煤泥泵送系统的浓度控制

一、浓度控制的基本原理

1. 煤泥浓度的定义与表示方法

   煤泥浓度是指煤泥中固体颗粒（煤）的含量。通常可以用质量分数（如煤泥中煤的质量占煤泥总质量的百分比）或体积分数来表示。煤泥浓度的高低直接影响其物理性质，如粘度、流动性等。

   例如，较高浓度的煤泥，其固体颗粒之间的相互作用增强，粘度增大，流动性变差；而较低浓度的煤泥则相对更易流动，但可能会影响后续处理（如燃烧、干燥等）的效率。

2. 浓度与泵送系统的关系

   煤泥的浓度对泵送系统的性能有着重要影响。从泵送的角度来看，合适的浓度能确保煤泥在管道中顺利流动，避免堵塞或过度磨损泵送设备。如果浓度过高，煤泥的粘度增大，泵送阻力增加，可能会使煤泥泵的负荷过大，甚至无法正常泵送；如果浓度过低，虽然泵送相对容易，但可能会导致输送量不足，且对于一些需要特定浓度煤泥的下游工艺（如燃烧工艺需要合适浓度以保证燃烧效率）无法满足要求。

二、浓度控制的目标

1. 保证泵送性能

   确保煤泥的浓度在能够被泵送系统有效处理的范围内。通过控制浓度，维持煤泥的流动性，减少泵送过程中的能量消耗，延长泵送设备的使用寿命。例如，在长距离的煤泥泵送过程中，保持合适的浓度可以避免因浓度过高导致的管道堵塞，从而保证整个泵送系统的连续运行。

2. 满足下游工艺需求

   不同的下游工艺对煤泥浓度有不同的要求。例如，在煤泥燃烧过程中，需要一定浓度的煤泥才能保证稳定的燃烧效率；在煤泥干燥工艺中，合适的浓度有助于提高干燥效率。因此，要根据下游工艺的具体要求，精确控制煤泥的浓度。

三、浓度监测手段

1. 在线密度计

   工作原理

   在线密度计是一种常用的测量煤泥浓度的设备。它基于不同物质具有不同的密度这一原理。对于煤泥这种由固体（煤）和液体（通常为水等）组成的混合物，其密度与煤泥的浓度存在一定的关系。在线密度计通常采用振动式或放射性原理。

   振动式密度计是根据煤泥的密度不同会导致振动元件的振动频率发生变化来测量密度，进而计算出浓度。放射性密度计则是利用放射性射线（如伽马射线）穿过煤泥时的衰减程度与煤泥密度相关的原理，通过测量射线的衰减来确定密度和浓度。

   安装与校准

   在线密度计应安装在煤泥泵送管道的合适位置，一般要求管道内煤泥处于满管流状态，以确保测量的准确性。在安装时，还需要考虑避免受到外界干扰（如振动、电磁场等）。同时，由于不同的煤泥成分和性质可能会对密度计的测量产生影响，所以需要定期进行校准，校准可以采用已知浓度的煤泥标准样品进行。

2. 取样分析（离线测量）

   操作方法

   定期从煤泥泵送系统中取出煤泥样品。取样点应具有代表性，可以在煤泥泵的入口、出口或管道的特定位置设置取样口。取出的样品在实验室中进行分析，常用的分析方法包括烘干法和比重瓶法等。

   烘干法是将煤泥样品烘干至恒重，通过测量烘干前后的质量变化来计算煤泥中固体（煤）的含量，从而确定浓度。比重瓶法是通过测量煤泥样品在已知密度的液体中的排液体积，结合煤泥和液体的质量，计算出煤泥的密度，进而得出浓度。

   与在线测量的配合

   虽然取样分析相对繁琐，但它可以作为在线密度计测量的补充和验证手段。由于在线密度计可能会受到各种因素（如仪器故障、煤泥成分突然变化等）的影响而出现测量误差，通过定期的取样分析可以及时发现并纠正这些误差，确保浓度测量的准确性。

四、浓度调节方法

1. 添加稀释剂或浓缩剂

   稀释剂添加（如水）

   当煤泥浓度过高时，可以添加稀释剂来降低浓度。最常用的稀释剂是水。添加水的方式可以通过专门的注水系统实现，注水点可以设置在煤泥搅拌罐或泵送管道的适当位置。

   在添加水时，需要根据煤泥的初始浓度、目标浓度以及煤泥的总量等因素确定加水量。例如，根据质量守恒定律，设煤泥初始质量为 m1 ，初始浓度为 C1 ，加入水的质量为 mw ，目标浓度为 C2 ，则可以通过公式 C1 *  m1=(m1 + mw) * C2 计算出加水量 mw 。

   浓缩剂添加或浓缩设备使用

   当煤泥浓度过低时，可以添加浓缩剂来提高浓度。浓缩剂的种类根据煤泥的性质选择，其作用是使煤泥中的固体颗粒凝聚，减少其中的水分含量。另外，也可以使用浓缩设备，如离心浓缩机。

   离心浓缩机通过高速旋转产生的离心力，使煤泥中的固体颗粒向转鼓壁聚集，而水分则被甩到转鼓的中心部位排出，从而提高煤泥的浓度。在使用浓缩设备时，需要根据煤泥的流量、初始浓度等因素调整设备的运行参数（如转速、进料量等），以达到理想的浓缩效果。

2. 调整煤泥的来源混合比例

   如果煤泥是由不同来源或不同批次的煤泥混合而成，可以通过调整各来源煤泥的混合比例来控制最终的煤泥浓度。例如，将高浓度的煤泥和低浓度的煤泥按一定比例混合，以得到符合要求的煤泥浓度。这种方法需要对各来源煤泥的浓度有准确的了解，并根据目标浓度进行精确的比例计算和混合操作。