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管道输送危险废物泵送压力试验研究

郭光明 郑晓雯 吴淼

郭光明, 郑晓雯, 吴淼. 管道输送危险废物泵送压力试验研究[J]. 矿业科学学报, 2021, 6(1): 82-90. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.01.009
引用本文: 郭光明, 郑晓雯, 吴淼. 管道输送危险废物泵送压力试验研究[J]. 矿业科学学报, 2021, 6(1): 82-90. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.01.009
Guo Guangming, Zheng Xiaowen, Wu Miao. Experimental study on pumping pressure of pipeline transportation of hazardous waste[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2021, 6(1): 82-90. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.01.009
Citation: Guo Guangming, Zheng Xiaowen, Wu Miao. Experimental study on pumping pressure of pipeline transportation of hazardous waste[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2021, 6(1): 82-90. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.01.009

管道输送危险废物泵送压力试验研究

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.01.009
基金项目: 

国家自然科学基金 51075389

国家自然科学基金青年科学基金 51406106

高等学校博士学科点专项科研基金 2010002311006

详细信息
    作者简介:

    郭光明(1983—),男,江苏泰兴人,博士研究生,主要从事水泥窑协同处置危险废弃物管道输送方面的研究工作。Tel:13581764807,E-mail:guoguangming2005@163.com

  • 中图分类号: X76

Experimental study on pumping pressure of pipeline transportation of hazardous waste

  • 摘要: 蒸馏残渣与危废污泥混合物料通过管道输送到水泥回转窑焚烧是最优的协同处置危险废物的方法。物料是固-液两相流,黏性大,并混有铁皮、木材,固体泵长距离泵送是个难题。本文基于固体泵脉动式工作原理,通过分析管道压力的组成及产生机理,建立了基于稳态流动时的泵送压力数学模型及管道压力试验平台,管道输送含污泥质量分数为35 % 的混合物,每米水平摩阻损失为3.1 kPa,摩阻损失折算系数比为水平1 m∶垂直1 m∶水平90°弯头∶垂直90°弯头=1∶3∶16∶18。试验结果表明,配伍污泥质量分数为35 % ~40 % 的物料,泵送压力均随污泥质量分数的增加呈指数增加,与流速成线性关系,温差系数为1.5,重启系数为1.1,屈服应力系数为1.1。
  • 图  1  固体泵工作原理

    Figure  1.  Working principle of solid pump

    图  2  膏体柱塞流在管道中的流速分布

    Figure  2.  Velocity distribution of the paste plug in the pipeline

    图  3  泵送压力曲线

    Figure  3.  Pumping pressure curve

    图  4  应力-时间关系

    Figure  4.  Shear stress-time profile

    图  5  压力传感器管道布置

    Figure  5.  Pressure sensor piping arrangement diagram

    图  6  实时管道压力监控系统

    Figure  6.  Real time pipe pressure monitoring system

    图  7  压力曲线

    Figure  7.  Pressure curve

    图  8  塌落度检测原理示意图

    Figure  8.  Schematic diagram of slump

    图  9  塌落度检测

    Figure  9.  Slump test

    图  10  离泵出口距离与压力关系

    Figure  10.  Curves between distance from pump outlet and pressure

    图  11  不同污泥质量分数与压力关系

    Figure  11.  Pressure curves for sludge at different concentrations

    图  12  不同速度下压力曲线

    Figure  12.  Pressure curves under different speeds

    图  13  24 h运行压力曲线

    Figure  13.  24-hour running pressure curve

    图  14  静置4 h重启与正常泵送压力曲线

    Figure  14.  Restart and normal transport pressure curve after 4 h set aside

    图  15  活塞位置与压力的关系

    Figure  15.  Graph of the relationship between piston position and pressure

    表  1  折算系数

    Table  1.   Conversion factor

    污泥质量分数/% 参数 1 m位置 弯头
    水平 垂直 水平90° 垂直90°
    35 摩阻损失/kPa 3.10 9.35 48.49 54.9
    折算系数1 1 3.01 15.64 17.71
    40 摩阻损失/kPa 3.64 11.85 57.32 64.90
    折算系数2 1 3.25 15.75 17.83
    42 摩阻损失/kPa 4.44 13.54 70.28 78.32
    折算系数3 1 3.05 15.83 17.64
    45 摩阻损失/kPa 5.44 16.97 87.31 97.65
    折算系数4 1 3.12 16.05 17.95
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    表  2  塌落度试验结果

    Table  2.   Slump results

    污泥质量分数/% 30 35 40 45
    蒸馏残渣质量分数/% 70 65 60 55
    塌落度/mm 230 150 100 65
    直径/mm 400 300 280 230
    结论 大流动性物料 流动性物料 流动性物料 塑性物料
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    表  3  不同速度下泵送压力参数

    Table  3.   Pumping pressure parameters at different speeds

    固体泵排量/% 流速/(m·s-1) 泵送压力/kPa K1/kPa K2/kPa K3v/kPa ρgh/kPa
    10 0.014 8 1 551.5 101.5 460 470 520
    15 0.022 2 1 679.9 109.9 460 590 520
    20 0.029 6 1 797.6 117.6 460 700 520
    25 0.037 0 1 904.6 124.6 460 800 520
    30 0.044 4 2 054.4 134.4 460 940 520
    35 0.051 8 2 161.4 141.4 460 1 040 520
    40 0.059 2 2 279.1 149.1 460 1 150 520
    45 0.066 6 2 375.4 155.4 460 1 240 520
    50 0.074 0 2 450.3 160.3 460 1 310 520
    55 0.081 4 2 546.6 166.6 460 1 400 520
    60 0.088 8 2 632.2 172.2 460 1 480 520
    65 0.096 2 2 707.1 177.1 460 1 550 520
    70 0.103 6 2 771.3 181.3 460 1 610 520
    75 0.111 0 2 846.2 186.2 460 1 680 520
    80 0.118 4 2 931.8 191.8 460 1 760 520
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    表  4  重启与正常泵送压力对比

    Table  4.   Restart and normal delivery pressure comparison

    停泵时间/h 重启泵送压力/kPa 正常泵送压力/kPa
    2 1 689 1 590
    4 1 721 1 576
    6 2 530 1 583
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-19
  • 修回日期:  2020-09-08
  • 刊出日期:  2021-02-01

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