提高洗煤泥多相流泵送有效性和安全性的泵送系统与预处理

一、泵送系统设计方面

1. 螺杆泵设计

   原理

   螺杆泵是一种容积式泵，通过螺杆的旋转将介质沿着轴向推进。对于洗煤泥多相流，螺杆的螺旋结构能够有效地包容固体颗粒，减少颗粒对泵体的磨损。其密封性能较好，可以防止气体混入导致的气蚀现象，保证泵送的连续性。

   特点

   螺杆泵的转速可以根据洗煤泥的具体特性（如固体含量、颗粒大小等）进行调整。较低的转速适用于固体颗粒较大、浓度较高的洗煤泥，能够避免颗粒在泵内的过度破碎和堆积。同时，螺杆泵的进出口结构设计应尽量平滑，减少流动阻力。

2. 离心泵特殊设计

   1)双吸式叶轮设计

   原理

   双吸式叶轮离心泵能够从两侧同时吸入洗煤泥多相流。这种设计可以平衡轴向力，减少因洗煤泥不均匀流动对泵轴的侧向力，提高泵的稳定性。在处理含有较大固体颗粒的洗煤泥时，双吸式结构可以降低颗粒对叶轮的冲击和磨损。

   特点

   为了适应洗煤泥的多相流特性，双吸式叶轮的叶片形状和间距需要进行优化。叶片的形状应能够引导固体颗粒顺利通过叶轮，避免颗粒在叶片间的堵塞。同时，叶轮的材质要选择耐磨、耐腐蚀的材料，如高铬合金等。

   2)离心泵的耐磨涂层

   原理

   在离心泵的叶轮、泵壳等与洗煤泥接触的部位涂上耐磨涂层。这些涂层可以减少洗煤泥中的固体颗粒对泵体的冲刷和磨损。例如，陶瓷涂层具有高硬度、耐磨的特性，能够在一定程度上保护泵体的金属结构。

   特点

   耐磨涂层的厚度需要根据洗煤泥的磨损程度进行合理设计。过薄的涂层容易被磨损掉，起不到保护作用；过厚的涂层可能会影响泵体的尺寸精度和流体动力学性能。此外，涂层与泵体材料的结合力要强，以防止在泵送过程中涂层脱落。

3. 正位移泵（活塞泵或隔膜泵）

   原理

   活塞泵通过活塞在缸体内的往复运动来吸入和排出洗煤泥多相流。隔膜泵则是利用隔膜的往复变形来实现泵送。对于洗煤泥这种多相流，正位移泵能够精确地控制流量，并且可以处理高浓度、大颗粒的固体物料。由于其工作原理是通过容积变化来泵送介质，所以能够较好地适应洗煤泥中固体和液体的复杂比例关系。

   特点

   活塞泵和隔膜泵的密封结构是关键设计点。需要采用特殊的密封材料和密封方式，以防止洗煤泥中的固体颗粒进入密封区域导致泄漏。例如，采用耐磨、耐蚀的橡胶密封件，并设计合理的密封腔结构，保证密封的可靠性。同时，活塞或隔膜的材质也要具有一定的强度和耐磨性，以适应洗煤泥的泵送压力和固体颗粒的磨损。

4. 管道系统设计

   1)大管径与渐变管径

   原理

   在洗煤泥泵送的管道系统中，采用较大的管径可以降低流体的流速，减少固体颗粒对管道壁的冲刷磨损。对于多相流中固体颗粒较大的情况，较大管径还可以减少颗粒堵塞管道的可能性。在管道的进出口或不同管径的连接处，采用渐变管径设计，能够使洗煤泥多相流平稳过渡，避免因流速和压力的突变而产生的能量损失和固体颗粒沉积。

   特点

   大管径管道虽然能够减少磨损和堵塞，但会增加管道的成本和占地面积。因此，需要根据洗煤泥的具体流量、固体颗粒特性以及工程的经济性进行合理的管径选择。渐变管径的设计要保证过渡的平滑性，过渡段的长度应根据流速、管径变化等因素进行计算确定。

   2)管道的耐磨材料与内衬

   原理

   管道的材质可以选择耐磨的金属材料，如耐磨钢管等。同时，在管道内部设置耐磨内衬，如聚氨酯内衬、陶瓷内衬等。这些耐磨材料和内衬能够抵抗洗煤泥中的固体颗粒对管道的磨损，延长管道的使用寿命。

   特点

   耐磨内衬的安装工艺要保证内衬与管道壁的紧密贴合，防止内衬在泵送过程中脱落或损坏。对于不同的耐磨材料，要考虑其耐温、耐化学腐蚀等性能是否满足洗煤泥的特性要求。例如，在含有酸性物质的洗煤泥泵送中，要选择耐酸的耐磨材料。

二、预处理措施方面

1. 除气预处理

   原理

   洗煤泥中的气体可能会导致泵送过程中的气蚀现象，影响泵的效率和使用寿命。通过除气预处理可以减少多相流中的气体含量。常见的除气方法有真空除气和自然沉降除气。真空除气是将洗煤泥置于真空环境下，使其中的气体逸出；自然沉降除气则是让洗煤泥在静置状态下，气体自然上浮排出。

   特点

   真空除气的效果较好，但设备成本和运行成本相对较高。需要配备真空泵、真空罐等设备，并且对设备的密封性要求较高。自然沉降除气操作简单，但除气时间较长，效率相对较低。在实际应用中，可以根据工程的规模、成本和对除气效果的要求选择合适的除气方法。

2. 固体颗粒筛选与分级

   原理

   在泵送洗煤泥之前，对其进行固体颗粒的筛选和分级处理。通过筛选网或分级设备将过大的固体颗粒去除或进行分级，使进入泵送系统的洗煤泥固体颗粒大小均匀且在泵能够处理的范围内。这样可以减少大颗粒对泵体和管道的堵塞和磨损风险。

   特点

   筛选和分级设备的选择要根据洗煤泥中固体颗粒的大小分布、处理量等因素确定。例如，对于颗粒较大且分布较广的洗煤泥，可以采用振动筛进行初步筛选，然后再用旋流器等分级设备进行进一步分级。同时，筛选和分级设备要便于清洗和维护，以防止固体颗粒在设备内的堆积和堵塞。

3. 煤泥的稀释与调质

   原理

   如果洗煤泥的浓度过高或者粘度较大，会增加泵送的难度。通过稀释和调质处理可以改善洗煤泥的流动性。稀释是加入适量的水来降低煤泥的浓度，调质则是加入一些化学药剂来改变煤泥的物理化学性质，如降低粘度等。常见的化学药剂有絮凝剂、分散剂等。

   特点

   稀释时要控制好加水量，避免过度稀释导致洗煤泥中固体颗粒的沉淀速度过快。在使用化学药剂调质时，要根据洗煤泥的具体特性选择合适的药剂种类和用量。不同的洗煤泥成分可能对药剂有不同的反应，需要进行试验确定最佳的调质方案。同时，要考虑化学药剂对后续工艺和环境的影响。