煤粉流动特性

２ 试验结果与分析
采用兖州煤、混合煤和大同煤等 ３ 种煤样进行 试验， 在常用的煤粉水分含量范围内， 把这 ３ 种煤粉 分别调制成不同含水率的煤样进行试验。 ２．１ 含水率变化对煤粉流动函数的影响
图 ３ 中分别是兖州煤、混合煤、大同煤煤粉的流 动函数随水分变化的趋势。
谢晓旭等， 含水率对煤粉流动特性的影响
不断创新的扬州市赛恩斯科技发展有限公司
赛恩斯公司位于江苏省扬州市邗江区工业园， 集科研、生产、工程设计和施工于一体， 是一个
拥有自主知识产权的技术创新型企业。被国家建设部授予“中国建设科技自主创新优势企业（ 太
阳能利用） ”称号。
赛恩斯公司聚集了一批专职及兼职的太阳能热利用专家及大批相关专业的人才，目前已拥有
内摩擦系数或内摩擦因数是表征物料移动时颗
谢晓旭等， 含水率对煤粉流动特性的影响
粒间阻力大小的相对值［４］。图 ５ 是煤粉水分的变化 对煤粉内摩擦系数的影响。
洁净煤燃烧与发电技术
结果分析得出如下结论： 随着煤粉含水率的增加， 煤 粉的流动函数不断减小， 流动性变差； 煤粉颗粒间的 粘聚力变大， 更容易团聚； 煤粉的内摩擦系数有所下 降， 这有可能是煤粉颗粒间增加水分后， 水分会存在 颗粒表面的凹坑处或者是颗粒之间， 产生润滑作 用， 使颗粒间的摩擦变小。关于大含水率煤粉流动 特性的相关参数的变化趋势将在以后的试验中继 续研究。
３ 结论
通过对兖州煤、大同煤、混合煤进行试验及试验
参考文献： ［ １］ 盛家铎．散煤的剪切试验［ Ｊ］ ．煤炭工程， １９７８， （６）： １０－ １５． ［ ２］ 谢 洪 勇 ． 粉 体 力 学 与 工 程 ［ Ｍ］ ． 北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ，
２００３． ［ ３］ 吴爱祥， 古德生， 戴兴国．含水量对散体流动性的影响［ Ｊ］ ．
煤粉的流动函数、内摩擦角、粘聚力等参数是判 别 煤 粉 流 动 性 能 的 关 键 指 标 ［ １］ 。 理 论 分 析 和 实 践 表 明， 在超浓相气固两相流动系统中， 粉体性质如平均 粒径、粒径分布、含水率等对上述参数有十分明显的 影 响 。 本 文 在 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 “大 规 模 高效气流床煤气化技术的基础研究”项目的资助下， 以气流床粉煤气化工艺为背景， 着重研究了含水率 对我国典型气化煤种兖州煤和大同煤以及某种混煤 流动参数的影响规律。有关平均粒径和粒径分布对 煤粉流动参数影响的研究结果将在其它文章中阐 述。
图 １ ＪＥＮＩＫＥ 剪切测试仪
经过多次剪切， 可以得到如图 ２ 中的破坏包络 线和破坏莫尔圆， 莫尔圆与横坐标的交点分别为 Ｖ１、Ｆ， 流动函数值 ＦＦ＝Ｖ１／Ｆ。进行多次剪切后， 即可 得到这个煤种的流动函数线。
图 ２ 粉体的破坏包络线和破坏莫尔圆
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洁净煤燃烧与发电技术
（ 见该规程前言） ； 曾参加起草江苏省工程建设标准《住宅建筑太阳热水系统一体化设计、安装与
验收规程》， 为主要起草人。
赛恩斯公司目前已推出一系列太阳能集热器专利产品， 可以与各种建筑的外形一体化设计，
组成高承压高档次的太阳能热水系统， 不仅用于多层建筑， 还解决了小高层及高层建筑安装的难
题。该集热器系列产品一经推出， 立即受到市场的欢迎。
关键词： 煤粉； 含水率； 流动特性 Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｈｅａｒ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｂｕｌｋ ｓｏｌｉｄｓ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｊｅｎｉｋｅ ｓｈｅａｒ ｃｅｌｌ．Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｏｔｈｅｒ ｒｅｌａｔｅｄ ｐａ－ ｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｗｉｔｈ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｓａｍｅ ｓｉｚｅ ｂｅｃａｍｅ ｗｏｒｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｅｃａｍｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎ－ ｃｒｅａｓｉｎｇ ｉｎ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ； ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ 中图分类号： ＴＫ１６ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００１－ ５５２３（２００７）０２－ ００２１－ ０３
（ 阳光）
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洁净煤燃烧与发电技术
含水率对煤粉流动特性的影响
谢晓旭， 沈湘林， 陈晓平 （东南大学洁净煤发电与燃烧技术教育部重点实验室， 江苏 南京 ２１００９６）
摘 要： 运用了 ＪＥＮＩＫＥ 剪切测试方法测定了 ３ 种不同煤种煤粉的剪切强度， 得出煤粉的 流动函数及其它流动特性参数， 研究煤粉的含水率对煤粉流动性的影响。研究结果表明： 相同的 煤种、相似粒径分布的煤粉随着含水率的增加， 其流动函数值不断减小， 流动能力变差。
颗粒间的粘聚力是垂直应力为零时剪切破坏的 极限应力， 反映了粉体层颗粒间粘聚力的大小。含水 率的变化对煤粉粘聚力大小的影响如图 ４。
（１） （１）
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（３）
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图 ３ 煤粉的流动函数随水分变化的趋势
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由图 ３ 中可知： 随着含水率的增加， 煤粉的流动
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函数不断变小， 其流动能力变差。这主要是水分以液
中南矿冶学院学报， １９９４， ２５（４）： ５０－ ５２． ［ ４］ 《化 学 工 程 手 册 》编 辑 委 员 会．化 学 工 程 手 册 第 １９ 篇 颗
粒及颗粒系统［ Ｍ］ ．北京： 化学工业出版社， １９８９．
收稿日期： ２００７－ ０１－ ２１ 基金项目： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 基 金 项 目（２００４ＣＢ ２１７７０２）
· ２２ · 体 架 桥 的 形 式 存 在 于 颗 粒 之 间 产 生 液 桥 力 ［２］， 使 颗
（２） 图 ４ 煤粉的粘聚力随水分的变化趋势
试验结果表明， 当煤粉中水分增加时， 煤粉的粘 聚力也会随之增加， 粉体表现出更加明显的粘性。随 着水分的增加， 在颗粒间形成的水膜的气水界面上 所产生的表面张力逐渐增大， 同时也存在颗粒之间 的胶凝物质和水分生成的水化结晶物产生粘结作 用， 因此当水分增加时颗粒之间的粘聚力也随之增 加， 导致煤粉颗粒团聚［３］， 流动性变差。煤粉团聚会 使颗粒粘在料斗壁、管道等地方， 影响煤粉的正常输 送， 严重的会导致生产的中断。 ２．３ 含水率增加时煤粉内摩擦角的变化趋势
国内领先水平的发明专利和实用新型专利 ５８ 项， 拥有一支经验丰富的大型太阳能热水工程的设
计与施工队伍， 专业从事太阳能热水工程的设计与施工。公司董事长技术领头人黄永年先生在太
阳能热利用领域有很多创新和发明， ２００４ 年起兼任《能源研究与利用》杂志理事会副理事长； 曾
参加起草中华人民共和国国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》，并担任主要起草人
图 ５ 水分对煤粉内摩擦系数的影响
本试验中使用的煤粉， 水分最大是 ７．２％， 基本 都是在 ５％之内， 在这种水分含量之内， 煤粉的内摩 擦系数呈下降的趋势。当煤粉的含水率为零时， 颗粒 之间的摩擦表现为干摩擦， 增加水分后， 颗粒表面形 成一层水膜， 在散体颗粒之间起到润滑作用， 引起内 摩 擦 力 的 降 低 ［ ３］ 。
粒有相互吸引的趋势。兖州煤含水率小于 ４．７％、大 同煤的含水率小于 ４％时， 煤粉的流动函数值大都 在 ４￣１０ 之间， 属于容易流动的粉体； 兖州煤的含水 率大于 ７％、混合煤的含水 率 大 于 ４％， 其 流 动 函 数 值大多已小于 ２， 此时的煤粉属于非常粘而不流动 的粉体。这些都说明煤粉中含水率的变化对煤粉的 流动特性有较大的影响。 ２．２ 含水率增加时煤粉粘聚力的变化趋势
１ 试验方法
曾 有 学 者 做 过 散 煤 的 剪 切 试 验 ［１］， 研 究 含 水 率 的变化对散煤流动特性参数的影响， 本文利用 ＪＥＮＩＫＥ 剪切测试仪测定煤粉的抗剪切力并借助于 莫尔－ 库仑理论来求得煤粉流动特性的相关参数， 如内摩擦系数、粘聚力、流动函数等。图 １ 是
ＪＥＮＩＫＥ 剪切测试仪的剪切池部分。