剪切測試。如圖2所示,環(huán)剪模塊由裝粉體的容器和同時提供正應(yīng)力(σ)和剪切力(τ)的剪切頭組成。操作過程由4個步驟組成:預(yù)處理、預(yù)壓、預(yù)剪切以及剪切。預(yù)處理可使得粉體床層建立起一種均勻的、松散的狀態(tài);接下來利用通氣壓頭對樣品進行預(yù)壓,粉體床層內(nèi)滯留的氣體在這一過程中逃逸,粉體床層可達到指定的固結(jié)狀態(tài),并獲得期望的床層空隙率ε;緊接著在設(shè)定的預(yù)壓縮應(yīng)力下(3、6、9 kPa)對粉體進行預(yù)剪切;最后,在一系列低于預(yù)壓縮應(yīng)力的正應(yīng)力下進行剪切測試。由剪切測試獲得的正應(yīng)力和剪切力數(shù)據(jù)得到粉體的屈服軌跡,其表達式滿足Mohr-Coulomb方程(式(5)),并進而獲得煤粉的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力。具體測試方法可見參考文獻[10]。

圖1 煤粉的粒徑分布

(5)

圖2 粉體流變儀及環(huán)剪測試模塊

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 剪切測試分析

剪切測試廣泛應(yīng)用于定量表征粉體的流動特性[11]?；贘enike提出的定容積剪切思想,通過選擇合適的預(yù)壓縮應(yīng)力并對粉體進行預(yù)壓縮,可以如實地反映粉體在指定應(yīng)力狀態(tài)下的流動特性[12]。對于煤粉料倉內(nèi)的流動而言,其核心思想是使得放入剪切盒內(nèi)粉體的水分、容積密度、溫度等與料倉出口附近粉體的狀態(tài)相同,此時求得的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力可表征預(yù)處理后粉體的流動性。

圖3所示為不同預(yù)壓縮應(yīng)力下各樣品的內(nèi)聚力。一方面,各樣品的內(nèi)聚力都隨著預(yù)壓縮應(yīng)力的增大而明顯增大;另一方面,對比5個樣品的內(nèi)聚力大小,大致可得出:A>D>B>C>E,這是煤粉平均粒徑和細顆粒含量綜合影響的結(jié)果。比較表1和圖1可以看出:平均粒徑大小順序為:AD>B≈C>E。并且,在較高預(yù)壓縮應(yīng)力下,內(nèi)聚力大小與細顆粒含量的關(guān)系更加密切。這主要是因為細顆粒含量越多,在壓縮應(yīng)力下的粉體床層堆積越緊密,顆粒間相互作用力增加,因而內(nèi)聚力更大。在工業(yè)應(yīng)用過程中,隨著煤粉堆積時間的延長,粉體在重力作用下壓縮,進而導(dǎo)致其流動性變差,因此應(yīng)盡量縮短堆積時間。

內(nèi)摩擦角反映了顆粒間的摩擦特性和抗剪特性。圖4所示為在不同預(yù)壓縮應(yīng)力下樣品的內(nèi)摩擦角,從圖中可以看出,與內(nèi)聚力變化規(guī)律類似,粒徑最大樣品E的內(nèi)摩擦角明顯大于其他樣品,但隨著固結(jié)應(yīng)力的變化,所有樣品的內(nèi)摩擦角變化幅度均較小。

圖3 不同預(yù)壓縮應(yīng)力下各樣品的內(nèi)聚力

圖4 不同預(yù)壓縮應(yīng)力下各樣品的內(nèi)摩擦角

3.2 煤粉黏附力預(yù)測及其對流動性影響

粉體的堆積狀態(tài)與流動特性密切相關(guān)。當粉體由疏松狀態(tài)轉(zhuǎn)變到密實狀態(tài)時,粉體顆粒間配位數(shù)和接觸面積都會改變,導(dǎo)致流動性發(fā)生顯著變化[13]。為了真實反映料倉下料過程的床層應(yīng)力狀態(tài),考慮到料倉出口附件粉體發(fā)生膨脹、應(yīng)力較低的實際情況,將低預(yù)壓縮應(yīng)力(3 kPa)的剪切數(shù)據(jù)代入式(4),以確保所計算煤粉顆粒間黏附力的可靠性。

首先,通過測量低預(yù)壓縮應(yīng)力(3 kPa)下樣品在剪切盒內(nèi)的堆積狀態(tài)獲得床層空隙率,如圖5所示。從圖5可以看出,隨著粒徑增加,煤粉堆積狀態(tài)逐漸趨于密實,床層空隙率逐漸降低。圖6給出了不同粒徑粉體的受力和堆積狀態(tài)示意圖。對某個粉體顆粒而言,其主要受力為自身的重力(G)和相鄰顆粒的顆粒間作用力(f)(fa、fb、fc分別為顆粒1和顆粒3、顆粒2和顆粒3、顆粒1和顆粒2之間的相互作用力)。對于粒徑小的粉體樣品,顆粒間作用力大于重力,導(dǎo)致粉體的團聚現(xiàn)象較為嚴重,粉體床層的空隙率較大,滯留的空氣較多,具有較強的可壓縮性;對于粒徑大的粉體,情況則相反,由于重力大于顆粒間的相互作用力,導(dǎo)致粉體床層具有較高的堆積效率和較低的可壓縮性,床層空隙率較低。

煤粉黏附力的預(yù)測結(jié)果如圖7所示。受平均粒徑和細顆粒含量的綜合影響,煤粉樣品A、B、C、D的黏附力關(guān)系并不明顯。一方面,樣品A、B、C、D的表面積、平均粒徑本身相差不大;另一方面,細顆粒含量的差異會影響到煤粉的剪切特性,表現(xiàn)出內(nèi)聚力C和內(nèi)摩擦角φ并不隨粒徑呈單調(diào)變化。但正如圖3和圖4所示,樣品E由于平均粒徑最大、且細顆粒含量最少,因此其顆粒間黏附力顯著低于其他4種樣品。

圖5 不同煤粉樣品的床層空隙率

圖 6 不同粉體的受力(a)和堆積狀態(tài)(b)示意圖

對于煤粉料倉下料過程,重力G是推動力,而顆粒間黏附力Fc是阻力,因此,采用兩者的比值Bond數(shù)來衡量這一作用效果,其定義如式(6)所示:

Bond=Fc/G

(6)

根據(jù)Bond數(shù)的定義可知,其值越小,重力的作用效果越強,下料過程的推動力越大,易于流動;其值越大,顆粒間黏附力所占比例越大,對下料的阻礙作用就越明顯。由圖7可知,樣品A～E的Bond數(shù)逐漸減小,推測煤粉樣品流動性變好,下料能力逐漸增強。

圖 7 低預(yù)壓縮應(yīng)力(3 kPa)下煤粉顆粒間黏附力和Bond數(shù)

3.3 煤粉料倉下料驗證情況

3.3.1 實驗室驗證 在圖8所示的實驗室下料裝置上開展煤粉樣品下料實驗,整套系統(tǒng)由料倉、支架、電子天平、計算機、斜槽、接料盤及高速相機組成。閥門打開前,煤粉樣品靜止堆積在料倉內(nèi)。閥門打開后,煤粉從料倉出口下落到斜槽繼而滑落到接料盤。電子天平實時監(jiān)測支架上料倉內(nèi)的煤粉剩余質(zhì)量。電子天平連接計算機,可以實時進行稱重數(shù)據(jù)采集,精度0.1 g,數(shù)據(jù)采樣頻率為3 Hz。料倉內(nèi)的初始物料質(zhì)量m0=500 g,通過稱重軟件記錄料倉內(nèi)的物料剩余質(zhì)量,由穩(wěn)態(tài)時間段剩余質(zhì)量與時間曲線的斜率得出下料過程的顆粒質(zhì)量流率。氣流床粉煤氣化工藝供料單元中的煤粉處于干燥狀態(tài),因此本研究同樣對樣品進行干燥處理以排除水分影響。

表2給出了各煤粉樣品下料情況。打開料倉閥門后,實驗結(jié)果如下:

(1) 樣品A無法下料,敲擊后出現(xiàn)片狀塌落式下料,隨后繼續(xù)結(jié)拱,當占總質(zhì)量2/3的物料在敲擊作用下流出料倉后,剩余物料在重力作用下自行下料直至結(jié)束。

(2) 樣品B在下料過程基本順利,偶爾結(jié)拱后敲擊1次能順利下料。

圖 8 下料實驗裝置

(3) 樣品C在下料過程中有大約1/3的物料可以順利流出料倉,形成穩(wěn)定的黏結(jié)拱,敲擊后可以破拱,進而在重力作用下自行下料直至結(jié)束。

(4) 樣品D下料時易結(jié)拱,且需要多次敲擊才能完成下料。

(5) 樣品E能夠順利下料,流動順暢且穩(wěn)定,其下料流率為88.7 kg/h。

從上述不同煤粉樣品的料斗下料特性中可看出下料能力強弱順序為:E>C≈B>D>A。

結(jié)合前文對各樣品物性和流動性的分析發(fā)現(xiàn),樣品A的細顆粒含量最高且平均粒徑在5個樣品中最小,僅為13.58 μm ,故而樣品A的下料能力最弱;樣品B和C粒徑較接近,且粒徑小于20 μm的細顆粒含量相近,因此B和C的下料行為也最為相似;盡管樣品D的平均粒徑略大于樣品B和C,但是其粒徑小于20 μm的細顆粒含量遠遠高于B和C,較多的細顆粒對于粉體的下料行為有較大的干擾,因此D的下料能力反而弱于樣品B和C;樣品E平均粒徑最大且細顆粒含量較少,為易流動粉體,下料能力也最強。

3.3.2 工業(yè)裝置驗證 在煤處理量103t/d的 SE-東方爐氣流床粉煤加壓氣化工業(yè)裝置上,對比了樣品A和樣品E常壓狀態(tài)下從粉倉到鎖斗、高壓狀態(tài)(約4.2 MPa)下從鎖斗到發(fā)料罐的煤粉下料流動情況。每個工況重復(fù)了5次進行統(tǒng)計分析,相關(guān)下料統(tǒng)計結(jié)果列于表3。

表2 下料實驗結(jié)果

1) Particles with the diameter smaller than 20 μm

表3 煤樣A、E常壓和加壓下下料對比

(1) 對于兩種樣品而言,常壓狀態(tài)的下料時間顯著短于高壓狀態(tài),表明鎖斗加壓后煤粉下料流動變得困難。加壓后作用在煤粉上的預(yù)壓縮應(yīng)力增大,如圖3所示,煤粉的內(nèi)聚力增大,流動能力減弱。

(2) 總體而言,樣品E的流動能力強于樣品A。常壓下料時樣品E的下料時間較樣品A短;加壓后,5次實驗樣品E全部能夠正常下料,但是樣品A出現(xiàn)了一次架橋結(jié)拱情況。

圖9所示為樣品A在加壓下料過程中壓力時間序列圖。當出現(xiàn)結(jié)拱現(xiàn)象時,鎖斗壓力急劇增大,但發(fā)料罐壓力基本不變;在壓差的作用下,進行破拱操作,拱消除后發(fā)料罐壓力相應(yīng)增大。盡管在運行過程中煤粉料拱被順利破除,但是這種壓差破拱操作會使得發(fā)料罐壓力波動幅度較大,進而導(dǎo)致輸送量波動,影響輸送過程的穩(wěn)定性。

上述研究表明,黏附性煤粉的顆粒間黏附力表征是難點?；谡撐乃崮Ｐ?并通過開展剪切測試,可計算出煤粉黏附力。對煤粉黏附力和重力相互關(guān)系的分析,為研究煤粉流動性提供了一種有效手段,且得到了實驗室和工業(yè)裝置上煤粉下料的驗證。此外,Rumpf方程中的空隙率與床層堆積狀態(tài)密切相關(guān),而堆積狀態(tài)對細顆粒含量較高的煤粉影響更大,顆粒間作用力變化也更明顯。因此,較高細顆粒含量煤粉的流動性受應(yīng)力變化影響更為顯著。由此建議,在工業(yè)應(yīng)用過程中可以通過減小細顆粒含量或降低煤粉的堆積時間來改善其流動性,進而在一定程度上緩解結(jié)拱架橋。

圖9 樣品A加壓下料時間序列圖

4 結(jié) 論

本文以SE-東方爐氣流床粉煤加壓氣化工藝為工業(yè)應(yīng)用背景,以該裝置制粉單元不同粒徑特征的煤粉樣品為研究對象,建立了煤粉顆粒黏附力預(yù)測模型,借助量綱為一Bond數(shù)量化了不同粒徑煤粉的下料流動差異性,并通過實驗室可視化下料平臺和工業(yè)裝置下料單元對上述結(jié)果進行了驗證,具體結(jié)論如下:

(1) 基于連續(xù)介質(zhì)模型與顆粒間作用力分析相結(jié)合的方法,結(jié)合Rumpf方程和摩爾應(yīng)力圓理論,建立了粉體黏附力預(yù)測模型,為煤粉黏附力表征提供了一種行之有效的方法。

(2) 剪切測試可有效用于定量表征粒徑作用下的煤粉流動性差異,不同粒徑及分布煤粉樣品剪切數(shù)據(jù)的差異性表明,平均粒徑減小以及細顆粒含量增加會惡化煤粉的流動性。

(3) 預(yù)測了氣流床煤氣化裝置入爐煤粉的顆粒間作用力,分析了顆粒間作用力和重力的相互關(guān)系及其對不同粒徑煤粉流動性的影響,并通過實驗室和工業(yè)裝置的下料實驗進行了驗證。研究表明,隨著平均粒徑降低、細顆粒含量增加,煤粉下料逐漸從結(jié)拱架橋過渡至無拱自由流。

(4) 細顆粒含量較高的煤粉堆積狀態(tài)較疏松,當應(yīng)力變化后,堆積狀態(tài)的改變較顯著。因此,在工業(yè)應(yīng)用過程中可以通過減小細顆粒含量或降低煤粉的堆積時間來改善其流動性,進而在一定程度上緩解結(jié)拱架橋。

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Cohesive Force Determination and Flowability Evaluation of Pulverized Coal in Industrial Gasification Unit

DING Jia-hai1, LU Hai-feng2

(1.SINOPEC Yangzi Petrochemical Company Ltd,Nanjing 210048,China; 2.Shanghai Engineering Research Center of Coal Gasification,SINOPEC-ECUST Research Center of Gasification Technology,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

In the process of pressurized entrained-flow pulverized coal gasification,pulverized coals often form arching-bridge phenomenon in the lock hopper feeding unit due to the small particle size,the large specific surface area,and the resulting cohesive force among particles.In this paper,by using the industrial demonstration unit of SE (Sinopec-ECUST)-Gasifier pulverized coal gasification as the background,pulverized coal samples with different particle sizes as the research materials,and a combination of a continuum medium approach and a model of particle-particle interaction as the analytical method, a model to predict the cohesive force was built.By comparing the flow properties,the interparticle force as well as its relationship with the gravity of different samples,the effects of mean particle size and fine particle content on the flowability and the discharge process of pulverized coal were revealed.The results predicted by the model were also verified by the visualization platform in the lab and the industrial unit. The research results indicate,as the mean particle size decreases and the fine particle content increases,the flowability of pulverized coal becomes weaker and there is a transition from arching-bridge to arching-free flow during the discharge.The research work can provide a useful reference for improving the flowability of feeding pulverized coal and enhancing the stability of pulverized coal feeding system.

pulverized coal; flowability; coal gasification; cohesive force

1006-3080(2017)02-0171-07

10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.02.004

2016-10-17

中國石化集團科技項目(SE煤氣化示范裝置系統(tǒng)優(yōu)化(415022))

丁家海(1976-),男,高級工程師,主要從事煤氣化方向研究。E-mail:ingjh.yzsh@sinopec.com

陸海峰,E-mail:luhf@ecust.edu.cn

TQ536

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