用于量化评价水煤浆流动性的方法和系统与流程

1.本发明属于煤化工技术领域，具体涉及用于量化评价水煤浆流动性的方法和系统。


背景技术：

2.水煤浆作为现代煤化工的一种重要原料，其性质指标常规采用浓度、剪切粘度等指标进行表征，但水煤浆作为一种固液两相的非牛顿流体，其流动性对水煤浆的输送、雾化、燃烧效果等均起到关键作用。
3.目前的现有技术中，在针对颗粒粗糙、流动性普遍较差的气化型水煤浆时，利用剪切粘度很难准确反映出水煤浆的流动性差异。目前水煤浆流动性评价方法，一般借鉴混凝土行业，采用将水煤浆注满圆锥体并提起测量水煤浆摊开面积，此方法能在一定程度上表征水煤浆流动性，一般在行业人员根据水煤浆摊开面积将水煤浆流动性分为若干等级，这种方法虽然适合水煤浆流动性的判断，但是受操作人员的主观因素影响过大，难以将流动性指标进行量化，因此不利于推广应用。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的在于提供一种用于量化评价水煤浆流动性的方法，该方法能够量化评价水煤浆的流动性。
5.本发明的第二个目的在于提供一种用于前述方法中的量化评价水煤浆流动性的系统，该系统能够用于量化评价水煤浆流动性。
6.为实现本发明的目的，采用以下的技术方案：
7.一种用于量化评价水煤浆流动性的方法，所述方法是将水煤浆加入至底部具有排料口和排料开关的容器内，并测量其初始质量m1和其在排料时间t内自容器底部排料口排料后的残留质量m2，并根据以下公式(1)计算水煤浆流动性评价参数τ；其中，
8.所述公式(1)为：k为系数；
9.所述排料时间t是以水煤浆开始排料时开始计时、在10s内水煤浆的质量变化
△
m＜0.1g时结束计时计的时间间隔。
10.优选地，所述容器为倒锥形容器，优选其锥角为50-70
°
；优选所述容器的底部排料口的内径为5-15mm。
11.优选地，所述测量是在恒温环境下进行；优选环境温度为20-30℃。
12.优选地，所述方法采用量化评价水煤浆流动性的系统进行；所述系统包括平台、称重计时器、容器支架、容器、排料开关、收集器和控制器；
13.所述称重计时器固定设置于所述平台上；
14.所述容器支架垂直固定于所述称重计时器的顶部；
15.所述容器固定于所述容器支架的上端侧向位置，且悬置于所述平台的上方，用于
加入水煤浆；
16.所述容器的底部排料口处设置有排料开关；
17.所述收集器置于所述平台上，且对应所述容器的底部排料口放置，用于接收自所述容器的底部排料口排出的水煤浆；
18.所述控制器分别与所述排料开关和所述称重计时器电连接，用于控制所述排料开关和所述称重计时器联动，以在所述排料开关打开的同时，所述称重计时器开始计时和对所述容器内的水煤浆连续称重。
19.优选地，所述系统中，所述容器支架包括垂直设置的第一固定杆和第二固定杆，所述第一固定杆垂直固定于所述称重计时器的顶部，所述第二固定杆垂直固定于所述第一固定杆的上部；所述容器固定于所述第二固定杆的自由端。
20.优选地，所述系统中，所述称重计时器包括计时模块和称重模块，用于自所述排料开关打开时开始分别计时和连续称重。
21.优选地，所述称重计时器还包括清零模块，用于在向所述容器内加入水煤浆之前，对称重模块清零。
22.优选地，所述排料开关为电磁阀。
23.优选地，所述系统中，所述控制器包括控制模块、信息传输模块、信息计算模块和显示屏；所述控制模块分别与所述信息传输模块、所述信息计算模块、所述显示屏、所述排料开关和所述称重计时器电连接；
24.所述控制模块用于控制所述排料开关打开并联动所述称重计时器；
25.所述信息传输模块用于接收来自所述称重计时器的计时信息和称重信息，并输出；
26.所述信息计算模块用于接收来自所述信息传输模块的计时信息和称重信息并进行计算，获得计时信息、称重信息以及水煤浆的流动性评价参数数据；
27.所述显示屏用于显示测量结果和计算结果。
28.优选地，所述方法包括以下步骤：
29.(1)向所述容器中加入水煤浆；
30.(2)启动所述控制器，以控制所述排料开关打开并联动所述称重计时器开始计时和连续称重，至在10s内水煤浆的质量变化
△
m＜0.1g时结束计时和称重，测量得到水煤浆的排料时间t、初始质量m1和残留质量m2；
31.(3)根据所述公式(1)计算水煤浆流动性评价参数τ。
32.优选地，步骤(3)中，是通过所述信息计算模块计算得到；
33.优选地，步骤(2)的测量结果和步骤(3)的计算结果通过所述信息传输模块输出并显示于所述显示屏上；
34.优选地，在进行步骤(1)之前，启动所述称重计时器的清零模块，对称重模块清零。
35.为实现第二个目的，本发明还提供一种用于前述方法中的量化评价水煤浆流动性的系统。
36.优选地，所述系统包括平台、称重计时器、容器支架、容器、排料开关、收集器和控制器；
37.所述称重计时器固定设置于所述平台上；
38.所述容器支架垂直固定于所述称重计时器的顶部；
39.所述容器固定于所述容器支架的上端侧向位置，且悬置于所述平台的上方，用于加入水煤浆；
40.所述容器的底部排料口处设置有排料开关；
41.所述收集器置于所述平台上，且对应所述容器的底部排料口放置，用于接收自所述容器的底部排料口排出的水煤浆；
42.所述控制器分别与所述排料开关和所述称重计时器电连接，用于控制所述排料开关和所述称重计时器联动，以在所述排料开关打开的同时，所述称重计时器开始计时和对所述容器内的水煤浆连续称重。
43.本发明的有益效果在于：
44.本发明的用于量化评价水煤浆流动性的方法和系统，所述方法利用水煤浆的非牛顿流体性质，通过计量水煤浆在容器中的初始质量、残留质量、以及排料时间等，对水煤浆的流动性进行量化评价，评价结果可量化，且较准确。
附图说明
45.图1是本发明用于量化评价水煤浆流动性的系统在一种实施方式中的结构示意图；
46.图2是本发明用于量化评价水煤浆流动性的系统在另一种实施方式中的结构示意图。
具体实施方式
47.以下结合具体实施方式/实施例对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式/实施例仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
48.本发明提供一种量化评价水煤浆流动性的方法，所述方法是将水煤浆加入至底部具有排料口和排料开关的容器内，并测量其初始质量m1和其在排料时间t内自容器底部排料口排料后的残留质量m2，并根据以下公式(1)计算水煤浆流动性评价参数τ；其中，
49.所述公式(1)为：k为系数；
50.所述排料时间t是以水煤浆开始排料时开始计时、在10s内水煤浆的质量变化
△
m＜0.1g时结束计时计的时间间隔。
51.本发明的量化评价水煤浆流动性的方法，利用水煤浆的非牛顿流体性质，通过计量水煤浆在容器中的初始质量、残留质量、以及排料时间等，对水煤浆的流动性进行量化评价，评价结果可量化，且较准确。
52.本发明中，k为系数，其与容器的规格有关，由容器的规格确定，不同的容器规格，对应的k值不同。比如容器的材质(容器的摩擦系数)、容器的形状、容器底部排料口的内径。在容器的规格确定了之后，k是常数，不变化，其不影响水煤浆流动性评价参数τ的数据规律。
53.在一种实施方式中，所述容器为倒锥形容器，优选其锥角为50-70
°
，比如55
°
、60
°
和65
°
；优选所述容器的底部排料口的内径为5-15mm，比如7mm、10mm和12mm；优选所述容器为玻璃容器。
54.在一种实施方式中，所述容器为倒锥形容器，其锥角为60
°
；其底部排料口的内径为10mm；其为玻璃容器。此时，k＝100。
55.对应地，在这种实施方式中，所述公式(1)为：
[0056][0057]
在一种实施方式中，所述测量是在恒温环境下进行；优选环境温度为20-30℃，比如21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃和29℃。
[0058]
在一种实施方式中，所述方法采用量化评价水煤浆流动性的系统进行；如图1、2所示，所述系统包括平台1、称重计时器2、容器支架3、容器4、排料开关5、收集器6和控制器7；
[0059]
所述称重计时器2固定设置于所述平台1上；
[0060]
所述容器支架3垂直固定于所述称重计时器2的顶部；
[0061]
所述容器4固定于所述容器支架3的上端侧向位置，且悬置于所述平台1的上方，用于加入水煤浆；
[0062]
所述容器4的底部排料口处设置有排料开关5；
[0063]
所述收集器6置于所述平台1上，且对应所述容器4的底部排料口放置，用于接收自所述容器4的底部排料口排出的水煤浆；
[0064]
所述控制器7分别与所述排料开关5和所述称重计时器2电连接，用于控制所述排料开关5和所述称重计时器2联动，以在所述排料开关5打开的同时，所述称重计时器2开始计时和对所述容器4内的水煤浆连续称重。
[0065]
本发明采用前述系统进行量化评价水煤浆流动性时，能够精确计时和测量，避免计时和测量误差大而影响对水煤浆流动性的评价结果。
[0066]
在一种实施方式中，所述系统中，所述称重计时器2包括计时模块和称重模块，用于自所述排料开关5打开时开始分别计时和连续称重，以获得排料时间和水煤浆的初始质量和排料后的残留质量。
[0067]
在一种实施方式中，所述称重计时器2还包括清零模块，用于在向所述容器4内加入水煤浆之前，对称重模块清零，从而实现清零去皮，只对水煤浆进行称重。
[0068]
在一种实施方式中，所述排料开关5为电磁阀。
[0069]
在一种实施方式中，所述系统中，所述控制器7包括控制模块、信息传输模块、信息计算模块和显示屏；所述控制模块分别与所述信息传输模块、所述信息计算模块、所述显示屏、所述排料开关5和所述称重计时器2电连接；
[0070]
所述控制模块用于控制所述排料开关5打开并联动所述称重计时器2，用于精确计时和称重；
[0071]
所述信息传输模块用于接收来自所述称重计时器2的计时信息和称重信息，并输出；
[0072]
所述信息计算模块用于接收来自所述信息传输模块的计时信息和称重信息并进行计算，获得计时信息(比如排料的起止时间点或者排料时间)、称重信息(水煤浆的初始质量、残留质量或者排料质量)以及水煤浆的流动性评价参数数据；
[0073]
所述显示屏用于显示测量结果和计算结果。
[0074]
在一种实施方式中，所述系统中，所述容器支架3包括垂直设置的第一固定杆31和第二固定杆32，所述第一固定杆31垂直固定于所述称重计时器2的顶部，所述第二固定杆32垂直固定于所述第一固定杆31的上部；所述容器4固定于所述第二固定杆32的自由端。
[0075]
这种设置方便安装固定所述容器4。
[0076]
在一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
[0077]
(1)向所述容器4中加入水煤浆；
[0078]
(2)启动所述控制器7，以控制所述排料开关5打开并联动所述称重计时器2开始计时和连续称重，至在10s内水煤浆的质量变化
△
m＜0.1g时结束计时和称重，测量得到水煤浆的排料时间t、初始质量m1和残留质量m2；
[0079]
(3)根据所述公式(1)计算水煤浆流动性评价参数τ。
[0080]
本领域技术人员理解，也可以分别测量所述容器4和初始水煤浆的总质量、以及所述容器4和残留水煤浆的总质量，并通过二者的质量差获得水煤浆在排料时间t内的排料质量。这与水煤浆的初始质量、残留质量的质量差是一样的。
[0081]
在一种实施方式中，步骤(3)中，是通过所述信息传输模块接收步骤(2)所得水煤浆的排料时间t、初始质量m1和残留质量m2，并输出至所述信息计算模块进行计算得到。
[0082]
在一种实施方式中，步骤(3)中，所述控制器7控制所述信息传输模块接收步骤(1)所得水煤浆的排料时间t、初始质量m1和残留质量m2，并输出至所述信息计算模块计算水煤浆流动性评价参数τ。
[0083]
在一种实施方式中，步骤(2)的测量结果和步骤(3)的计算结果通过所述信息传输模块输出并显示于所述显示屏上。
[0084]
在一种实施方式中，在进行步骤(1)之前，启动所述称重计时器2的清零模块，对称重模块清零，从而实现清零去皮，利于后续直接获得水煤浆的质量，而非水煤浆与所述容器4的总质量。
[0085]
本发明还提供一种用于前述方法中的量化评价水煤浆流动性的系统。
[0086]
在一种实施方式中，所述系统包括平台1、称重计时器2、容器支架3、容器4、排料开关5、收集器6和控制器7；
[0087]
所述称重计时器2固定设置于所述平台1上；
[0088]
所述容器支架3垂直固定于所述称重计时器2的顶部；
[0089]
所述容器4固定于所述容器支架3的上端侧向位置，且悬置于所述平台1的上方，用于加入水煤浆；
[0090]
所述容器4的底部排料口处设置有排料开关5；
[0091]
所述收集器6置于所述平台1上，且对应所述容器4的底部排料口放置，用于接收自所述容器4的底部排料口排出的水煤浆；
[0092]
所述控制器7分别与所述排料开关5和所述称重计时器2电连接，用于控制所述排料开关5和所述称重计时器2联动，以在所述排料开关5打开的同时，所述称重计时器2开始计时和对所述容器4内的水煤浆连续称重。
[0093]
由于公式(1)中的k是系数，且其与所述容器4的规格有关，所述容器4的规格确定后，k是常数，是定量，因此，为了便于找到水煤浆的流动性规律，可以对所述容器4限定为一
个固定的规格。
[0094]
在一种实施方式中，所述容器4为倒锥形容器，优选其锥角为50-70
°
，比如55
°
、60
°
和65
°
；优选所述容器4的底部排料口的内径为5-15mm，比如7mm、10mm和12mm；优选述容器4为玻璃容器。
[0095]
在一种实施方式中，所述容器4为倒锥形容器，其锥角为60
°
；其底部排料口的内径为10mm；其为玻璃容器。此时，所述公式(1)中，k＝100。
[0096]
在一种实施方式中，所述系统中，所述称重计时器2包括计时模块和称重模块，用于自所述排料开关5打开时开始分别计时和连续称重。
[0097]
优选地，所述称重计时器2还包括清零模块，用于在向所述容器4内加入水煤浆之前，对称重模块清零。
[0098]
优选地，所述排料开关5为电磁阀。
[0099]
在一种实施方式中，所述系统中，所述控制器7包括控制模块、信息传输模块、信息计算模块和显示屏；所述控制模块分别与所述信息传输模块、所述信息计算模块、所述显示屏、所述排料开关5和所述称重计时器2电连接；
[0100]
所述控制模块用于控制所述排料开关5打开并联动所述称重计时器2；
[0101]
所述信息传输模块用于接收来自所述称重计时器2的计时信息和称重信息，并输出；
[0102]
所述信息计算模块用于接收来自所述信息传输模块的计时信息和称重信息并进行计算，获得计时信息、称重信息以及水煤浆的流动性评价参数数据；
[0103]
所述显示屏用于显示测量结果和计算结果。
[0104]
控制器7的设置，能够使测试过程中的计时和称重环节实现自动化、连续化和精准化，从而有利于获得更为准确的水煤浆流动性评价数据，实现量化评价水煤浆流动性。
[0105]
在一种实施方式中，所述系统中，所述容器支架3包括垂直设置的第一固定杆31和第二固定杆32，所述第一固定杆31垂直固定于所述称重计时器2的顶部，所述第二固定杆32垂直固定于所述第一固定杆31的上部；所述容器4固定于所述第二固定杆32的自由端。
[0106]
本发明的量化评价水煤浆流动性的系统，利用水煤浆的非牛顿流体性质以及联动设置，能够测量水煤浆在容器中的初始质量、残留质量、以及排料时间等，从而根据公式(1)对水煤浆的流动性进行量化评价，评价结果可量化，且较准确。
[0107]
实施例1
[0108]
利用如图1所示系统采用以下方法于25℃恒温环境下进行量化评价水煤浆流动性，其中，
[0109]
所述容器4为倒锥形容器，其锥角为60
°
；其底部排料口的内径为10mm；其为玻璃容器；相应地，所述公式(1)中，k＝100；
[0110]
所述方法包括以下步骤：
[0111]
(1)对所述称重计时器2进行清零操作，然后向所述容器4中加入水煤浆；
[0112]
(2)启动所述控制器7，控制所述排料开关5打开并联动所述称重计时器2开始计时和连续称重，至在10s内水煤浆的质量变化
△
m＜0.1g时结束计时和称重，测量得到水煤浆的排料时间t＝47s、初始质量m1＝120g和残留质量m2＝13.4g；
[0113]
(3)所述控制器7控制所述信息传输模块接收步骤(1)所得水煤浆的排料时间t、初
始质量m1和残留质量m2，并输出至所述信息计算模块根据以下公式(1)计算水煤浆流动性评价参数τ＝11.89s-1
，并显示于显示屏上；其中，
[0114]
公式(1)中，k＝100。